面向实时性需求变化的云计算任务调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，属于云计算【技术领域】。本发明根据用户请求的任务对实时性需求的不同，将请求的任务按任务分级函数计算出的值将任务的优先级分成三个等级，对不同等级的任务采用不同的调度策略分配至相应的虚拟机，满足用户请求的任务对实时性的需求。同时，本发明建立了非空闲虚拟机集群和虚拟机缓冲队列，非空闲虚拟机集群用于正常的任务调度，虚拟机缓冲队列实现对非空闲虚拟机集群的缓冲。在需要执行任务负载较大的情况下，新的虚拟机可以随时加入到非空闲虚拟机集群，执行计算任务；在执行任务负载较轻时，可以关闭部分虚拟机，使其退出虚拟机集群，实现虚拟机资源的高效利用。
【专利说明】面向实时性需求变化的云计算任务调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种云计算任务调度方法，尤其涉及一种面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，属于云计算【技术领域】。
【背景技术】
[0002]云计算作为一种新型技术目前正被受到越来越广泛的关注并且在很多领域已经得到应用。云计算的广泛定义是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得服务，这种服务可以是IT基础设施、软件、网络等，也可以是其他服务。云计算能为用户提供廉价、灵活、按需、安全的服务，为用户节省了硬件上的开销成本。
[0003]虚拟化技术的出现为云计算提供了一种理想的解决方案，通过在服务器上部署多个虚拟机使多个任务能够在不同的虚拟机上独立地运行。这种将硬件资源分配给多个虚拟机的虚拟化技术能够有效地节省硬件开销，提高资源利用效率、节省管理成本。
[0004]云计算任务调度的主要作用是将用户的资源申请任务通过一定的策略方法分配至各个虚拟机，由虚拟机完成用户的任务请求。目前，常用的任务调度方法关注的是如何将任务合理地分配给虚拟机，使各节点的负载达到均衡。当批量任务到达，需要进行任务调度时，就会产生多个任务在虚拟机内排队等候被执行，造成任务的响应时间延长，这样会增加用户的等待时间，对于实时性需求高的任务，就无法满足用户的QoS需求。比如，在面向防汛防旱领域的云平台应用中，在汛情紧急的时期，对于洪水预报与预警任务，实时性要求很高，用户访问量也大；对于水利工程视频监控这样的任务，实时性要求就相对较低，访问量也较大；而对于汛情文档管理这样的任务，实时性要求很低，访问量也不大。因此，针对计算任务实时性需求变化大的云计算环境，如何进行任务调度方法，保证任务执行能够满足QoS要求，是需要解决的重要问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，针对计算任务实时性要求变化大的云计算环境，在任务调度过程中，用户对任务完成时间需求多变的情况下，能有效避免用户任务完成时间过长，并兼顾虚拟机资源利用率。
[0006]本发明采用以下技术方案解决上述技术问题:
[0007]面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，云计算数据中心将用户提交的任务分配至虚拟机集群，云计算数据中心首先根据任务对实时性需求的不同，将用户提交的任务分为由高到低的三种优先级:紧急级、重要级、普通级；然后根据虚拟机集群中各虚拟机的负载情况，对不同优先级的任务采用不同的调度方法，具体如下:
[0008]对于普通级任务，从虚拟机集群中寻找与该普通级任务所需资源最匹配的非空闲虚拟机，并将该普通级任务调度到该虚拟机上；
[0009]对于重要级任务，首先从虚拟机集群中寻找等待任务队列中最后一个任务的预期等待时间小于所述重要级任务的允许延时的非空闲虚拟机，并将该重要级任务调度到该非空闲虚拟机上；如未找到满足上述要求的非空闲虚拟机，则从虚拟机集群中寻找空闲虚拟机，并将该重要级任务调度到该空闲虚拟机上；如未找到空闲虚拟机，则生成新的虚拟机，并将该重要级任务调度至新生成的虚拟机；
[0010]对于紧急级任务，首先从虚拟机集群中寻找空闲虚拟机，并将该紧急级任务调度到该空闲虚拟机上；如未找到空闲虚拟机，则生成新的虚拟机，并将该紧急级任务调度至新生成的虚拟机。
[0011]优选地，任务i所需资源与虚拟机j的匹配程度由匹配度fij表征，匹配度fij的值越小说明匹配程度越高；匹配度fij通过向量空间模型计算得到，具体如下:设任务i所需
的计算、存储和网络资源向量i为(Ci, Si, Ni),虚拟机j所能提供的计算、存储和网络资源向
量&为(Cj, Sj, Nj)，则匹配度
【权利要求】
1.面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，云计算数据中心将用户提交的任务分配至虚拟机集群，其特征在于，云计算数据中心首先根据任务对实时性需求的不同，将用户提交的任务分为由高到低的三种优先级:紧急级、重要级、普通级；然后根据虚拟机集群中各虚拟机的负载情况，对不同优先级的任务采用不同的调度方法，具体如下: 对于普通级任务，从虚拟机集群中寻找与该普通级任务所需资源最匹配的非空闲虚拟机，并将该普通级任务调度到该虚拟机上； 对于重要级任务，首先从虚拟机集群中寻找等待任务队列中最后一个任务的预期等待时间小于所述重要级任务的允许延时的非空闲虚拟机，并将该重要级任务调度到该非空闲虚拟机上；如未找到满足上述要求的非空闲虚拟机，则从虚拟机集群中寻找空闲虚拟机，并将该重要级任务调度到该空闲虚拟机上；如未找到空闲虚拟机，则生成新的虚拟机，并将该重要级任务调度至新生成的虚拟机； 对于紧急级任务，首先从虚拟机集群中寻找空闲虚拟机，并将该紧急级任务调度到该空闲虚拟机上；如未找到空闲虚拟机，则生成新的虚拟机，并将该紧急级任务调度至新生成的虚拟机。
2.如权利要求1所述面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，该方法还包括:所述虚拟机集群被分为非空闲虚拟机集群和虚拟机缓冲队列；云计算数据中心对虚拟机集群中的各虚拟机的状态进行实时监控，当非空闲虚拟机集群中的某台虚拟机处于空闲状态时，则将该虚拟机从非空闲虚拟机集群送入虚拟机缓冲队列；如虚拟机在虚拟机缓冲队列中的持续等待时 间超过一预设的阈值，则将该虚拟机退出虚拟机缓冲队列并释放其占用的资源。
3.如权利要求2所述面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，所述对虚拟机集群中的各虚拟机的状态进行实时监控，具体包括各台虚拟机的计算资源使用率、存储资源使用率、网络资源使用率、正在执行的任务数量、等待被执行的任务数量，以及单个任务在虚拟机集群中的平均执行时间；虚拟机集群中任一虚拟机的等待任务队列中最后一个任务的预期等待时间等于该虚拟机的等待被执行的任务数量与单个任务在虚拟机集群中的平均执行时间的乘积。
4.如权利要求3所述面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，所述单个任务在虚拟机集群中的平均执行时间为所述实时监控的监控周期与上一监控周期中虚拟机集群所完成的任务总数之间的比值。
5.如权利要求3所述面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，所述单个任务在虚拟机集群中的平均执行时间按照以下方法得到:首先，对当前的实时监控的监控周期之前的多个监控周期中的每一个，获取监控周期与该监控周期中虚拟机集群所完成的任务总数之间的比值rrW ;然后对所述多个监控周期的求平均，得到的平均值即为单个任务在虚拟机集群中的平均执行时间。
6.如权利要求1所述面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，根据分级函数将用户提交的任务分为由高到低的三种优先级:紧急级、重要级、普通级，任务的分级函数值越小，则优先级越高；所述分级函数具体如下:
7.如权利要求6所述面向实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，权重值α、β、Y、δ的取值如下α力0.5，彦为0.3，7为0.2。
8.如权利要求1所述面O实时性需求变化的云计算任务调度方法，其特征在于，任务i所需资源与虚拟机J'的匹配程度由匹配度FV表征，匹配度為FV的值越小说明匹配程度越高；匹配度為.FV通过向量空间模型计算得到，具体如下:设任务i所需的计算、存储和网络资源向量P为叫(CI,SI,NI)，虚拟机j.所能提供的计算、存储和网络资源向量Q；为,(CJ,SJ,NJ)则
匹配度
【文档编号】G06F9/48GK103605567SQ201310518678
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】毛莺池, 陈曦, 戚荣志, 李水艳, 闵伟, 王康 申请人:河海大学