[发明专利]多接入虚拟边缘计算中基于双边匹配的虚拟机布设方法

权利要求书

1.一种多接入虚拟边缘计算中基于双边匹配的虚拟机布设方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：构建集合N，M，F，S，其中，虚拟机集合为N＝{1,2,…,N}，物理机集合为M＝{1,2,…,M}，M个物理机的偏好列表集合为F＝{F₁,F₂,…,F_m,…,F_M}，N个虚拟机的偏好列表集合为S＝{S₁,S₂,…,S_n,…,S_N}，F_m为第m个物理机的偏好列表，S_n为第n个虚拟机的偏好列表；

(1)所述M个物理机的偏好列表集合的获得过程为：

对于第m个物理机，可以提供的可用资源向量为其中，α_m表示第m个物理机可用的CPU核数，β_m表示第m个物理机可用的内存大小；同时，采用表示第m个物理机维持自身运行所需要的资源，其中，u_m表示第m个物理机需要的CPU核数，v_m表示第m个物理机需要的内存大小；

对于第n个虚拟机所需要的资源向量表示为其中，c_n表示第n个虚拟机需要的CPU核数，s_n表示第n个虚拟机需要的内存大小；

采用α_n,m和β_n,m分别表示第n个虚拟机布设到第m个物理机上的CPU核数和内存大小，设置一个二进制变量b_n,m表示第n个虚拟机与第m个物理机之间的布设关系，其中，b_n,m＝1表示第n个虚拟机布设到第m个物理机上，否则，b_n,m＝0；

采用R_n,m表示第m个物理机对第n个虚拟机的CPU核数的偏好，具体量化为：

其中，α_(n-1),(m-1)表示第n-1个虚拟机布设到第m-1个物理机的CPU核数，b_(n-1),(m-1)表示第n-1个虚拟机是否布设到第m-1个物理机上；

注：当n＝1，m＝1时，即当第一个虚拟机开始布设时，第一个物理机剩余可用的CPU核数就是其本身可用的CPU核数；

采用Q_n,m表示第m个物理机对第n个虚拟机内存大小的偏好，具体量化为：

其中，β_(n-1),(m-1)表示第n-1个虚拟机布设到第m-1个物理机的内存大小，b_(n-1),(m-1)表示第n-1个虚拟机是否布设到第m-1个物理机上；

注：当n＝1，m＝1时，即当第一个虚拟机开始布设时，第一个物理机剩余可用的内存大小就是其本身可用的内存大小；

第m个物理机对N个虚拟机的偏好矩阵表示为：

设q₁与q₂分别为CPU核数和内存的权重值，其关系为q₁+q₂＝1，且0≤q₁≤1，0≤q₂≤1；

第m个物理机对N个虚拟机的偏好向量表示为：

其中，ω_n,m表示第m个物理机对第n个虚拟机的偏好值，可知ω_n,m值越小越匹配，ω_n,m值为负说明不匹配；

设F_m为第m个物理机对N个虚拟机的偏好列表，ω_n,m按从小到大的顺序排列，便可得到F_m，则：

W_m＝{ω_1,m,ω_2,m,…,ω_n,m,…,ω_N,m|m∈M}，F_m∈W_m

M个物理机的偏好列表为：

F＝{F₁,F₂,…,F_m,…,F_M}；

(2)所述N个虚拟机的偏好列表集合获取过程为：

设M个物理机的CPU计算能力用集合表示为：

P＝{ρ₁,ρ₂,…,ρ_m,…,ρ_M}

虚拟机对物理机的偏好列表根据物理机CPU的计算能力，虚拟机对物理机的偏好列表表示为S_n，则把CPU的计算能力从强到弱排列即为S_n，S_n∈P，N个虚拟机的偏好列表用集合表示为：

S＝{S₁,S₂,…,S_n,…,S_N}；

步骤二：定义一个匹配集合G，若G为空，则M个物理机都为空，即都没有布设虚拟机；

步骤三：初始化第m个物理机为空，且第m个物理机有一个不为空的偏好列表F_m；

步骤四：对于第m个物理机(m∈M)，根据第m个物理机的偏好列表F_m，第m个物理机匹配到第n个虚拟机，即在此次匹配中，第n个虚拟机被选择，把第n个虚拟机从F_m中移除；

步骤五：把匹配到的结果(m,n)添加到匹配集合G，即G＝G∪(m,n)；

步骤六：对于第n个虚拟机(n∈N)，如果第n个虚拟机已经匹配到了物理机，则无法再匹配其他的物理机，根据第n个虚拟机对物理机的偏好列表S_n，找到匹配度最低的那对(n_worst,m_worst)，把(n_worst,m_worst)从匹配集合G中移除，即G＝G/(n_worst,m_worst)；

步骤七：重复步骤三至步骤六，直到将集合M和N全部循环并匹配；

步骤八：输出匹配集合G，根据集合G完成物理机和虚拟机之间的双边多对多匹配。