CN102891895A - 一种虚拟镜像服务器的带宽优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及云计算领域，具体涉及一种虚拟镜像服务器的带宽优化方法。其包括如下步骤：镜像服务器分发虚拟机镜像到各个物理主机时定时收集分发信息；镜像服务器根据分发信息对当前状态下的服务器带宽分配进行调整。本发明将对镜像服务器的带宽分配调整加入现存的跨镜像对等网络分发网络中，通过调节镜像服务器对特定镜像文件分配的带宽使得整体的分发效率达到最优，使用该技术可以有效提高虚拟机镜像分发的整体效率，进而能提供更好的用户体验。

Description

一种虚拟镜像服务器的带宽优化方法

技术领域

本发明涉及云计算领域，具体涉及虚拟镜像服务器的带宽优化方法。

背景技术

云计算有效减轻了用户对IT基础设施的投入，改变了计算机领域的现状。云计算的一个重要特点就是能快速并且灵活的将计算机资源提供给用户。云数据中心里，各种资源都需要以适合的粒度按照用户的需求及时自动分配，虚拟化技术就是用于实现这种分配的有效方式。现今的大部分云数据中心都是通过中央镜像服务器组来存储分发不同的虚拟机镜像。 这些镜像可能是单纯的操作系统也可能是操作系统上再附加各种的软件以及应用程序。 当收到一个请求的时候，镜像服务器将通过分发需求的虚拟机镜像到不同的物理主机上，生成一系列的虚拟机实例用于提供服务。但由于虚拟机镜像一般较大，分发这些虚拟机镜像需要的时间一般都较长。为了消除集中分发带来的系统瓶颈，基于对等网络的镜像分发方式已经引入到虚拟机镜像分发中。这种方式的基本构思就是允许需要同样镜像文件的虚拟机交换他们之间的数据进而减少镜像服务器的负载。现存的基于对等网络分发的方法主要分成两类:1、单独镜像对等网络分发模式 2、跨镜像对等网络分发模式。不同点在于第一种中只允许请求同一镜像的虚拟机实例之间进行数据交换，而第二种是只要存在相同的数据块则允许交换。在跨镜像对等网络分发模式中，虽然能够共享相同的镜像文件以减少镜像服务器的负载，但是网络的带宽是一定的，如何在有限带宽下实现最优化的分发仍然是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够有效提高镜像分发效率的虚拟镜像服务器的带宽优化方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种虚拟镜像服务器的带宽优化方法，包括如下步骤：

镜像服务器分发虚拟机镜像到各个物理主机时定时收集分发信息；

镜像服务器根据分发信息对当前状态下的服务器带宽分配进行调整。

作为一种优选方案，所述分发信息包括各参与镜像分发的物理主机当前需要接收的文件块大小、上传带宽以及分配给各类镜像的带宽份额。

作为一种优选方案，所述镜像服务器分发虚拟机镜像到各个物理主机时定时收集分发信息具体步骤为：

分发虚拟机镜像到各个物理主机时，镜像服务器定时向所有物理主机请求分发信息；

所有物理主机根据请求分发信息将其当前状态下的分发信息发送给镜像服务器。

作为进一步的优选方案，所述镜像服务器利用自适应匹配算法对当前状态下的服务器带宽分配进行调整。

作为更进一步的优选方案，所述镜像服务器利用自适应匹配算法对当前状态下的服务器带宽分配进行调整的具体步骤为：

镜像服务器根据如下公式计算当前最优带宽分配u^*和最优的分发时间M^*：

其中，M表示上一次迭代系数下的分发时间,s(i)表示在下载第i类镜像的物理主机的集合，i表示第i类镜像，其取值为1、2、…k；

表示第j个物理主机的当前需要接收的文件块大小；

表示第j个物理主机的上传带宽，

表示第j个物理主机分配给第i类镜像的带宽份额, 

表示镜像服务器分配给第i类镜像的宽带，

指镜像服务器的总上传带宽；t表示迭代次数，

是通过上一次迭代算出的,计算公式如下：

其中，v是指迭代的步长，一般为一个足够小的正步长；算出当前最优带宽分配u^*以及最优的分发时间M^*，再根据算出的结果将迭代系数t增加1进行下一次迭代，当迭代求出的结果满足终止条件时，整体的带宽分配就达到最优带宽分配。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

（1）本发明将对镜像服务器的带宽分配调整加入现存的跨镜像对等网络分发网络中，通过调节镜像服务器对特定镜像文件分配的带宽使得整体的分发效率达到最优。使用该技术可以有效提高虚拟机镜像分发的整体效率,进而能提供更好的用户体验。

（2）本发明是基于跨镜像对等网络，能够同时减轻镜像服务器的负荷。

（3）本发明中对镜像服务器的带宽分配调整采用自适应分配技术，镜像服务器根据当前所有请求分发的情况以及镜像间可交换的数据块的分布对当前的服务器带宽分配进行调整，使分发所需的时间达到最优。

附图说明

图1 为跨镜像对等网络分发示意图，其中实线代表镜像数据分发的方向，虚线代表正在分发的请求向镜像服务器反馈的分发信息；

图2为本发明的流程图。

B1、B2…BK：镜像服务器分配给各类镜像群体的带宽；

Swarm1…Swarm K: 分发第1类镜像到第K类镜像的群体，其包含所有活跃的请求；

Swarm0: 不同镜像之间的相同数据块分发群体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，为本发明中跨镜像对等网络的分发示意图。本发明所描述的跨镜像对等分发网络中,所有镜像文件初始都存放于镜像服务器Image server。按请求将虚拟机镜像分发到特定物理主机时, 镜像服务器Image server负责分发虚拟机镜像到各个物理主机以及协调物理主机之间的数据交换,并且镜像服务器Image server还负责存储活跃的虚拟机请求列表。虚拟机实例的请求到达镜像服务器Image server时，镜像服务器Image server按照需求的资源，先选择适当的目标物理主机并且生成虚拟机镜像，然后将该请求加入对应镜像文件分发的请求群体中，将可提供镜像文件数据块的物理主机列表发送到目标物理主机，镜像分发完成后将该请求从活跃请求列表中删除。物理主机接受虚拟机实例的请求后开始下载虚拟机镜像，并从镜像服务器Image server中获取可提供镜像文件数据块的物理主机列表用于数据交换。当虚拟机镜像分发完毕后启动虚拟机实例并离开镜像文件分发对等网络。

如图2所示，为本发明具体实施例的虚拟镜像服务器的带宽优化方法流程图。本具体实施例的虚拟镜像服务器的带宽优化方法是基于上述跨镜像对等网络的，在已有的对等网络镜像分发的基础上添加了镜像服务器带宽自适应匹配功能，在镜像服务器同时分发不同镜像文件时对带宽进行自适应调整，从而达到最优的平均分发时间，其具体步骤包括：

（S1）镜像服务器分发虚拟机镜像到各个物理主机时定时收集分发信息；

（S2）镜像服务器根据分发信息对当前状态下的服务器带宽分配进行调整。

在一个具体实施方式中，步骤（S1）的具体步骤为：

（S11）分发虚拟机镜像到各个物理主机时，镜像服务器定时向所有物理主机请求分发信息；

（S12）所有物理主机根据请求分发信息将其当前状态下的分发信息发送给镜像服务器。分发信息包括各参与镜像分发的物理主机当前需要接收的文件块大小、上传带宽以及分配给各类镜像的带宽份额。

在步骤（S2）中，镜像服务器利用自适应匹配算法对当前状态下的服务器带宽分配进行调整，具体地， 

镜像服务器根据如下公式计算当前最优带宽分配u^*和最优的分发时间M^*：

其中，M表示上一次迭代系数下的分发时间,s(i)表示在下载第i类镜像的物理主机的集合，i表示第i类镜像，其取值为1、2、…k；

表示第j个物理主机的当前需要接收的文件块大小；

表示第j个物理主机的上传带宽，

表示第j个物理主机分配给第i类镜像的带宽份额, 

表示镜像服务器分配给第i类镜像的宽带，

指镜像服务器的总上传带宽；t表示迭代次数，

是通过上一次迭代算出的,计算公式如下：

其中，v是指迭代的步长，一般为一个足够小的正步长；算出当前最优带宽分配u^*以及最优的分发时间M^*，再根据算出的结果将迭代系数t增加1进行下一次迭代，当迭代求出的结果满足终止条件时，整体的带宽分配就达到最优带宽分配，终止条件指的是满足系统需求的精度所要求的条件，如预先设置的迭代的次数。

Claims (5)

1.一种虚拟镜像服务器的带宽优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

镜像服务器分发虚拟机镜像到各个物理主机时定时收集分发信息；

镜像服务器根据分发信息对当前状态下的服务器带宽分配进行调整。

2.根据权利要求1所述的虚拟镜像服务器的带宽优化方法，其特征在于，所述分发信息包括各参与镜像分发的物理主机当前需要接收的文件块大小、上传带宽以及分配给各类镜像的带宽份额。

3.根据权利要求1或2所述的虚拟镜像服务器的带宽优化方法，其特征在于，所述镜像服务器分发虚拟机镜像到各个物理主机时定时收集分发信息具体步骤为：

分发虚拟机镜像到各个物理主机时，镜像服务器定时向所有物理主机请求分发信息；

所有物理主机根据请求分发信息将其当前状态下的分发信息发送给镜像服务器。

4.根据权利要求2所述的虚拟镜像服务器的带宽优化方法，其特征在于，所述镜像服务器利用自适应匹配算法对当前状态下的服务器带宽分配进行调整。

5.根据权利要求4所述的虚拟镜像服务器的带宽优化方法，其特征在于，所述镜像服务器利用自适应匹配算法对当前状态下的服务器带宽分配进行调整的具体步骤为：

镜像服务器根据如下公式计算当前最优带宽分配u^*和最优的分发时间M^*：

其中，M表示上一次迭代系数下的分发时间,s(i)表示在下载第i类镜像的物理主机的集合，K表示一共有k类镜像，i表示第i类镜像，其取值为1、2、…k；

表示第j个物理主机的当前需要接收的文件块大小；

表示第j个物理主机的上传带宽，

表示第j个物理主机分配给第i类镜像的带宽份额, 

表示镜像服务器分配给第i类镜像的宽带，

指镜像服务器的总上传带宽；t表示迭代次数，

是通过上一次迭代算出的,计算公式如下：

其中， v是指迭代的步长，一般为一个足够小的正步长；算出当前最优带宽分配u^*以及最优的分发时间M^*，再根据算出的结果将迭代系数t增加1进行下一次迭代，当迭代求出的结果满足终止条件时，整体的带宽分配就达到最优带宽分分配。

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