[发明专利]一种基于资源使用曲线互补的云计算虚拟机放置方法

说明书

一种基于资源使用曲线互补的云计算虚拟机放置方法，主体思路是：挑选出超载物理主机，在超载物理机上选择一台虚拟机，预测其未来t个时间点的资源使用情况，对可供迁移的物理主机预测其未来t个时间点的资源使用情况，寻找一台物理主机使得其资源使用情况和虚拟机的资源使用情况是互补的，计算该物理主机与该虚拟机的互补度，然后依此过程计算超载物理主机上所有虚拟机与所有可供迁移的物理主机之间的互补度，选择互补度取值最大的一组虚拟机与物理主机，将虚拟机迁移到该物理主机上。如果迁移后物理机仍然超载，则将对应的综合互补度从综合互补度集合中移除并重新选择一组虚拟机与物理主机进行迁移，直到物理机不再超载或综合互补度集合为空。

技术领域

本发明属于云计算和虚拟化领域，具体涉及一种基于资源使用曲线互补的云计算虚拟机放置方法，主要用于减少虚拟机迁移次数和提高物理机CPU资源的利用率，以降低整个数据中心的能耗。

背景技术

云计算是一种按需对用户提供服务的新技术，它对信息技术产业有着革命性的影响。云计算的发展催生了成千上万的数据结点。虚拟化技术是云计算的一项关键技术，它是云计算得以实现按需提供服务的基础，在虚拟化的环境下，软件的运行环境不同于传统模式运行在硬件上，而是运行在虚拟化的环境中，在虚拟化环境下，硬件资源是可以根据需求进行分配的。从数据中心的角度来看，虚拟化技术实现了一台物理机运行多台虚拟机，从而大幅度的降低了硬件的成本。

虚拟化技术有一个主要特性是在线迁移：将一台正在运行中的虚拟机从当前的物理机上移动到另外一台物理机上。虚拟机在线迁移的特性对虚拟机的管理有着重要的意义，主要的意义体现在三个方面。第一是有利于实现物理机的负载均衡。当物理机的负载过高时，将部分虚拟机迁移到负载过低的物理机上，实现了虚拟机负载过高和过低之间的均衡；第二是便于对数据中心进行能耗管理。将负载过低的物理机上的虚拟机迁移到其他虚拟机上，关闭当前的物理机以实现降低能耗的目标；第三是方便对数据中心进行维护。当正在运行的物理机出现问题时，可以将当前物理机上的虚拟机迁移到其他的物理机上，以保证虚拟机的正常运行。

虚拟机迁移过程中必不可少的一个环节就是虚拟机的放置，现有的虚拟机放置策略有两种，一种是基于物理主机资源利用率的虚拟机放置策略，是指在虚拟机放置时，考虑虚拟机放置后物理主机的负载情况，该算法以提高物理主机的利用率为目标。另一种是感知虚拟机间的依赖关系的虚拟机放置算法，是指在放置虚拟机的过程中，考虑虚拟机间依赖关系(即虚拟机之间的通信量)，当两台虚拟机处于不同的物理主机上并且他们之间的通信量较大，那么每次的通信都需要通过网络来访问，这时候完成一次通信所需的时间就会比较长；对于这种问题一种有效的解决方案就是将数台相互依赖(通信量较大)的虚拟机放置在同一台物理主机上。该算法以降低整个数据中心的通信量为基础。

对于一个大型数据中心，物理机超载的情况时有发生，但是引发超载的原因更多的是其负载的多台虚拟机集中请求主机资源造成的，为了有效的解决这种问题并实现降低能耗的目的，需要对过载物理机上负载的虚拟机进行迁移。而目前大部分的迁移方法只是针对物理机过载与否做迁移，并没有对虚拟机和物理机的资源情况进行具体分析，这直接导致了迁移的奏效时间短和大量的物理机资源浪费。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种基于资源使用曲线互补的云计算虚拟机放置方法，该方法分析并预测虚拟机和物理机一段时间内的资源使用情况，结合资源互补度选择合理的放置策略，可以保证目标物理机未来一段时间内的负载均衡，在节约能耗的同时减少了迁移次数。

一种基于资源使用曲线互补的云计算虚拟机放置方法，包括如下步骤：

步骤1，得出过载物理机上的虚拟机集合V＝{v₁,v₂,v₃,……v_n}和可供迁移的物理机的集合P＝{p₁,p₂,p₃,……p_k}，其中每台虚拟机和物理机包含z类资源；