基于云计算的资源调度策略
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享率映射 ) �� 约束共享资源是不能借的 ; 否则， 与现实 � � � � � � � � ( ) = ( ， ) + + - ( )， N � � =0 违背 � ( ，) = oduct s. ml 中 私有策略: 根据实际部署情况， 在 Pr � � � � � � � � � � � � � � ( - ( )) - ( - ( ))(1- )， 利用 o n 节点来存储软件配置环境需要的槽数� 保证 � � � ( - ( � � � )� )� � ， � � � 在独立情况下就可以完成软件部署以及完成基本任务�
2］ 2009 年是云计算的普及年 ［ ， e 提出众多 在 G oogl
A PI 服务之后 ， 众多软件厂商不甘落后 ， 相继启动了各 自的云计算 项目: 微 软首先提出了"蓝 天 " 计划， IBM 也宣布将在中国建立第一个云计算中心 ( C loud C om put i n g C en t er )， AM D� 浪潮� 思科等厂商也陆续展开了 � 云计算平台商业运作模式 � 图 1 C lust er s
2
基于云计算的资源调度策略设计
考虑到资源利用� 经济效益等各个方面的原因 ， 将 资源池 化分成 共享池 ( Sh are Pool) 和私 有池 ( O n ed
Pool) �同时， 结合四种策略完成对资 源的调度: 共享 给服务器发送应答信号� ar e Poli c)� sh i p Poli c)� 策略 ( Sh 私有 策略 ( O n er 借 � � ps _ es c利用函数 ( ，) 算出应用程序 ( ) 空闲的 ( Len d an d B orr o Poli c ) 和 要策 略 ( R eclai m 还策 � 略� Poli c )� 私有槽数 : 共享策略 :� 为提高收益， 利用分享率 ( s h ar er at e) 节 � � � ( ， ) =a - ( )， � � � � =0 点记录应用软件对共享池资源的占有率 ( 收益率和分
在任务分配时 ， 考虑到负载平衡和效益等影响因 素� 服务器利用策略调节资源， 同时利用基于进程迁 移机制的进程 pbs _ m on ， 根据资源的负载状况和资源 ， 池的空闲的槽的变 化 动态地 调节系统的负 载平衡�
2010 年 5 月
孙瑞 锋 等: 基于云计算的资源调度策略
� 105�
行时间为基准 ， 测量槽的效率 ( 如图 4 所示 ) � 在任务 C PU 的效率 是稳定的， 的执行时间大于 3m s 时， 而且 都在 95 % 以上 �
第 40 卷
第3期
航空计算 技术
V ol. 40 N o. 3
20 1 0 年5月
� A eron aut i c al C om put i n g T ec h ni q ue M a . 20 10
基 于 云 计 算 的 资 源 调 度 策 略
孙瑞锋， 赵政文
( 西北工业大学 计算机学院， 陕西 西安 710072 )
图2 多级资源池任务执 行流程
资源 � 四个槽代表一个 C PU ; 一个 C PU 代表一个资源， 执行一个任务用一个槽; 多个进程的方法模拟多个槽被 使用， 实验结果主要指标为任务响应时间和槽的效率� 如图 3 所示， 随着槽的数量增加，任务的响应时 间是稳定的 �这表明自定义的资源调度策略具有收敛 性� 槽的效率主要反映服务器利用动态的资源调度策 略分配任务到资源的效率 �以任务使用的槽数量和执
st em 的多级资源池结构
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基于云计 算的 虚拟 技术 的多 级资 源 池结 构
根据云计算( C loud C om put i n g) 的虚拟化技术
收稿日期 : 200 9- 0 9- 1 4 修订日期 : 2010- 03- 11
［ 3］
在多级负载平衡模型中， 充分利用多级资源池结 构的优势 �对于通信密集型的任务， 尽量将其分配在 同一个资源池网络域中 ， 降低进程间通信的开销 � 这
摘
要: 基于云计算虚拟化技术， 提 出了一 种租借理 论和动 态多级 资源池 相结合的 资源调 度策 略，
可以有效减少资源空闲时间， 提高资源的利用率�根据策略设 计了资源调 度模型， 并搭建 实验环境 对提出的资源调度策略进行了试验�实验证明该策略确实可 以有效的提高资源的利用率� 关键词: 云计算; 多级资源池; 虚拟化技术; 租借理论; 资源调度 中图分类号: T P393 文献标识码: A 671 - 654X ( 20 10 ) 03- 0 10 3-03 文章编号 : 1
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资源调度策略的应用
� � 否有更多的空闲资源 � 如果 ( ) 的值小于需要的槽 数， 利用 ( ，) 函数计算收回的槽数 � 最终得到资源 ( ，) 是变化的�
� � 的数目为 ( ， ) 的结果， 由于分配 是动态的， 导致
4
实验结果及分析
为了验证提出的资源调度策略的有效性， 特别设
计了一个仿真实验环境� 实验环境硬件为 : 50 个节点 en t 节点 的资源池 � 一个服务器调度资源节点� 一个 C li
i m 进程后， k如图 2 所示 ， 服务器启动 ps _ l 先读取 bac up 配置服务器的环 境， 启动 子进程 ps _ vem k d 和 ps _ pem ， 启动 ps _ vem k d 进程开始数据备份� ps _ vem k d 启 动后会对全部资源的列表进行管理和维护， 全局模块 ( h ole_ r es ourc e_ pool) 配置为自动加载模块， 同时启动 子进程 ps _ es c和将监听到的信息备份 �ps _ es c 接收到 下达的任务挂在资源 ps _ pem 下� 而其他资源池启动 ps _ li m 读取资源的信息和启动 ps _ pem 子进程， 实时地
பைடு நூலகம்
厂商只需要将应用软件统一部署在服务器上 ， 客户便 为存储和 I n t er n et 访问预留一定的空间� 可以通过互联网向服务厂 商定购所需的应 用软件服 � 利用云计算的虚拟化技术 ， 将资源虚拟化成 个 务， 并按定购的服务多少和时间长短向服务厂商支付 )， 槽( s lot 根据资源的某个共同的特性 ( 比如 : C PU 型 费用 �这样即节省了客户花费在购买产品 � 技术培训 号� 操作系统� 内存大小等 ) 将资源归类， 形成资源池， 等上的大量资金和时间， 也极大地降低了中小企业信 er 网络的多级资源池结构如图 达成多级资源池 �C lus t 息化的门槛与风险 � 1 所示� 其中有一个资源池充当服务器 ( C l oud s er ver) 在 SaaS 服务模式下 ， 由于客户的需求随着业务增 跟云外面交互� 维护其他资源池负载平衡 � 分配任务等 长而扩大 ， 导致服务厂商需要将不同的应用软件统一 其他服务 � 部署在服务器上进行管理， 使用这种平台以便为服务 厂商获得丰厚的利润 �但是， 服务厂商却也要因此在 不同的地区建立并行的多台服务器 ， 由此可见， 对于网 络资源合理利用必将成为服务厂商日益关注和重点研 究的一个关键问题 �
� � ［ 1］ M eet i n g sec uri t re qui re m en t s o f Sof t are as a Servi c e � � � ( SaaS) appli c at i on s ［ EB/ O L］ .h t t p: / / .i bm . c om / de图 3 任务响应时间和槽数量 � � � veloper orks / li b rar / ar - s aas sec/ i n de . h t ml ［ 25 Sep 200 7］ ［ 2］ E B/ O L］ .h t t p: / / 李 开 复. 云 计 算 将 成 主 流 应 用 模 式 ［ 20 0 9］ ［ 3］ C loud c om put i n g ve rs us gr i d c om put i n g［ EB/ O L］ .h t t p: / / � � � � � � � .i b m. c o m/ developer orks / eb/ li brar / a- c lo udgri d/ ［ 0 3 M ar 20 09］ � � � � � ［ 4］ C lo ud c om put i ng i t h Li nu ［ EB/ OL ］ .h t t p: / / .i b m. � � � c om / deve loper orks / li nu / li brar / l- c loud- c om put i n g/ ［ 10 Sep 20 0 8］ 图4 任务执行时间和槽的利用率 � ［ 5］ Spee di n g m ob i le appli c at i o n deve lo pm en t t h r oughsof t are as a � � � ser vi c e m odel ［ E B/ OL ］ . h t t p: / / . i b m. c om / deve lo pe r� � � .i t j j . n et/ n et/ s eac h/ 200 90212/ 33488 0. h t m l［ 1 2 Feb
设计
把
作者简介 : 孙瑞锋 ( 1982 - ) ， 男， 陕西宝鸡人， 硕士研究生， 研究方向为计算机软件与理论 / 软件工程与网络软件 �
� 104 �
航 空计算技术
第 40 卷
第3期
样可以极大提高系统的性能 ; 对于网络或其他原因可 能会导致服务器死机或其他故障， 故采用双机热备技 术， 对文件备份以及配置若干个候选服务器 �
{
［ 4］ 借还策略 :� 根据租借 机制实现应用程序对私有 � � � � � � ( ，) = + ( ，) ， N � � � =0 的槽进行租借 � 权衡收益和资源利用， 以及考虑运行 � � � � � � � ( ，) = ( ) + ( ，) - ( ) 阶段应用程序私有的槽有可能空闲， 因此， 可以利用空 � � � 代表向 已借资源的应用程序; 代表了 已经借 � � 闲的槽去协助完成其他的任务 � 利用 l en d 和 bor r o � � 给 的槽数; a 代表配置的私有槽数值; ( ) 代表由 � borr o er) � 节点记录程序之间的借还关系( len der/ � 于资源死机等其他因素损失的槽数 ; 代表在共享池 要策略: 是实现权利的维护和负载平衡� 解决空 � � � � 空闲的槽数 ; 代表了 借 的槽数 ; 代表共享池 � � 闲的槽数不能满足任务需要问题， 凭借要策略完成 r e� � 的总共槽数 ; 代表分享率 ; ( ) 代表使用时被收回的 c lai m 资源， 最终完成任务 �由于考虑到使用的槽数是 � 槽数 �如果 ( ，) 的值大于等于需要的槽数， 就读取 eq ues t 波 动而变 ， o根据 用户 r 所以配 置时间 段的 Pr � � � c en s e， ) 的值小于 的 li 部署程序完成任务; 如果 ( ， gram Poli c， 可以手动调整满足特定时间业务的需要� � � 需要的槽 ， 就要利用 ( ) 扩大资源搜索范围 ， 计算是
度策略� 动态添加资源和动态的资源分配 ， 减少资源的 空闲时间和任务的等待次数; 在任务执行过程实现局 部优先平衡的动态负载平衡调节， 降低算法的开销， 提 高系统整体性能 � 云计算作为互联网的发展趋势之一， 已引起了世 界范围内的广泛注意， 具有独特的技术优势和较大的 发展潜力 �本文在提出一种基于云计算的资源调度策 略， 提供给 SaaS 供应商对资源调度， 并设计了使用调 度策略的实用模型， 具有较好的实用性和扩展性� 参考文献 :
引言
SaaS ( Sof t are- as - a- s ervi ce: 软 件即服务 ) ［1］是 21 世纪开始兴起的一种全新的软件应用模式， 并随着 互联网技术的发展和应用软件普及而日趋成熟 �服务
服务器� 储存设备等网络资源全部整合进行分割 ， 实现 资源随需分配和自动增长 � 从控制端来看， 云计算将 ce Pool) � 所有的 IT 资源看 成是 一个 资源池 ( R es our 但是根据物理属性将资源归于不同的资源池中， 这样 意味着虚拟计算机不仅具有可靠的处理能力， 而且还
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2］ 2009 年是云计算的普及年 ［ ， e 提出众多 在 G oogl
A PI 服务之后 ， 众多软件厂商不甘落后 ， 相继启动了各 自的云计算 项目: 微 软首先提出了"蓝 天 " 计划， IBM 也宣布将在中国建立第一个云计算中心 ( C loud C om put i n g C en t er )， AM D� 浪潮� 思科等厂商也陆续展开了 � 云计算平台商业运作模式 � 图 1 C lust er s
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基于云计算的资源调度策略设计
考虑到资源利用� 经济效益等各个方面的原因 ， 将 资源池 化分成 共享池 ( Sh are Pool) 和私 有池 ( O n ed
Pool) �同时， 结合四种策略完成对资 源的调度: 共享 给服务器发送应答信号� ar e Poli c)� sh i p Poli c)� 策略 ( Sh 私有 策略 ( O n er 借 � � ps _ es c利用函数 ( ，) 算出应用程序 ( ) 空闲的 ( Len d an d B orr o Poli c ) 和 要策 略 ( R eclai m 还策 � 略� Poli c )� 私有槽数 : 共享策略 :� 为提高收益， 利用分享率 ( s h ar er at e) 节 � � � ( ， ) =a - ( )， � � � � =0 点记录应用软件对共享池资源的占有率 ( 收益率和分
在任务分配时 ， 考虑到负载平衡和效益等影响因 素� 服务器利用策略调节资源， 同时利用基于进程迁 移机制的进程 pbs _ m on ， 根据资源的负载状况和资源 ， 池的空闲的槽的变 化 动态地 调节系统的负 载平衡�
2010 年 5 月
孙瑞 锋 等: 基于云计算的资源调度策略
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行时间为基准 ， 测量槽的效率 ( 如图 4 所示 ) � 在任务 C PU 的效率 是稳定的， 的执行时间大于 3m s 时， 而且 都在 95 % 以上 �
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第3期
航空计算 技术
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20 1 0 年5月
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基 于 云 计 算 的 资 源 调 度 策 略
孙瑞锋， 赵政文
( 西北工业大学 计算机学院， 陕西 西安 710072 )
图2 多级资源池任务执 行流程
资源 � 四个槽代表一个 C PU ; 一个 C PU 代表一个资源， 执行一个任务用一个槽; 多个进程的方法模拟多个槽被 使用， 实验结果主要指标为任务响应时间和槽的效率� 如图 3 所示， 随着槽的数量增加，任务的响应时 间是稳定的 �这表明自定义的资源调度策略具有收敛 性� 槽的效率主要反映服务器利用动态的资源调度策 略分配任务到资源的效率 �以任务使用的槽数量和执
st em 的多级资源池结构
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基于云计 算的 虚拟 技术 的多 级资 源 池结 构
根据云计算( C loud C om put i n g) 的虚拟化技术
收稿日期 : 200 9- 0 9- 1 4 修订日期 : 2010- 03- 11
［ 3］
在多级负载平衡模型中， 充分利用多级资源池结 构的优势 �对于通信密集型的任务， 尽量将其分配在 同一个资源池网络域中 ， 降低进程间通信的开销 � 这
摘
要: 基于云计算虚拟化技术， 提 出了一 种租借理 论和动 态多级 资源池 相结合的 资源调 度策 略，
可以有效减少资源空闲时间， 提高资源的利用率�根据策略设 计了资源调 度模型， 并搭建 实验环境 对提出的资源调度策略进行了试验�实验证明该策略确实可 以有效的提高资源的利用率� 关键词: 云计算; 多级资源池; 虚拟化技术; 租借理论; 资源调度 中图分类号: T P393 文献标识码: A 671 - 654X ( 20 10 ) 03- 0 10 3-03 文章编号 : 1
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资源调度策略的应用
� � 否有更多的空闲资源 � 如果 ( ) 的值小于需要的槽 数， 利用 ( ，) 函数计算收回的槽数 � 最终得到资源 ( ，) 是变化的�
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实验结果及分析
为了验证提出的资源调度策略的有效性， 特别设
计了一个仿真实验环境� 实验环境硬件为 : 50 个节点 en t 节点 的资源池 � 一个服务器调度资源节点� 一个 C li
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厂商只需要将应用软件统一部署在服务器上 ， 客户便 为存储和 I n t er n et 访问预留一定的空间� 可以通过互联网向服务厂 商定购所需的应 用软件服 � 利用云计算的虚拟化技术 ， 将资源虚拟化成 个 务， 并按定购的服务多少和时间长短向服务厂商支付 )， 槽( s lot 根据资源的某个共同的特性 ( 比如 : C PU 型 费用 �这样即节省了客户花费在购买产品 � 技术培训 号� 操作系统� 内存大小等 ) 将资源归类， 形成资源池， 等上的大量资金和时间， 也极大地降低了中小企业信 er 网络的多级资源池结构如图 达成多级资源池 �C lus t 息化的门槛与风险 � 1 所示� 其中有一个资源池充当服务器 ( C l oud s er ver) 在 SaaS 服务模式下 ， 由于客户的需求随着业务增 跟云外面交互� 维护其他资源池负载平衡 � 分配任务等 长而扩大 ， 导致服务厂商需要将不同的应用软件统一 其他服务 � 部署在服务器上进行管理， 使用这种平台以便为服务 厂商获得丰厚的利润 �但是， 服务厂商却也要因此在 不同的地区建立并行的多台服务器 ， 由此可见， 对于网 络资源合理利用必将成为服务厂商日益关注和重点研 究的一个关键问题 �
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作者简介 : 孙瑞锋 ( 1982 - ) ， 男， 陕西宝鸡人， 硕士研究生， 研究方向为计算机软件与理论 / 软件工程与网络软件 �
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航 空计算技术
第 40 卷
第3期
样可以极大提高系统的性能 ; 对于网络或其他原因可 能会导致服务器死机或其他故障， 故采用双机热备技 术， 对文件备份以及配置若干个候选服务器 �
{
［ 4］ 借还策略 :� 根据租借 机制实现应用程序对私有 � � � � � � ( ，) = + ( ，) ， N � � � =0 的槽进行租借 � 权衡收益和资源利用， 以及考虑运行 � � � � � � � ( ，) = ( ) + ( ，) - ( ) 阶段应用程序私有的槽有可能空闲， 因此， 可以利用空 � � � 代表向 已借资源的应用程序; 代表了 已经借 � � 闲的槽去协助完成其他的任务 � 利用 l en d 和 bor r o � � 给 的槽数; a 代表配置的私有槽数值; ( ) 代表由 � borr o er) � 节点记录程序之间的借还关系( len der/ � 于资源死机等其他因素损失的槽数 ; 代表在共享池 要策略: 是实现权利的维护和负载平衡� 解决空 � � � � 空闲的槽数 ; 代表了 借 的槽数 ; 代表共享池 � � 闲的槽数不能满足任务需要问题， 凭借要策略完成 r e� � 的总共槽数 ; 代表分享率 ; ( ) 代表使用时被收回的 c lai m 资源， 最终完成任务 �由于考虑到使用的槽数是 � 槽数 �如果 ( ，) 的值大于等于需要的槽数， 就读取 eq ues t 波 动而变 ， o根据 用户 r 所以配 置时间 段的 Pr � � � c en s e， ) 的值小于 的 li 部署程序完成任务; 如果 ( ， gram Poli c， 可以手动调整满足特定时间业务的需要� � � 需要的槽 ， 就要利用 ( ) 扩大资源搜索范围 ， 计算是
度策略� 动态添加资源和动态的资源分配 ， 减少资源的 空闲时间和任务的等待次数; 在任务执行过程实现局 部优先平衡的动态负载平衡调节， 降低算法的开销， 提 高系统整体性能 � 云计算作为互联网的发展趋势之一， 已引起了世 界范围内的广泛注意， 具有独特的技术优势和较大的 发展潜力 �本文在提出一种基于云计算的资源调度策 略， 提供给 SaaS 供应商对资源调度， 并设计了使用调 度策略的实用模型， 具有较好的实用性和扩展性� 参考文献 :
引言
SaaS ( Sof t are- as - a- s ervi ce: 软 件即服务 ) ［1］是 21 世纪开始兴起的一种全新的软件应用模式， 并随着 互联网技术的发展和应用软件普及而日趋成熟 �服务
服务器� 储存设备等网络资源全部整合进行分割 ， 实现 资源随需分配和自动增长 � 从控制端来看， 云计算将 ce Pool) � 所有的 IT 资源看 成是 一个 资源池 ( R es our 但是根据物理属性将资源归于不同的资源池中， 这样 意味着虚拟计算机不仅具有可靠的处理能力， 而且还