一种云环境数据中心多维资源调度系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种云环境数据中心多维资源调度系统及方法，属于云计算领域。本发明专利技术系统包括用户提交应用请求模块、资源状态采集模块、资源调度模块、应用请求优先级队列模块和虚拟化物理资源池；本发明专利技术方法首先检测所述资源状态采集模块采集到的虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息和用户提交应用请求模块中的当前应用请求集合，然后利用多属性决策的应用优先级调度算法，定义适用于虚拟化物理资源池中当前多维资源的状态均衡消耗的应用请求优先级队列，最后将优先级最高且满足资源约束的应用请求提交到云环境数据中心来执行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于云计算领域，具体涉及，用于对云计算多租户环境下数据中心池化资源的高效调度。
技术介绍
随着信息产业的快速发展以及互联网的广泛普及，IT基础设施作为信息服务能力提供的运行平台起到了至关重要的作用。急剧攀升的IT资源需求与单一昂贵的资源提供方式之间的矛盾，使传统IT产业高成本、低效率、高能耗的问题面临着前所未有的严峻 挑战。研究报告表明，数据中心每年的投入成本中有超过50%的资金开销用于基础设施的电能和制冷消耗，而服务器的资源平均利用率却仅仅维持在15% -30%左右，并且预计到2011年70%以上的美国企业数据中心将切实面临与场地、能耗或成本有关的困扰。由此可知，现代数据中心迫切需要降低基础设施的投入与维护，实现资本效益的最大化。在谷歌 2006 年首次提出云计算(请参考 Cloud Computing, http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud computing)概念之后，由于以基于虚拟化技术支撑的共享资源池高度复用、灵活可扩展等为核心的资源提供模式正好符合了当前信息产业高效融合的发展趋势，因此基于云环境的资源管理机制受到工业界和学术界越来越多的重点关注和深入研究。云计算提供了新型计算模式，而虚拟化数据中心作为云计算的实现手段，良好的支持了多租户的系统架构。多租户模式允许不同的用户各自提交不同的应用请求，但是底层的公共池化资源却是一致化共享的，于是造成了共享与多租户差异化需求之间的矛盾，一种良好的解决手段就是利用虚拟化技术设计高效的多维资源调度策略。虚拟化技术实现了底层物理基础设施和上层操作系统、应用软件的解耦合，为IT资源的利用率和灵活性需求提供了最大化技术保障。作为虚拟化管理的主要组成部分，虚拟机管理层面(VMM, Virtual Machine Management)主要负责对封装好的虚拟机单元发送相应指令，完成虚拟化进程的创建、虚拟机迁移和共享资源的撤销与回收等。作为应用请求的承载实体，VMM对虚拟机单元的调度控制直接表现为对应用请求和共享资源的管理，基于虚拟化技术的服务器聚合正是解决这一现状的最直接、最有效手段，通过允许多台虚拟机在同一物理宿主服务器上同时运行，能够明显降低空载或低载服务器的数量，从而达到节省能耗的目的。现有的致力于提供高效调度方案的研究成果中存在着一定的局限性。首先，这类策略在制定异构应用的调度策略或组合方案时，通常会以单一类型资源为分配对象，或者采用形式化方法将系统资源抽象作为独立的能力单位。如文献(M.Aron，P. Druschel,and W. Zwaenepoel, “Cluster reserves a mechanismfor resource management incluster-based network servers,，，in Proc. ofthe ACM SIGMETRICS, Jun. 2000.)的作者将服务器视为整体资源进行分配，文献(P. Padala, K. Shin, X. Zhu, M. Uysal, Z. Wang,S.Singhal, A. Merchant, and K. Salem, “Adaptive control of virtualized resourcesin utilitycomputing environments,，，in Proc. of the 2nd ACM SIGOPS/EuroSys)米用了类似的资源抽象方法。这些资源描述方式在资源虚拟化场景下缺少一定的实际部署意义，其资源建模方法不能准确地抽象多样化应用对系统资源的异构请求。这种请求需要同时消耗不同类型的各种资源(如CPU的计算能力、内存、存储空间和网络带宽等)，同时又具有各自需求偏好的特殊性。其次，另一些研究者(如A. Singh, M. KorupoIu,and D. Mohapatra，“Serverstoragevirtualization : Integration and load balancingin data centers，，’ in Proc. of Supercomputing，2008 ；B. B. Khoo，B. Veeravalli，T.Hung, and C.W. S. See, uk multi-dimensional scheduling scheme in a Gridcomputingenvironment，，，Journal of Parallel and Distributed Computing，2007 ;M. N. Garofalakis and Y. E. Ioannidis，“Multidimensional resourcescheduling forparallel queries，，，in Proc. of ACM SIGMOD，1996 ;Bo Li，Jianxin Li，JinpengHuai，TianyuWo, Qin Li，Liang Zhong， EnaCloud AnEnergy-Saving Application LivePlacement Approach for Cloud ComputingEnvironments, cloud，pp. 17-24，2009IEEEInternational Conference onCloud Computing, 2009)尝试在调度中引入多种资源能力这一因素，但他们是从分配可行性角度将单维的约束条件拓展成为多维约束，即单纯作为规划问题的边界条件，而没有将多维资源的效用作为资源分配策略的目标，同时忽视了多 种资源之间共耗的相互依赖关系和异构应用资源偏好对系统利用水平的影响。研究成果(A. Singh, M. Korupolu, and D. Mohapatra, iiServerstoragevirtualization -Integrationand load balancing in data centers，，，in Proc. of Supercomputing，2008)提出了一种虚拟机布署方案来解决层次式的多维资源约束问题，从而避免特定虚拟环境下出现的热点问题。文献(B. B. Khoo，B. Veeravalli，T. Hung，and C.W.S.See，“A multi-dimensionalschedulingscheme in a Grid computing environment, ” Journal of ParallelandDistributed Computing, 2007)则是在网格计算环境下，提出了一种通过使用无量纲计算指标来满足任务多维资源需求的方法。文献(Bo Li，Jianxin Li，JinpengHuai,TianyuWo, Qin Li，Liang Zhong, EnaCloud An Energy-SavingApplication LivePlacement Approach for Cloud Computing Environments， cloud，pp. 17-24，2009IEEEInternat本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种云环境数据中心多维资源调度系统，其特征在于：所述系统包括用户提交应用请求模块、资源状态采集模块、资源调度模块、应用请求优先级队列模块和虚拟化物理资源池；所述用户提交应用请求模块用于接收用户提交的应用请求；所述资源状态采集模块用于采集实时状态信息，并将所述实时状态信息提交到所述资源调度模块；所述实时状态信息包括所述虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息、用户提交应用请求模块中的当前状态下的应用请求集合和应用请求优先级队列模块中的应用请求优先级队列的信息；所述资源调度模块一方面对所述资源状态采集模块提交的应用请求集合进行优先级排序得到应用请求优先级队列，并将该应用请求优先级队列输出给所述应用请求优先级队列模块，另一方面根据应用请求的优先级进行资源分配完成调度，然后更新原有虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息；所述应用请求优先级队列模块用于保存所述应用请求优先级队列；所述虚拟化物理资源池用于将多维资源进行池化抽象并提供服务。

【技术特征摘要】
1.一种云环境数据中心多维资源调度系统，其特征在于所述系统包括用户提交应用请求模块、资源状态采集模块、资源调度模块、应用请求优先级队列模块和虚拟化物理资源池；所述用户提交应用请求模块用于接收用户提交的应用请求；所述资源状态采集模块用于采集实时状态信息，并将所述实时状态信息提交到所述资源调度模块；所述实时状态信息包括所述虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息、用户提交应用请求模块中的当前状态下的应用请求集合和应用请求优先级队列模块中的应用请求优先级队列的信息；所述资源调度模块一方面对所述资源状态采集模块提交的应用请求集合进行优先级排序得到应用请求优先级队列，并将该应用请求优先级队列输出给所述应用请求优先级队列模块，另一方面根据应用请求的优先级进行资源分配完成调度，然后更新原有虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息；所述应用请求优先级队列模块用于保存所述应用请求优先级队列；所述虚拟化物理资源池用于将多维资源进行池化抽象并提供服务。2.一种利用权利要求I所述云环境数据中心多维资源调度系统进行资源调度的方法，其特征在于所述方法首先检测所述资源状态采集模块采集到的虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息和用户提交应用请求模块中的当前应用请求集合，然后利用多属性决策的应用优先级调度算法，定义适用于虚拟化物理资源池中当前多维资源的状态均衡消耗的应用请求优先级队列，最后将优先级最高且满足资源约束的应用请求提交到云环境数据中心来执行。3.根据权利要求2所述的资源调度的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)所述资源调度模块接收所述资源状态采集模块实时采集到的当前应用请求集合及虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息；(2)所述资源调度模块检测当前应用请求集合中的所有待调度的应用请求是否满足资源约束，若都不满足资源约束，则转入步骤(6);否则转入步骤(3)；(3)所述资源调度模块根据多属性决策的应用优先级调度算法对所有待调度的应用请求按照优先级由高至低的顺序进行排序得到应用请求优先级队列，将该应用请求优先级队列中具有最高优先级的应用请求作为当前候选应用请求；(4)判断所述当前候选应用请求是否满足资源约束，若满足资源约束，则调度该当前候选应用请求，然后更新当前应用请求集合和虚拟化物理资源池中的多维资源的状态信息，返回步骤(I);若不满足资源约束则转入步骤(5)；(5)对所述当前候选应用请求进行标记，然后跳过...

【专利技术属性】
技术研发人员：双锴，孙鑫，徐鹏，王玉龙，苏森，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：