CN1773539A - 用计算中心管理一个或多个计算资源的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了使用产出管理框架的用于提供按需设施服务的技术。例如，在本发明的一个说明性的方面，用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的系统包括：(i)用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的资源管理子系统，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而提供一个或多个计算服务；以及(ii)连接到资源管理子系统的产出管理子系统，其中该产出管理子系统根据资源管理子系统和一个或多个计算资源优化一个或多个计算服务的提供。

Description

用计算中心管理一个 或多个计算资源的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于提供按需设施服务(on-demand utility service)的技术，并且特别地，涉及用于提供使用了产出管理框架(yieldmanagement framework)的按需设施服务的技术。
背景技术
众所周知，执行一个或多个相关功能的一组计算资源可被称作“计算中心”。通常，计算中心可包括：若干处理器资源(例如，服务器)，盘存储器，应用软件，软件工具，以及各种设备之间以及与外部客户的内部通信链接。客户通过外部网络将其作业发送给系统，由该系统将作业排队并进行处理。客户可在处理期间或仅在处理结束时接收结果。计算中心可具有若干形式，例如网络服务器群，科学计算中心，或用于一般计算用途的按需设备。
期望与这种计算中心相关的资源管理系统考虑到不同顾客(客户)的多变需求，以及承诺给每个客户的不同级别的服务。
目前，计算中心中的资源管理尝试满足与系统中当前客户的计算需求相关的约束。然而，现存的与这种计算中心相关的资源管理系统均未引入产出管理(yield management)技术。特别地，还不存在这样的系统，其考虑到全局目标并且使用可能高度的价格和需求划分来实现这些目标并且将它们与计算中心的操作(例如，资源分配，调度，监视)关联起来。
因此，需要一种与计算中心相关的改进的资源管理技术。
发明内容
本发明提供了一种用于提供使用了产出管理框架的按需设施服务的技术。
例如，在本发明的一个说明性方面，一种用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的系统包括：(i)用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的资源管理系统，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而一个或多个计算服务的提供；以及(ii)连接到资源管理子系统的产出管理子系统，其中该产出管理子系统根据资源管理子系统和一个或多个计算资源来优化一个或多个计算服务的提供。
该产出管理子系统包括产出管理预订子系统，该子系统确定与一个或多个计算服务的提供相关的一个或多个优化价格/服务级别组合。进一步，该产出管理子系统包括产出管理调度器，该程序确定根据一个或多个优化价格/服务级别组合来确定提供一个或多个计算服务的一个或多个计划(schedule)。并且，该产出管理子系统包括产出管理监视器，该监视器跟踪一个或多个服务级别协议及其满意度，并且编制汇总统计数据以供产出管理预订子系统使用。更进一步，该产出管理子系统包括一个或多个产出管理市场策略模板，该模板提供一个或多个基于产出管理的市场策略，以供产出管理预订子系统使用。
产出管理子系统可进一步包括服务级别协议顾问器(advisor)，该顾问器将一个或多个客户特定服务需求添加到分配给该客户的虚拟集群上的客户工作负载计划中。该一个或多个计算服务可包括一个或多个按需设施服务。产出管理预订子系统可进一步进行操作以针对相同服务级别提供多于一个的价格，其中以有限的量提供价格，并且根据资源级别和需求模型优化该量。产出管理预订子系统可进一步进行操作以建议在一给定时间段内改变每个价格和服务级别上可用的量，以影响使用模式。资源管理系统可包括一个或多个预订模块，开账单模块，服务级别协议定义模块和供应模块。
通过下面结合附图对本发明的说明性实施例的详细描述将会明白本发明的这些和其他的目的、特征以及优点。
附图说明
图1的模块图示出了可实现本发明技术的计算中心环境；
图2的模块图根据本发明的实施例示出了计算中心构架中产出管理系统的实现；
图3的图例根据本发明的实施例示出了按照计算中心体系结构使用的基于产出管理的方法；
图4的模块图根据本发明的实施例示出了适合实现基于产出管理的计算中心的计算机系统的至少一部分的概括硬件体系结构；以及
图5的图例根据本发明的实施例示出了市场策略模板。
具体实施方式
本发明提供了允许产出管理系统链接到现有的与计算中心相关的资源管理系统的技术。虽然将在按需设施计算中心环境中描述说明性实施例，然而应当理解，本发明的原理不限于这样的计算环境，而是可更广泛地应用于可使用产出管理技术的任何类型的计算环境。
在详细描述本发明的技术之前，将一般性地定义一些这里使用的术语。
“需求”，如根据本发明一般使用的那样，是指对系统的用户或请求的可能数量的估计，并且一般取决于系统的特性。例如，系统越好，则需求越高。
“价格”，是系统的一个特性，如根据本发明一般使用的那样，是指系统用户为有关使用或请求所支付的费用。
“服务级别”，也是系统的一个特性，如根据本发明一般使用的那样，是指所提供服务的非货币特性，例如处理时间，可靠性，接入保证等。
“产品”，如根据本发明一般使用的那样，是指价格服务级别对或组合。例如，可以某价格和特定接入保证提供对托管方设备的容量的使用。这样，具有不同价格和/或不同接入保证的相同容量是不同的产品。
“按需设施服务”，如根据本发明一般使用的那样，是指信息技术(当且仅当需要时允许企业通过网络访问IT基础设施，应用软件和业务过程的IT服务)。按需设施服务的进一步特性是将IT从固定费用转换成可变费用。
因此，根据本发明的原理，提供定义了如何用产出管理系统操作按需设施服务的技术。如此处将要更详细地解释说明的那样，本发明提供了一种用于实现以及使用基于产出管理的设施服务的技术。一般说来，实施基于产出管理的方法的说明性系统包括：产出管理预订系统，产出管理调度器和仲裁器，服务级别协议顾问器，产出管理监视系统和统计数据发生器，产出管理市场策略模板，以及例如预订和开账单服务的面向客户的模块。
产出管理部件基于与使用价格/服务级别弹性(也被称作价格/服务级别灵敏度，弹性需求曲线等)相关的数据对客户需求进行的细分，这些数据使需求级别与提供给客户的价格和服务级别相关联，并且通过产出管理调度器、仲裁器和产出管理预订系统将这些需求端的特性与供应端特性关联起来。因此，本发明的按需设施计算中心的特征在于针对同一服务级别提供多于一个的价格的产出管理预订系统，在该系统中以有限的量提供价格，并且根据资源级别和需求模型优化该量。
因此，本发明提供的方法将产出管理预订系统和计算中心的资源分配系统关联起来，并且用于将现有的平台转换成产出管理驱动的系统。
首先参照图1，该方框图示出了可实现本发明的技术的典型计算中心环境。如图所示，计算中心环境100包括：多个客户102-1，102-2，...102-N以及通过外部网络106连接的计算中心104。仅示例性地，外部网络106可以是因特网或万维网。
计算中心104自身包括资源管理子系统108，该资源管理子系统108包括分配和调度模块110以及监视模块112。计算中心104还包括计帐和预订子系统114，该计帐和预订子系统114包括计帐模块116和预订模块118。计算中心104还包括资源120，例如处理器资源122(例如，一个或多个中央处理器单元，一个或多个服务器等)，盘存储器124，应用程序126，软件工具128，以及内部网络资源130。
仅示例性地，内部网络资源130可包括在各种部件间的以及与外部客户间的通信链接，还可包括连接计算中心的各种资源的内部网络的实际带宽。进一步地，仅示例性地，应用程序126可包括数据库程序，办公或管理软件，科学应用程序等；软件工具128可包括允许系统中其他应用和服务的软件，中间件等。
分配和调度模块110一般用来将各比例的处理和存储资源分配给每个服务类。应当理解，计算中心一般可识别一个或多个服务类(即，根据所请求的特定服务和/或所请求的优先级的相应客户分组)。分配和调度模块110也可设置排队规则以声明如何处理每个服务类的事务(例如先进先出等)。
应当理解，常规计算中心中的监视逐个服务类(或甚至在整个系统层次)地执行，以确定性能(例如，响应时间)。即，在常规计算中心环境下，没有需要在事务级别进行计帐的事务级别的跟踪(监视)。因此，常规监视跟踪系统或者服务类性能。将会发现，本发明提供了用于进行事务级别的跟踪或监视的技术。
计帐模块116一般负责生成和处理与由计算中心提供给客户的服务相关的账单。预订模块118一般处理使用户预订与计算中心的服务相关的事项。
一般地，客户102-1，102-2，...，102-N通过外部网络106将其作业(更通常地，请求)传送给计算中心104，通过计算中心104将该作业排队并进行处理。用户可在处理期间或仅在处理结束时接收计算中心104生成的结果。然而本发明不限于任何特定形式的计算中心，计算中心104可以是网络服务器群，科学计算中心，和/或用于一般计算使用的按需设备。
如上所述，本发明提供了允许产出管理系统关联到与计算中心(例如是提供按需设施服务的计算中心)相关的现有资源管理系统的技术。系统部件可包括与客户交互的预订和计帐服务；资源分配和调度部件，该部件将客户请求与计算中心的硬件、软件和网络基础设施相关联；以及监视工具，该工具用于评估每个作业的吞吐率和响应时间，并持续跟踪那些参数和涉及服务级别承诺的其他可能参数。
为实现用于设施计算中心的产出管理预订系统，需将该产出管理系统与现有的管理系统集成。根据本发明，可通过使用附加的基于产出管理的模块来实现该目标，该模块向常规调度器提供局部决策，例如为产出管理调度器和仲裁器，或代理器，所述决策如果应用则优化产出管理目标。
即，从当前的和预测的将来的需求的角度，以及从由此可得的当前和将来可能的产出/利益的角度来看，该产出管理调度器确定以何种顺序处理作业可最优满足由产出管理预订系统所做的承诺。相似地，产出管理监视工具可用来编制和报告产出管理预测和分配功能所需的统计数据。其他部件可包括用于将市场策略集成到预订系统的工具，需求和资源级别预测功能，以及用于计帐，预订和合同(例如，服务级别协议或SLA)定义的模块。
根据本发明的说明性实施例，下面将介绍基于产出管理的计算中心的实施例。
参照图2，该方框图示出了在典型的计算中心体系结构(例如，图1的计算系统体系结构)中的产出管理系统。
可以看到，图1的阴影线方块示出了添加到现有计算中心体系结构中的功能性部件。然而，应当理解，本发明不限于任何特别的实现方式。
如图所示，计算中心环境200包括产出管理节点202。产出管理节点202自身包括产出管理预订系统(YMR)206，市场策略模板208，产出管理调度器和仲裁器(YMS)210，产出管理监视统计数据发生器212，预订模块214，计帐模块215，SLA词典216，供应方218，事件控制台220，和SLA顾问器222-1至222-N(以虚线示出为功能性连接至YMS 210)。
进一步地，计算中心环境200包括客户管理节点204-1至204-N。可以看到，每个客户管理节点204与一位客户(例如，图1的102-1至102-N)功能性地相对应。即，每个管理节点表示由调度器和负载均衡器所管理的服务器集群。因此，每个管理节点功能性地表示正用于服务规定客户的请求的计算中心资源(例如，以计算节点或CN示出)，和正用于管理资源的计算中心资源管理功能。例如，管理节点可被显示为包括集群系统管理模块(CSM)，并且根据此时执行的管理功能，还包括平台负载调度系统(LSF)，负载调平器(LL)，或可移植批处理管理系统(PBS)。众所周知，CSM是对受管理的分布集群执行远程监视，控制以及事件处理的技术。PBS，LSF和LL是用于并行和串行作业的批处理调度系统。
每个客户管理节点上所示功能“节点列表”，“添加节点”，和“删除节点”是现有调度器/负载均衡器的典型操作。SLA顾问器222将来自产出管理系统的有关优先级和期望动作的信息翻译成调度器/负载均衡器理解的更低级操作。
不同的集群可以是运行不同客户的不同应用程序/作业的物理集群或虚拟集群。因此，每个客户或应用程序与服务级别协议相关联，该协议规定了资源的期望质量和价格，以及根据计算中心所提供的质量，分别由客户支付/接受的价格和赔偿。
现有系统(例如，没有阴影线方框的计算中心)操作如下。调度和资源分配规则遵循预先确定的优先级，独立于外部需求(当前的或预测的)，并且独立于不同的资源可用性等级。例如，在这样的现有系统中，任务以先到先执行的方式排序。
有利的是，本发明的各种产出管理模块允许收集、分析和利用外部的客户需求数据和资源可用性信息，来动态地调整分配给系统中不同作业或客户的优先级。
特别地，产出管理监视统计数据发生器212收集有关系统当前状态的数据，来提供这些参数的当前和预测等级。通过根据当前系统中的作业的函数来确定可用容量，资源等级被自动更新。另外，监视工具确定系统中的作业所接收到的实际服务质量(例如，延迟，达到的吞吐率等)的值。
产出管理市场策略模板208向产出管理预订系统206提供关于何时将变化引入定价(pricing)和报价(offering)的输入。模板模块的第二功能是对外部需求(使用)数据的收集。需求数据可通过基于最新历史信息和提供给系统的新数据对需求模型进行再校正来更新。图5示出了实现各种价格变化策略A(502)，B(504)，和C(506)的市场策略模板。
作为例子，考虑竞争者对特定报价类型提出促销低价。当该信息被提供给市场策略模块时，一个事件被触发。然后该模块告知预订系统重新计算每个价格点的可用报价，从而将竞争者的较低价格点添加进可能价格组(platte)。根据产出管理原理和框架，将在此较低价格点打开最佳的有限数目的空位(slot)。
相似地，考虑这样一个例子，其中根据产出管理统计数据发生器212收集的统计数据，周末期间的资源级别被认为较低。这个可从市场策略模板208触发不同的事件，在该模块中在周末期间更低价格点被引入，并且再次执行产出管理预订系统206来确定新的一套的报价和价格。
产出管理预订系统206可实现的原理和方法的一个说明性实施例包括在美国专利申请10/718,210中公开的技术，该申请于2003年11月20日提交，标题为“用基于产出管理框架管理计算资源的方法和设备”，该公开此处被引为参考。这种预订系统可被显示为随着最佳价格点数目的增加而收入增加。通过在每个价格点仅开放有限数目的空位来达到此目的，其中该数目由数学程序优化计算所得。与上面参考的美国专利申请10/718,210相关的产出管理原理和方法的更详细的解释如下(在“说明性产出管理原理和方法”章节)。然而可以理解，该发明不限于此原理和方法，而是可根据本发明应用其他的产出管理预订技术。
产出管理调度器和仲裁器210根据每个作业向系统预订的服务类和价格点/报价类型，把应分配给每个作业的资源等级转换成针对每个时间段的一组固定优先级。该模块与SLA顾问器222共同工作以利用调度器和负载均衡器所需的特定协议。
SLA词典216是SLA术语和客户，以及SLA目标及其技术规格的哈希映射(hashmap)。
供应方218执行工作流程来组建系统，该系统可包括linux箱(linux box)，linux箱集群，或分层网络，其中术语“组建”指的是初始化开始系统上的操作所需的所有特征。
事件控制台220是远程客户端，系统事件可在该事件控制台220上公布，系统事件可包括有关将被监视的硬件，软件，网络或I/O的任何信息(例如，停机，开始和停止，利用率水平)。
现在转到图3，该图在例如图2所示的框架中提供了使用产出管理系统的逐个步骤的例子。
表示为(1)、可以是系统的初始化的第一步骤，或者在标准检查点的第一步骤将收集有关用户需求的数据，并且确定应采取的市场策略。该步骤固定用在优化程序中的可能价格点的范围。然后，步骤(2)涉及收集资源的使用数据以及当前的和预测的系统容量可用级别。这也是优化程序的输入。
步骤(3)涉及对上述收集和预测的数据执行产出管理优化程序。该程序的输出是在每个价格点提供给客户/作业的每个可用类型的空位的最佳数目。此时，系统做好了接收客户预订的准备。一旦有了针对这些报价的预订，步骤(4)涉及由产出管理时间安排和仲裁工具通知主调度器关于分配给系统中每个作业(现有的和新的)的优先级的情况。如果有SLA顾问器，则该数据可被发送给SLA顾问器，或直接发送给中央调度器和负载均衡器。
如图3所示，示范性客户管理节点204可包括负载调平器资源管理器(LL RM)，报警资源管理器(ALARM RM)和中央调度器。LL RM是负责在人或系统中其他代理(例如，ALARM RM)的指示下监视LL性能数据和配置LL资源池的代理进程。ALARM RM是负责基于SLA监视和设置资源的事件的代理进程。中央调度器是在LL系统中的部件，负责优化地将批处理作业配置在远程系统上。中央调度器被配置成知晓集群中的可用资源。SLA顾问器能基于SLA事件和预测重新配置可利用资源。
最后一步，表示为(5)，示出了产出管理监视工具如何持续跟踪作为每个作业报价的部分的参数，以便针对系统中当前作业和将要加入的新作业重新优化下一时间步骤的优先级。
最后参照图4，根据本发明的实施例，一个方框图示出了适用于实现基于产出管理的计算中心的计算机系统的至少一部分的一般硬件体系结构。更具体地，根据本发明的实施例，图4描述了计算机系统的至少一部分的说明性硬件实现，根据该硬件实现，产出管理节点和客户管理节点的一个或多个部件/步骤(例如，图1至3的背景中所述的部件/步骤)可被实现。图4的说明性体系结构还可用于实现计算中心104的任何以及所有的资源部件(例如，服务器等)，和与客户102相关的任何以及所有的计算系统(图1)。
进一步地，可以理解，单个的部件/步骤可在一个这样的计算机系统，或更优选地，在多于一个的这样的计算机系统上实现。在实现于分布式系统中的情况下，单个的计算机系统和/或设备可通过适宜的网络连接，例如通过因特网或万维网。然而，该系统可通过专用或局域网来实现。本发明不限于任何特别的网络。
如图所示，计算机系统400可由通过计算机总线或可选连接配置连接的处理器402，存储器404，I/O设备406和网络接口408来实现。
应当理解，此处所用术语处理器应包括任何处理设备，例如包括CPU(中央处理单元)和/或其他处理电路的设备。可以理解，术语处理器可指多于一个的处理设备，并且与处理设备相关的各种部件可被其他处理设备共享。
此处所用术语存储器应包括与处理器或CPU相关的存储器，例如RAM，ROM，固定存储设备(例如，硬盘驱动器)，移动存储设备(例如，磁盘)，闪存等。
另外，此处所用词组“输入/输出设备或I/O设备”应包括例如用于将数据输入处理单元的一个或多个输入设备(例如，键盘，鼠标等)，和/或用于呈现与处理单元相关的结果的一个或多个输出设备(例如，扬声器，显示器等)。
更进一步地，此处所用术语“网络接口”应包括例如允许计算机系统通过适当通信协议与另一计算机系统通信的一个或多个收发器。
因此，包括用于执行此处所述方法的指令或代码的软件部分可被存储在一个或多个相关存储设备中(例如，ROM，固定或移动存储器)以及，当可供利用时，被CPU部分或全部下载(例如，下载到RAM中)并执行。
有利地，如此处解释说明的那样，本发明提供用于在按需设施服务中实现和使用产出管理的设备和方法。产出管理系统利用客户需求的细分，并且定义最佳数目以在多个价位提供，使得利益或收入最大化。说明性的实现可包括：(i)产出管理预订系统(YMR)，其包括需求预告模块，并且基于所期望利益的最大化，确定在每个价格/服务级别组合上所建议的空位数目；(ii)产出管理调度器和仲裁器(YMS)，其连接到SLA顾问器或直接连至现有的(例如，非基于优先级的)调度器并且满足YMR报价的承诺，或者在出现冲突时，从最大的利益最大化的角度出发作出仲裁；(iii)SLA顾问器，如果需要，其将特定于客户的服务需求添加进分配给该客户的虚拟集群上的客户工作负载的调度计划中，并且将这些需求发送给现有的(例如，非基于优先级的)调度器；(iv)产出管理监视系统和统计数据发生器，其跟踪服务级别协议和每个协议的满意程度，并且编制YMR和计帐服务所需要的汇合统计数据；以及(v)产出管理市场策略模板模块，其提出一套基于产出管理的市场策略，并且允许这些策略被优化合并进YMR，以及允许定义用户生成的策略。
这些部件可内部集成，并且理想地链接到需求和资源级别预测模块以及市场输入来定义有关报价，以及预订、计帐和合同定义模块。
因此，本发明假定在IT设施中集成产出管理预订系统或优化程序。结合将系统操作所需的不同部件装配进当前IT集群中的现有部件的方面，对这些不同部件进行描述。产出管理系统的核心是使用户数据和资源信息相结合的优化框架，该框架确定最大化IT提供商收入的高度划分的最佳报价/价格点来提供给潜在用户，并且允许提供商对竞争者的报价做出最佳回应，或完成其他的管理目标，例如将使用平滑到较少利用的时段内。
例如，本发明的产出管理预订子系统可进行操作以建议在一给定时间段内改变每个价格和服务级别上可用的量，以影响使用模式。因此，可以通过引导客户切换到规定时段内利用不足的时间段，来平滑按需设施服务的使用模式。
为了使优化程序集成进现有的IT系统，有必要将其链接到预订引擎和IT系统的功能模块。此处描述了这种链接部件，还描述了其中整个产出管理系统可以用来增加提供商的收入并且实现管理目标的方式。
进一步应当理解，本发明还包括用于提供计算资源管理服务的技术。
以举例的方式，服务提供商与服务客户或顾客达成协议(例如，通过服务等级协议或某些非正式的协议或安排)，以提供计算资源管理服务。即，仅作为一个例子，服务提供商可托管客户的网站以及相关的应用(例如，电子商务应用)。然后，根据服务提供商和服务客户间的合同条款，服务提供商提供包括此处所述发明的一个或多个方法的产出管理服务。以举例的方式，这也可包括自动控制一个或多个资源，以便优化该资源的性能，使服务客户受益。
说明性产出管理原理和方法
下面是针对本发明可实现的说明性产出管理原理和方法的描述。这种产出管理原理和方法在上面所参考的美国专利申请10/718,210中有进一步的描述。然而，应当了解，本发明不限于此种特定实现。
A.基于需求端数据确定需求的划分/描述：
此步骤包括获取用于计算中心的需求的表示。需求可以多种方式定义，例如，作为价格和服务级别的函数的关于“产品”的需求的显式分析函数(价格-服务级别)。此种函数的形式在一般市场和经济文献中被广泛理解，并且应具有基本特性，例如在规定的服务质量级别上，需求随着价格的增加而下降，以及随着服务质量的提高，需求增加。这些曲线的准确形状可由历史数据(校准的)进行估测，然后通过预报用于校准曲线的数据的增加或减少，以及再校准，来进行需求预测。
用于描述对计算中心的需求的不同方法是离散选择模拟，其涉及使用所谓的偏好函数，该函数给出了可能在各可能性(的离散集)之中进行选择的的用户在总用户群中所占的百分比。在此种情形下，该可能性集是价格-服务级别报价(此处被称作“产品”)。每个选择的需求的百分比由随机模型给出，该模型将“感知误差”引入选择中。现在采用的主要模型或者基于Weibull分布，引出了逆Logit(ilogit)离散选择模型，h，或者基于感知误差的高斯分布，引出了tprobit离散选择模型，参考例如1985年MIT出版的M.Ben-Akiva等人的“DiscreteChoice Analysis：Theory and Application to Travel Demand”。
象如上所述的需求曲线那样，可基于有关过去所做选择的历史数据和这些选择的报价的参数(例如，它们的价格，质量，市场条件等)，以直接的方式校对这些离散选择模型。相似地，可通过投影输入数据的新值并且再导出预测Logit模型来进行预报。
B.汇合当前的和预测的资源使用级别
应当针对该方法量化当前的和将来的(预测的)资源级别，以提供一组优化将来操作和报价特性。在最简单的设置中，其可以是每部分设备的容量级别。例如，X类型的1-5号机(例如，处理资源)上的负载级别可以是70％，Y类型的6号机的负载级别可以是85％，在设备Y和Z之间使用的宽带可以是50％，等等。
除了瞬时使用级别外，也应知道其余计划时段的使用级别。这包括下列情况：当前使用例如1-5号机的作业在不被中断的情形下将在T1小时后完成，而在6号机上的作业若不被中断则在T2小时后完成，等等。其也包括针对将来的时间段所做的预订。最后，其可包括对未来负载的预报。
该数据被汇合到每个时间段每个设备的容量级别的表格中，其中，时间根据系统中作业的最长和最短的持续时间被划分成段。
C.根据当前和预测的需求和资源数据，以及要提供的不同“产品”(价格-服务级别组合)的最大数目，设置可能提供给客户的价格和服务的级别：
第三初始化步骤是针对服务报价设置价格级别的合理范围，该范围由可用设备的类型，例如它们的处理速度等来定义。另外，可预先确定每个服务质量类型的价格类的最大数目。
除了提供价格-服务质量类型的数目外，应输入合理价格的范围。例如，对于计算中心设备上的单位时间片，最低价格可以是$1(每分钟，小时等)。这种类型的数据应在初始阶段输入进模型。
最后，如果通过调查竞争者或经过合理推测得出最高价格，则该价格在初始化阶段也能被输入。
D.评估针对客户可用的这些价格和服务级别而提供的每个组合的总收入：
对于输入到模型中的来自步骤A，B和C的数据，可以通过优化程序评估与每种参数配置相关，即与价格、在每个价格以及类似地针对每个服务级别和针对计划时段内的每个时间点所提供的量相关的总收入。
基于每种配置的收入目标的评估，通过执行优化程序来收敛，可得到最佳方案和参数组。
E.根据将提供给客户、使系统预计收入最大化的价格、服务级别和量来确定最佳配置：
通过对所得到的数学模型使用非线性规划解算装置可得到最佳解，下面示出其一个示例性实现。很多此类的解算装置可从市场上得到；其它的则可免费得到。可从大量教科书中找到可用于约束非线性规划的算法，例如D.P.Bertsekas的CNonlinear Programming，C 2nded.Cambridge，Massachusetts：Athena Scientific，1999。
进一步地，该解算装置可优选地作为实现产出管理技术的计算机系统的一部分。可选地，实现产出管理技术的计算机系统可调用主机上的解算装置，或从计算机系统远程调用。
在简单版本中，可使用线性规划解算装置。广泛应用的线性规划算法之一的是单纯形法。可从大量教科书中找到描述，例如，S.G.Nash等人，Linear and Nonlinear Programming，McGraw-Hill，1996。例如，如果以其预计(平均)值表示随机量，并且作业驻留时间的函数关系由外部规定，则可应用此类解算装置。然而在较复杂的情形下，可应用非线性规划解算装置。
该数学模型的输出是将提供的价格集，以及对于每个服务-质量类型在每个价格上可用的量。例如，输出可以是在时间T1，T2等等处以价格P1在速度为S1的机器上提供的CPU(中央处理单元)单元的数目，并且对于每个机器速度的其他最佳价格级别也是如此。
有了上述对产出管理方法的详细描述，现在我们转向描述使用该方法来执行其他目标，例如增加市场份额(例如，通过促销，可最佳确定其降低的价格和量)，回应竞争者(例如，通过提供非常有限数目的低花费或更高服务质量的报价)，或者平滑需求(例如，通过将较高使用引向一天/周的低使用时段)。
使用上面描述的管理框架，直接实现指定的目标，该目标基于市场或资源条件在不同的时间有效。这些可选目标不需要新的工具或方法的开发，只需在每种情况下用专门的数据输入来再次运行数学模型。下面讨论上述的三种指定的目标：
1.增加市场份额(例如，通过促销，可最佳确定其降低的价格和量)：
在期望提供特别的促销来增加市场份额的时候，可使用本发明的产出管理系统以最佳方式进行。特别地，考虑下面的例子：
新的需求数据可通过针对可能对使用计算中心感兴趣的一组新用户进行市场调研或访查来获得。为吸引新客户，可发布在有限时间内的专门低价促销。通过将新的需求信息(如果可得到)添加进模型，实质上降低最低价格(参考上面的子章节C)，然后重新运行数学模型，输出将包括每种服务级别类型的一组新的最佳价格和量。这些将仍然被计算以便在新促销和更低引导性价格的基础上优化收入。
2.回应竞争者(例如，通过提供非常有限数目的低花费或更高服务质量的报价)：
类似于上面的1，如果竞争者提供促销或新的定价结构，可以通过使最低价格级别低于竞争者并且重新计算最佳报价结构(在每个价格和服务级别所提供的量)来快速地最优地做出响应。如果在竞争者的价格变化后可获得新的需求数据，则该数据也应被添加进模型。
3.平滑需求(通过将较高使用引向一天/周的低使用时段)
另一目标是平滑时间上的需求级别，或等效地，平滑使用级别来减少高峰时间突发。通过提供促销(上述的)和价格刺激，并且在一天/周的低使用时间内有效，使用模式可在时间上被有效地平滑。为确定使用本发明的产出管理工具实现平滑目标的最佳方式，可将不同情景作为平滑使用模式的对象来进行测试和比较。
例如，考虑某方希望定义一种新的价格-服务报价策略，该策略将某些使用从周五转移至周末，并且可能添加周末的新用户，以更好地利用闲置容量。通过测试周末时段的不同最低价格(全部低于当前级别)，并且提高周五的最低级别，并且通过观察预测响应(在每个时间段每个价格级别上可用的最佳量)和结果收入，关于如何设置周末促销价格以通过在周末带来较多的使用来实现平滑需求的目标，可以做出明智的决定。相似地，人们可以对同样的价格提供更高的质量级别(例如，更快的处理速度)来实现与对周末使用有限量的低价促销并且在周五提价的措施相同的目标。
接着，我们通过用于示例应用的一组特定的数学方程和用来求解该方程的算法信息，演示所描述技术的示范性实现。模型采用非线性优化问题的模型，在本实现中使用下列符号。考虑：
●一组异构计算资源，例如用于服务器群，分布式计算，网格，应用设施等。
●用来分配(Nq)和存储(S)的一组节点，或计算资源。
●定义节点类为q，对于服务器，该类的特征在于处理速度，对于网络，该类的特征在于带宽，以及其他相关参数，其中q＝1...Q
●定义工作负载类型(WC)以及每个作业类型到达的概率(Γc)，其中c＝1...C。
●通过使用调度划分的定价和报价结构，定义目标：每个决定时间点的Nq和S的最佳分配的预期值，以使收入最大化。
●特别地，确定“空位”(nikq，Si)的最佳数目针对每种服务类型q，在每个时间段i每种价格(rikq是每个空位的价格级别，pik是存储的价格级别)提供报价，以使目标最优化。
●得到相关数据：
○根据节点类型(T(q))，对于单元作业的驻留时间的评估。
○使用需求曲线或离散选择模型，例如Logit选择概率函数，称作(Pk)的用户偏好模型。
○设置每种服务类型的价格类的最大数目K。
○设置计划时段(单个时间段的数目)I。
●求解：
max n ikq ≥ 0 , S i ≥ 0 E [ Σ c = 1 C Σ i = 1 I Σ k = 1 K T i ( W c , n ikq , c ) ( Σ q = 1 Q r ikq n ikq + p ik S i ) P k ( W c , S i ) Γ c ]
i，q
N q - Σ k , z ≤ i , z + T i > i n zkq ≥ 0 ,
i
S - Σ k , z ≤ i , z + T i > i S z ≥ 0 ,
为求解上述数学模型，可使用非线性规划解算例程。在偏好函数P和驻留时间T由常数替代的简单情形下，可使用线性规划解算程序。
尽管此处参照附图描述了本发明的说明性实施例，然而应当了解，本发明不限于这些具体的实施例，在不偏离本发明的实质或范围的情况下，本领域技术人员可作出多种其他的变化和修改。

Claims (18)

1.一种用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的系统，包括：
用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的资源管理子系统，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而提供一个或多个计算服务；以及
连接到资源管理子系统的产出管理子系统，其中产出管理子系统根据资源管理子系统和一个或多个计算资源来优化一个或多个计算服务的提供，该产出管理子系统包括：
产出管理预订子系统，该产出管理预订子系统确定与一个或多个计算服务的提供相关的一个或多个优化价格/服务级别组合；
产出管理调度器，该产出管理调度器根据一个或多个优化价格/服务级别组合来确定用于提供一个或多个计算服务的一个或多个调度计划；
产出管理监视器，该产出管理监视器跟踪一个或多个服务级别协议及其满意度，并且编制由产出管理预订子系统使用的汇合统计数据；以及
一个或多个产出管理市场策略模板，所述模板提供一个或多个基于产出管理的市场策略以供产出管理预订子系统使用。
2.根据权利要求1的系统，其中产出管理子系统进一步包括服务级别协议顾问器，该服务级别协议顾问器将一个或多个特定于客户的服务需求添加进分配给该客户的虚拟集群上的客户工作负载的调度计划中。
3.根据权利要求1的系统，其中一个或多个计算服务包括一个或多个按需设施服务。
4.根据权利要求1的系统，其中产出管理预订子系统可进一步进行操作来针对同一服务级别提供多于一个的价格，其中价格以有限的量提供，并且该量根据资源级别和需求模型被优化。
5.根据权利要求1的系统，其中产出管理预订子系统可进一步进行操作来建议在一给定时间段内改变每个价格和服务级别上可用的量，以影响使用模式。
6.根据权利要求1的系统，其中资源管理系统包括一个或多个预订模块，计帐模块，服务级别协议定义模块和供应模块。
7.一种用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的方法，该计算中心包括资源管理子系统，用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而提供一个或多个计算服务，该方法包括步骤：
根据资源管理子系统和一个或多个计算资源，确定与所提供的一个或多个计算服务相关的一个或多个优化价格/服务级别组合；
根据一个或多个优化价格/服务级别组合，确定用于提供一个或多个计算服务的一个或多个调度计划；
跟踪一个或多个服务级别协议及其满意度，同时编制汇合统计数据以用于确定一个或多个优化价格/服务级别组合；以及
提供一个或多个基于产出管理的市场策略，用于确定一个或多个优化价格/服务级别组合。
8.根据权利要求7的方法，进一步包括将一个或多个特定于客户的服务需求添加进分配给该客户的虚拟集群上的客户工作负载的调度计划中的步骤。
9.根据权利要求7的方法，其中确定与一个或多个计算服务相关的一个或多个优化价格/服务级别组合的步骤进一步包括该一个或多个计算服务是一个或多个按需设施服务。
10.根据权利要求7的方法，其中确定与一个或多个计算服务相关的一个或多个优化价格/服务级别组合的步骤进一步包括针对同一服务级别提供多于一个的价格，其中价格以有限的量提供，并且该量根据一个或多个资源级别和一个或多个需求模型被优化。
11.根据权利要求7的方法，其中确定与一个或多个计算服务相关的一个或多个优化价格/服务级别组合的步骤进一步包括建议在一给定时间段内改变每个价格和服务级别上可用的量，以影响使用模式。
12.一种用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的设备，计算中心包括资源管理子系统，用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而提供一个或多个计算服务，该设备包括：
存储器；以及
连接到该存储器的至少一个处理器，其进行操作以便：(i)根据资源管理子系统和一个或多个计算资源，确定与所提供的一个或多个计算服务相关的一个或多个优化价格/服务级别组合；(ii)根据一个或多个优化价格/服务级别组合，确定用于提供一个或多个计算服务的一个或多个调度计划；(iii)跟踪一个或多个服务级别协议及其满意度，同时编制汇合统计数据以用于确定一个或多个优化价格/服务级别组合；以及(iv)提供一个或多个基于产出管理的市场策略，用于确定一个或多个优化价格/服务级别组合。
13.根据权利要求12的设备，其中至少一个处理器进一步操作来将一个或多个特定于客户的服务需求添加进分配给该客户的虚拟集群上的客户工作负载的调度计划中。
14.根据权利要求12的设备，其中一个或多个计算服务包括一个或多个按需设施服务。
15.根据权利要求12的设备，其中至少一个处理器进一步操作来针对同一服务级别提供多于一个的价格，其中价格以有限的量提供，并且该量根据一个或多个资源级别和一个或多个需求模型被优化。
16.根据权利要求12的设备，其中至少一个处理器进一步操作来建议在一给定时间段内改变每个价格和服务级别上可用的量，以影响使用模式。
17.一种计算中心，包括：
用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的资源管理子系统，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而提供一个或多个计算服务；以及
连接到资源管理子系统的产出管理子系统，其中产出管理子系统根据资源管理子系统和一个或多个计算资源来优化一个或多个计算服务的提供，该产出管理子系统包括：
产出管理预订子系统，该产出管理预订子系统确定与一个或多个计算服务的提供相关的一个或多个优化价格/服务级别组合；
产出管理调度器，该产出管理调度器根据一个或多个优化价格/服务级别组合来确定用于提供一个或多个计算服务的一个或多个调度计划；
产出管理监视器，该产出管理监视器跟踪一个或多个服务级别协议及其满意度，并且编制由产出管理预订子系统使用的汇合统计数据；以及
一个或多个产出管理市场策略模板，所述模板提供一个或多个基于产出管理的市场策略以供产出管理预订子系统使用。
18.一种用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源的产品，该计算中心包括资源管理子系统，用于管理与计算中心相关的一个或多个计算资源，其中该计算中心能够响应一个或多个客户需求而提供一个或多个计算服务，该产品包括含有一个或多个程序的机器可读介质，该程序当被执行时实现步骤：
根据资源管理子系统和一个或多个计算资源，确定与所提供的一个或多个计算服务相关的一个或多个优化价格/服务级别组合；
根据一个或多个优化价格/服务级别组合，确定用于提供一个或多个计算服务的一个或多个调度计划；
跟踪一个或多个服务级别协议及其满意度，同时编制汇合统计数据以用于确定一个或多个优化价格/服务级别组合；以及
提供一个或多个基于产出管理的市场策略，用于确定一个或多个优化价格/服务级别组合。
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