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1、2010年10月西北工业大学学报Oct.2010第28卷第5期JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversityVo.l28No.5面向虚拟资源的云计算资源管理机制袁文成,朱怡安,陆伟(西北工业大学计算机学院,陕西西安710072)摘要:云计算为能够为用户提供基础作为服务(IaaS,InfrastructureasaService)的计算能力,使得用户能够在使用高效、可靠、经济的计算资源的同时,不用增加额外的购置、维护资源的开销,这在很大程度上要依赖对虚拟资源的使用。因此如何有效地管理虚拟资源,使其使用率最大化并保证用户对资源使用的有效性,已成了眼
2、下的攻关难题。针对这一问题,文章提出了一种面向虚拟资源的云计算资源管理机制,通过对虚拟资源的划分、预留及调度策略,为用户提供有效的IaaS服务。通过仿真实验结果表明,该方法能够提高虚拟资源的使用率及保证用户对资源使用的有效性。关键词:云计算,虚拟资源,资源预留策略,资源调度策略中图分类号:TP302.1文献标识码:A文章编号:10002758(2010)05070405[1]云计算(CloudComputing)通过虚拟化(Vir云端,借助虚拟化技术可以根据指定的CPU和内[2,3]tualization)技术,整合使用大量的虚拟资源,为存大小,在1台宿主主机上
3、创建出多个虚拟主机,每用户提供PaaS(PlatformasaService),SaaS(Soft个虚拟主机都可以有各自的操作系统及应用环境,[1]wareasaservice)和IaaS服务,例如AMAZON用户可以迅速地从云端取得所需的应用环境,而不[4][5][6]EC2,MicrosoftAzure,GoogleAppEngin,用考虑资源购置、维护、环境部署等问题。如图1[7]Salesforce,使用户能够迅速获得所需的应用环境,所示。能够将更多的精力和开销投入到业务逻辑上。由于对虚拟资源的管理在很大程度上决定了云计算平台所提供的服务质量,因此本文研究的重点是如何管理这些虚拟资
4、源,提出一种面向虚拟资源的云计算资源管理机制,通过资源划分策略、资源预留(AdvanceReservation)策略来实现对虚拟资源的分配,确保用户对虚拟资源使用的有效性,并提出一种借入/借出调度策略来实现虚拟资源利用率的最大化。图1云端资源分布图1虚拟资源划分策略11资源定义云端的可用资源可包括物理资源及虚拟资源。由于使用虚拟化技术,云计算与传统的计算模为了统一管理这些可用资源,本文将每个可用资源式不同,用户能使用的不再是单一的物理资源,更多表示为一个可调度单元(Slot)。对于物理资源,一使用的是借助于VMware/Xen/Citrix等虚拟化平台在部分物理资源上构建出来的虚拟
5、资源,这部分物个Slot代表一个物理主机;对于虚拟资源,一个Slot理资源称为虚拟服务器(hypervisor)。换句话说,在单元由一个二元组U(C,M)确定,其中C代表CPU大小,M代表内存总数。一个虚拟服务器Pi上能够收稿日期:20091110基金项目:西北工业大学研究生创业种子基金(Z200852)资助作者简介:袁文成(1982-),西北工业大学博士研究生,主要从事网格计算及集群计算研究。第5期袁文成等:面向虚拟资源的云计算资源管理机制#705#提供的Slot数为述预留资源的所属关系;G表示所请求的资源组;NCiMi表示请求资源的总数;Ts和Te分别表示预留的开始SlotPi=mi
6、n,(1)CM时间和结束时间。Ci为虚拟服务器Pi的CPU大小,Mi为虚拟服务器对于每一个资源组,用一个时间表(TimePi的内存数量。Table),记录该组资源预留情况。每一个成功的资源因此可以得出,云端的可用资源总数Ntotal为预留记录,资源管理器都会将其有序地记录到对应Ntotal=Slotvirtual+Slotphysical的资源组的时间表中。在某一时刻T0,当有一个新=!Pi+Slotphysical的预留请求RT0(CR,GR,NR,Ts,Te)时,首先资源管理器会根据指定的资源组取出相应的时间表,并CiMi=!min,+Nphysical(2)从时间表中将记录有序地插入时
7、间轴,如图2所示。CM12资源分组根据云计算能够提供IaaS/PaaS/SaaS等服务的特点可知,云端资源都是有共性的,或者操作系统是Windows/Linux,或者能够提供特殊的应用环境,使得用户能够直接使用他们所关心的应用环境,而不是得到一个裸机资源;其次,统一分配和调度无规则的资源,对于拥有大量资源的云端来说是不合适的,除了效率低下以外,还会造成资源使用混乱。因此图2资源预留时间表本文引入了分组(
