CN106371893A - 一种云计算调度系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云计算调度系统和方法，包括如下步骤：步骤1，检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；步骤2，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。本发明涉及云计算资源调度领域，采用集中式分布调度系统，采用两阶段任务调度方法，将任务调度划分为任务分配和虚拟机分配两个阶段，该方法可以在保证数据中各服务器负载相对均衡的前提下，尽可能地降低系统任务的平均等待时间。

Description

一种云计算调度系统和方法
技术领域
本发明涉及云计算资源调度领域，具体涉及一种云计算调度系统和方法。
背景技术
云计算是并行计算、分布式计算、网格计算的融合和发展，是集软件技术，硬件技术，虚拟技术，网络技术于一体的一场革命。云计算要实现让互联网上的资源像水和电一样在网络上按需分配，并能够根据请求任务复杂性和数据集合大小合理的动态调整，可以提高系统的水平扩展能力，极大降低软硬件资源成本。
服务器集群简单的解释就是将多个服务器集中起来对外提供服务，集群对客户端是隐藏的，客户感觉就像是一台服务器对其提供服务一样。集群通过并行计算技术获取高速计算性能和海量的数据存储空间。服务器集群正在取代单一的服务器作为应用服务的承载单元是一种必然的趋势。
如何在服务器集群和虚拟机上合理的分配用户的任务请求，使各个服务器之间达到一个相对负载均衡的状态，同时，尽量避免开启过多利用率较低的服务器，进而造成资源和能源的严重浪费，是我们要关注的一个难题。公开号CN 103595783的发明专利公开了一种云计算调度系统及云计算调度方法，包括：调度向量配置模块，被构造为根据云计算系统的需求而将n个调度向量分别映射为与每个调度向量对应的权重值；调度策略生成模块，被构造为根据与每个调度向量对应的权重值以及与每个调度向量对应的单维调度方法而将与每个调度向量对应的权重值映射为与每个调度向量对应的调度策略，并根据与每个调度向量对应的调度策略而获得最优调度策略；调度模块，被构造为根据所述最优调度策略来执行调度。该方法可以满足不同的云计算系统对调度方法的需求，但其仅考虑资源的利用状况，而没有考虑能耗问题。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种云计算调度系统和方法，采用集中式调度策略，将任务调度划分为任务分配和虚拟机分配两个阶段，能够在保证数据中各服务器负载相对均衡的前提下，尽可能地降低系统任务的平均等待时间，同时降低能耗。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种云计算调度方法，其中，包括如下步骤：
步骤1，检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
步骤2，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。
优选的，步骤3，所述任务调度器将用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度。
优选的，所述步骤2，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机，包括：
任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行。
优选的，所述运行的虚拟机迁移到物理主机上运行，包括：
通过负载均衡调度算法判断物理主机的负载均衡情况，将运行的虚拟机迁移到获取到的轻载的物理主机上运行，并关闭没有运行任务的物理主机。
优选的，所述用户任务到达任务请求队列之后，按照先到先服务原则发送到任务分配器；所述任务分配器根据各虚拟机的运行状况，计算当前任务的不违反SLA 的虚拟机集合，将任务安置到其中一个虚拟机上；如果不违反SLA 的集合为空，那么为该任务创建一个新的虚拟机，然后按照虚拟机部署策略，将该虚拟机部署到合适的物理主机上。
一种云计算调度系统，其中，包括：
存储模块，用于检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
调度模块，用于任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。
优选的，还包括：记录模块，用于所述任务调度器将用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度。
优选的，所述调度模块包括：
所述调度模块包括：
调度子模块，用于任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
部署子模块，用于将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行。
本发明的有益效果为：
负载均衡技术是针对海量的用户请求和计算任务，对计算设备进行扩展的技术，这种方法可以有效的提高服务器的承载能力，均衡链路负载，增加网络吞吐量，提升灵活性，增强可用性。本发明采用集中式的任务调度方法，用户任务到达时，暂存到用户任务集合中，任务调度器将任务集合中的任务进行集中式部署，通过合理的调度算法，将每个任务映射到虚拟机池中的某个虚拟机上执行。在保证数据中各服务器负载相对均衡的前提下，尽可能地降低系统任务的平均等待时间。
本发明在选择物理主机部署虚拟机时，采用负载均衡算法选取合适的物理主机，避免出现某些物理主机处于过载，而一些物理主机处于轻载的情况。同时对于没有任务执行的物理主机，将其关闭以达到节能降低能耗的目的。
附图说明
图1为本发明云计算调度方法的方法流程图。
图2为本发明集中式任务调度框架图。
图3为本发明负载均衡模型图。
图4为本发明云计算调度方法另一实施例的方法流程图。
图5为本发明云计算调度系统的原理框图。
图6为本发明云计算调度系统另一实施例的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明提供一种云计算调度方法，包括如下步骤：
步骤S101，检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
步骤S102，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。
该实施例中，采用集中式的任务调度方法，用户任务到达时，暂存到用户任务集合中，任务调度器将任务集合中的任务进行集中式部署，通过负载均衡调度算法，将每个任务映射到虚拟机池中的某个虚拟机上执行。在保证数据中各服务器负载相对均衡的前提下，尽可能地降低系统任务的平均等待时间。
参照图2-图3，该实施例中由任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机；分配时采用负载均衡算法，将用户任务调度到合适的虚拟机上；该虚拟机可在虚拟机集中选取。当虚拟机集中没有可用的虚拟机，或者现有的虚拟机执行该任务的代价过高，时间跨度过大，不能满足服务等级协议时，通过创建新的虚拟机，然后将任务部署到该虚拟机上，来实现用户的需求。如何选择一个物理主机部署该虚拟机，需要考虑到物理主机的负载均衡情况，不能出现某些物理主机处于过载，而一些物理主机处于轻载的情况。如果出现过载的情况，那么该设备的任务处理能力会急剧下降，会严重影响用户满意度；如果出现轻载的情况，会造成资源的浪费，完全有可能将其上运行的虚拟机迁移到其他物理主机上运行。对于没有任务执行的物理主机，可以将其关闭以达到节能的目的。图 2给出了云环境下集中式任务调度架构。
基于以上负载模型，设计了一种两阶段负载均衡算法(简称 2-step LBA)。第一阶段是将用户的任务调度到合适的虚拟机上执行；第二阶段是为新创建的虚拟机选择一个合适的物理主机进行部署。任务到达任务请求队列之后，按照先到先服务原则发送到任务分配器，分配器根据各虚拟机的运行状况，计算当前任务的不违反SLA(SLA:Service-LevelAgreement的缩写，服务等级协议)的虚拟机集合，将任务安置到其中一个虚拟机上；如果不违反SLA 的集合为空，那么为该任务创建一个新的虚拟机，然后按照虚拟机部署策略，将该虚拟机部署到合适的物理主机上。图3给出了两阶段负载均衡算法的负载均衡模型。
在一个实施例中，所述步骤2，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机，包括：
任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行。
在一个实施例中，所述运行的虚拟机迁移到物理主机上运行，包括：
通过负载均衡调度算法判断物理主机的负载均衡情况，将运行的虚拟机迁移到获取到的轻载的物理主机上运行，并关闭没有运行任务的物理主机。
在一个实施例中，所述用户任务到达任务请求队列之后，按照先到先服务原则发送到任务分配器；所述任务分配器根据各虚拟机的运行状况，计算当前任务的不违反SLA的虚拟机集合，将任务安置到其中一个虚拟机上；如果不违反SLA 的集合为空，那么为该任务创建一个新的虚拟机，然后按照虚拟机部署策略，将该虚拟机部署到合适的物理主机上。
如图4所示，本实施例提供一种云计算调度方法，包括如下步骤：
步骤S401，检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
步骤S402，任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
步骤S403，将任务调度器用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度；
步骤S404，通过负载均衡调度算法判断物理主机的负载均衡情况，将运行的虚拟机迁移到获取到的轻载的物理主机上运行，并关闭没有运行任务的物理主机。
对应于上述实施例提供的一种云计算调度方法，本发明实施例还提供一种云计算调度系统，如图5所示，包括：
存储模块501，用于检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
调度模块502，用于任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。
本发明实施例提供的云计算调度系统还包括：记录模块，用于将所述任务调度器将用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度。
本发明实施例提供的云计算调度系统，所述调度模块包括：
调度子模块，用于任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
部署子模块，用于将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行。
如图6所示，本发明实施例提供一种云计算调度系统，包括：
存储模块601，用于检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
调度模块602，用于任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
记录模块603，用于任务调度器将用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度；
部署模块604，用于通过负载均衡调度算法判断物理主机的负载均衡情况，将运行的虚拟机迁移到获取到的轻载的物理主机上运行，并关闭没有运行任务的物理主机。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种云计算调度方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
步骤2，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。
2.根据权利要求1所述的一种云计算调度方法，其特征在于：还包括：步骤3，所述任务调度器将用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度。
3.根据权利要求1所述的一种云计算调度方法，其特征在于：所述步骤2，任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机，包括：
任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行。
4.根据权利要求3所述的一种云计算调度方法，其特征在于：所述将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行，包括：
通过负载均衡调度算法判断物理主机的负载均衡情况，将运行的虚拟机迁移到获取到的轻载的物理主机上运行，并关闭没有运行任务的物理主机。
5.根据权利要求1所述的一种云计算调度方法，其特征在于：所述用户任务到达任务请求队列之后，按照先到先服务原则发送到任务分配器；所述任务分配器根据各虚拟机的运行状况，计算当前任务的不违反SLA 的虚拟机集合，将任务安置到其中一个虚拟机上；如果不违反SLA 的集合为空，那么为该任务创建一个新的虚拟机，然后按照虚拟机部署策略，将该虚拟机部署到合适的物理主机上。
6.一种云计算调度系统，其特征在于：包括：
存储模块，用于检测到用户任务到达时，将所述用户任务暂存到用户任务集合中；
调度模块，用于任务调度器为任务集合中的用户任务分配虚拟机或创建新的虚拟机。
7.根据权利要求6所述的一种云计算调度系统，其特征在于：还包括：记录模块，用于所述任务调度器将用户任务分配情况记录到任务负载表中；所述任务负载表用以查询各个虚拟机的运行状态及任务执行进度。
8.根据权利要求6所述的一种云计算调度系统，其特征在于：所述调度模块包括：
调度子模块，用于任务调度器通过负载均衡调度算法查找当前是否有可用的虚拟机；若有，则将用户任务调度到虚拟机上；若无，则创建新的虚拟机，将用户任务调度到所述虚拟机上；
部署子模块，用于将运行的虚拟机迁移到物理主机上运行。
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