[发明专利]一种面向网络靶场的多目标优化虚拟机部署方法

说明书

本发明公开了一种面向网络靶场的多目标优化虚拟机部署方法，简称MVMDNR(Multiobjective Optimized Virtual Machine Deployment Algorithms for Network Range)，通过结合网络靶场虚拟机部署以场景为单位和场景间通信隔离的特点，参考蚁群算法的思想解决VMP问题，在虚拟机请求到达时，初始化控制节点集群和亲密度矩阵，各控制节点通过概率选择各虚拟机部署的位置，每轮迭代搜索后通过亲密度的增强和挥发实现正反馈，最后筛选出使得靶场物理机的负载失衡度和虚拟机的通信开销综合最小的方案。本发明提出的多目标优化虚拟机部署算法相比于随机算法和最佳适应下降算法，在减少虚拟机通信开销和物理机资源的负载失衡度上具有显著优势。

技术领域

本发明涉及云计算、虚拟化和网络靶场技术领域，具体涉及一种面向网络靶场的多目标优化虚拟机部署方法。

背景技术

随着信息技术的发展，网络空间以信息为特征，成为继海、陆、空、天之后的第五维空间，对人类生产生活、社会意识形态、国家安全产生越来越重要的影响，网络空间安全问题已经成为各国关注的焦点问题，各国纷纷开始采取措施争夺主动权。

网络靶场的功能主要包括安全人员的培训、安全技术的实验、网络攻防武器的评测等。常见的网络靶场主要有三种：基于实物的高逼真靶场、基于仿真的靶场和基于虚拟化的互联网靶场。其中基于实物的高逼真靶场成本很高，基于仿真的靶场受限于仿真软件，基于虚拟化的网络靶场在灵活性以及复杂网络拓扑的构建上有所欠缺。近年来云计算的发展为网络靶场建设提供了新的解决方案，云计算平台能够通过高速网络完成对计算、存储、网络等资源的快速调度，并可实现大规模复杂网络的快速构建，无疑更适合靶场的构建。

云计算很多计算机技术融合的产物，它通过网络将一些成本较低的计算实体整合为一个拥有强大计算能力的系统，结合IaaS、PaaS、SaaS等商业模式将相应的服务提供给终端用户。当前许多的云数据中心都采用了虚拟化技术，虚拟化技术可以将物理资源抽象成逻辑资源，使得一台物理服务器可以虚拟化为多台虚拟机，给数据中心带来了很多便利，但是由于物理节点的异构性以及用户资源需求的多样性，不同物理机之间往往会出现负载失衡的情况，同一物理机内不同资源的利用率也有较大差异。这一方面影响系统整体的性能，另一方面也会产生许多资源碎片，因此将虚拟机合理的部署到相应的物理机能够提升云数据中心系统性能。虚拟机部署(Virtual Machine Deployment，简称VMP)问题是一种将虚拟机合理部署到物理机上的NP难问题，针对该问题现有很多研究，多是从降低能耗、提高资源利用率、降低通信开销等角度优化。

但是，基于云计算的网络靶场和一般云平台有一些区别，主要体现在两个方面：一般云平台接收的虚拟机创建请求多是离散式的，虚拟机间没有密切的联系，而网络靶场是以场景为单位创建、删除虚拟机的，一个场景至少包含两个虚拟机：一个操作机，一个目标靶机，上不封顶；此外，网络靶场虚拟机间的通信只发生在同场景内，场景与场景之间是通信隔离的，而一般云计算平台对虚拟机通信关系的建模不够准确。因此，现有对云计算虚拟机部署问题的研究不适合网络靶场的情况，需要一个新的技术方案来解决这个问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种面向网络靶场的多目标优化虚拟机部署方法，其结合网络靶场的特点解决VMP问题，在虚拟机(简称VM)请求到达时，找到一种虚拟机部署方案，使得靶场负载失衡度和虚拟机通信开销能够达到最小。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种面向网络靶场的多目标优化虚拟机部署方法，包括如下步骤：

S1：获取靶场的物理机的数量m，获取每个物理机P_j的CPU规格P_j^cpu、内存规格和带宽规格使用和分别记录物理机P_j已经使用的CPU、内存和带宽资源，获取待部署的虚拟机集合