CN102427468B - 一种云计算操作系统及其调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云计算操作系统及其调度方法，属于云计算领域。本发明公开了的云计算操作系统的调度方法包括：确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系，根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系计算虚拟-物理资源聚集度，再根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源。本申请技术方案可充分利用虚拟资源间的关联关系，节约额外的资源消耗，并提升业务程序模块间通信效率与计算性能。

Description

一种云计算操作系统及其调度方法
技术领域
本发明涉及云计算领域，具体涉及一种通过计算虚拟资源间的关联关系与物理资源间的关联关系，为提高物理资源的利用率而动态调配虚拟资源的技术方案。
背景技术
当前，云计算已逐步从概念炒作走向了应用，业界已在云计算按需分配、资源流转、按量计费、支持异构、节能降耗等诸多核心理念上达成了共识。然而，在云计算IaaS(Infrastructure as a Service，基础设施即服务)领域，云计算的工程化仍困难重重，相关IT技术人员未找到可操作的系统架构与实现方案。
为此，大多数计算机厂商，特别是单机操作系统、服务器、互联网厂商，提出了一系列云计算基础设施解决方案，但云计算操作系统才是解决云计算基础设施问题的关键元素。
资源调度是云计算操作系统中最为核心的构件，调度的有效性直接影响到系统的应用性，调度策略的设定是基于多方面的，如资源容量、资源虚拟度等。一般认为，属于同一业务的虚拟资源间的依赖性更强，虚拟进程间通信所消耗的资源量较大。现实中，物理资源间的连接关系往往是不对称的，如同机柜内的各节点间往往具有更高的通信效率。因此，将关联度高的虚拟资源部署在关联度高的物理资源上，对充分利用资源及提升业务的运行效率，具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种云计算操作系统及其调度方法，以提升业务程序模块间通信效率与计算性能。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种云计算操作系统的调度方法，该方法包括：
确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系，根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系计算虚拟-物理资源聚集度，再根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源。
较佳地，上述方法中，所述虚拟资源间关联关系由资源使用者或业务部署者确定，其中，属于同一业务的虚拟资源的关联关系最高，属于同一用户的虚拟资源的关联关系次高。
较佳地，上述方法中确定虚拟资源间关联关系时，将属于同一业务的虚拟资源进行分组，以设置同一业务内所用到的虚拟资源的互斥关系，其中，互斥的虚拟资源间的关联关系最低。
较佳地，上述方法中，所述物理资源间关联关系中，关联关系由高到低依次为：
同一物理组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与子组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中其它子组中物理设备间的物理资源关联关系。
较佳地，上述方法中，所述虚拟-物理资源聚集度，与虚拟资源间的关联度和物理资源间的关联度均成正比。
较佳地，上述方法中，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源指：
按能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的方式进行部署和调度虚拟资源。
较佳地，上述方法中，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源指：
优先在虚拟-物理资源聚集度高的物理资源上部署虚拟资源。
本发明还公开了一种云计算操作系统，包括：
第一单元，确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系；
第二单元，根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系计算虚拟-物理资源聚集度；
第三单元，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源。
较佳地，上述系统中，第一单元，确定属于同一业务的虚拟资源的关联关系最高，属于同一用户的虚拟资源的关联关系次高；
确定物理资源间关联关系由高到低依次为：同一物理组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与子组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中其它子组中物理设备间的物理资源关联关系。
较佳地，上述系统中，所述第二单元，计算的虚拟-物理资源聚集度，与虚拟资源间的关联度和物理资源间的关联度均成正比。
较佳地，上述系统中，所述第三单元，按能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的方式进行部署和调度虚拟资源，其中，优先在虚拟-物理资源聚集度高的物理资源上部署虚拟资源。
本申请技术方案可充分利用虚拟资源间的关联关系，节约额外的资源消耗，并提升业务程序模块间通信效率与计算性能。
附图说明
图1为本实施例中云计算操作系统的调度流程图；
图2为本实施例中虚拟-物理资源关联关系的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
实施例1
申请人考虑到可以将同一业务或关联性较高的业务所占用的虚拟资源部署在耦合性较好的物理资源上，以充分利用虚拟资源间的关联关系，节约额外的资源消耗，提升业务程序模块间通信效率与计算性能。故本实施例提供一种基于业务聚集性云计算操作系统的调度方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤101：确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系；
该步骤是实施本方法的基础，可通过判断虚拟资源是否属于同一资源用户或某资源租户的某个业务，决定虚拟资源间有关联程度；通过判断物理资源是否归属于同一物理资源组，决定物理资源间的关联程度。
具体地，虚拟资源间关联关系可由资源使用者或业务部署者设置的，一般属于同一业务的虚拟资源关联关系最高，属于同一用户的虚拟资源关联关系次高。当然还有其他可选的设置方式，例如，可通过将业务所占的资源进行分组，从而定义同一业务内所用到的资源的互斥关系，其中，互斥的虚拟资源间的关联关系最低。
物理资源的关联关系可通过物理组定义。例如，同一物理组中的物理设备具有最高的关联关系，其次是本组与子组中的物理设备，其次是本组与父组中的物理设备，再其次是本组与父组中其它子组的物理设备。
步骤102：根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系，计算虚拟-物理资源聚集度；
该步骤中，计算虚拟-物理资源聚集度是将虚拟资源关联关系高的虚拟资源，部署在物理资源关联关系高的物理资源上。其中，虚拟-物理资源聚集度，与虚拟资源间的关联度和物理资源间的关联度均成正比。具体地，可模拟在某满足其它较优先调度条件的物理设备上植入虚拟资源，从而仿真计算虚拟-物理资源聚集度
步骤103：依据虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源。
该步骤中，按能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的方式进行部署和调度虚拟资源，即选择能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的物理设备，作为虚拟资源的植入点。其中，可在已部署的虚拟资源的位置保持不变的条件下，按某种方式部署达到虚拟-物理资源聚集度的最大值即可。也可设定虚拟-物理资源聚集度所必须达到的最小值。而一些优选方案中，优先在虚拟-物理资源聚集度高的物理资源上部署虚拟资源。
下面结合图2，以一个具体实例对上述方法进行进一步的详细介绍。
首先假设某业务由虚拟资源集合{VM0，VM1，...，VMM}组成，虚拟资源VMi与其它虚拟资源的关联关系为β(VMi，VMj)，则VMi相对于其它虚拟资源的聚合度为
Figure BDA0000104404270000051
其中i≠j。
设物理资源集合{PM0，PM1，...，PMN}，物理资源PMi与其它物理资源的关联关系为λ(PMi，PMj)，则PMi相对于其它物理资源的聚合度为
Figure BDA0000104404270000052
其中i≠j。
设虚拟资源VMi当前运行于物理资源PMi上，则虚拟-物理资源聚集度为
Figure BDA0000104404270000053
若资源聚合度具有对称关系，则上式也可表述为：
Figure BDA0000104404270000054
即设业务A有4个虚拟进程组成，虚拟进程间的关联度均为1。物理机之间的关联度为0.5，本组与子组内的物理机的关联度为0.5，若按图2分布虚拟资源，则业务A的虚拟-物理资源关联关系如下：
(1+1*0.5*0.5*1+1*0.5*0.5*0.5*1)+
(1+1*0.5*0.5*1+1*0.5*0.5*0.5*1)+
(1*0.5*0.5*1+1*0.5*0.5*1+1*0.5*0.5*0.5*1)+
(1*0.5*0.5*0.5*1+1*0.5*0.5*0.5*1+1*0.5*0.5*0.5*1)。
由上述算法得知，将虚拟资源分布尽可能少的物理资源上，可使虚拟-物理资源的聚合度最大，但增量部署新的虚拟资源时，往往需要尽可能保持现有虚拟资源的分布情况，以保持系统的稳定性。在增量部署某虚拟资源时，如考虑在现有条件下，能使虚拟-物理资源的聚合度达到最大值的调度，即为基于业务聚集性的系统调度。
实施例2
本实施例介绍一种云计算操作系统，其可实现实施例1所提出的方法，该系统至少包括如下各单元。
第一单元，确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系；
其中，第一单元，确定属于同一业务的虚拟资源的关联关系最高，属于同一用户的虚拟资源的关联关系次高；
确定物理资源间关联关系由高到低依次为：同一物理组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与子组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中其它子组中物理设备间的物理资源关联关系。
第二单元，根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系计算虚拟-物理资源聚集度；
其中所计算的虚拟-物理资源聚集度，与虚拟资源间的关联度和物理资源间的关联度均成正比。
第三单元，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源。
具体地，第三单元，按能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的方式进行部署和调度虚拟资源，其中，优先在虚拟-物理资源聚集度高的物理资源上部署虚拟资源。
其他细节可参见上述实施例1，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
从上述实施例可以看出，上述技术方案可充分利用虚拟资源间的关联关系，节约额外的资源消耗，并提升业务程序模块间通信效率与计算性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种云计算操作系统的调度方法，其特征在于，该方法包括：
确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系，根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系计算虚拟-物理资源聚集度，再根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源，其中，计算虚拟-物理资源聚集度是将虚拟资源关联关系高的虚拟资源，部署在物理资源关联关系高的物理资源上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟资源间关联关系由资源使用者或业务部署者确定，其中，属于同一业务的虚拟资源的关联关系最高，属于同一用户的虚拟资源的关联关系次高。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定虚拟资源间关联关系时，将属于同一业务的虚拟资源进行分组，以设置同一业务内所用到的虚拟资源的互斥关系，其中，互斥的虚拟资源间的关联关系最低。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述物理资源间关联关系中，关联关系由高到低依次为：
同一物理组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与子组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中其它子组中物理设备间的物理资源关联关系。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述虚拟-物理资源聚集度，与虚拟资源间的关联度和物理资源间的关联度均成正比。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源指：
按能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的方式进行部署和调度虚拟资源。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源指：
优先在虚拟-物理资源聚集度高的物理资源上部署虚拟资源。
8.一种云计算操作系统，其特征在于，该系统包括：
第一单元，确定虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系；
第二单元，根据所确定的虚拟资源间关联关系和物理资源间关联关系计算虚拟-物理资源聚集度，其中，计算虚拟-物理资源聚集度是将虚拟资源关联关系高的虚拟资源，部署在物理资源关联关系高的物理资源上；
第三单元，根据所计算出的虚拟-物理资源聚集度部署虚拟资源。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，
第一单元，确定属于同一业务的虚拟资源的关联关系最高，属于同一用户的虚拟资源的关联关系次高；
确定物理资源间关联关系由高到低依次为：同一物理组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与子组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中物理设备间的物理资源关联关系，本组与父组中其它子组中物理设备间的物理资源关联关系。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二单元，计算的虚拟-物理资源聚集度，与虚拟资源间的关联度和物理资源间的关联度均成正比。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第三单元，按能使虚拟-物理资源聚集度达到最大值的方式进行部署和调度虚拟资源，其中，优先在虚拟-物理资源聚集度高的物理资源上部署虚拟资源。
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