王曙霞+焦家林+黃志武

摘要：隨著計算機技術(shù)不斷普及到各行各業(yè)，云資源也成為人們關(guān)注的重點話題，云資源來源渠道多樣，數(shù)量龐大，對其進行均衡調(diào)度一直極為復(fù)雜。利用虛擬實驗室研究了云平臺資源的均衡調(diào)度方法，建立了云平臺資源均衡系統(tǒng)模型，給出了均衡調(diào)度算法，通過所建立的模型和給出的算法實現(xiàn)對云平臺資源的均衡調(diào)度，利用仿真實驗證明方法的可行性。通過研究證明此種方法能夠有效均衡地調(diào)度云平臺中的資源，提高資源利用率，同時加強負載均衡穩(wěn)定性，具有極好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：虛擬實驗室；云平臺；資源調(diào)度

中圖分類號TP3.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）29-0172-02

Abstract： With the continuous popularization of computer technology to all walks of life， cloud resources have also become a key topic of attention. The source channels of cloud resources are diverse and large， and the balanced scheduling of them has been extremely complex. Using virtual laboratory studies the balance of the cloud resource scheduling method， cloud platform resource equilibrium system model is established， balance scheduling algorithm is given， and through the established model and algorithm to realize the equilibrium of cloud resources scheduling， using simulation experiments prove the feasibility of method. It is proved that this method can effectively balance the resources in the cloud platform， improve the utilization rate of resources， and enhance the stability of load balancing.

Key words： virtual laboratory； Cloud platform； Resource scheduling

隨著科學(xué)的發(fā)展，社會的進步，計算機技術(shù)不斷滲透到各個領(lǐng)域，伴隨計算機出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)也愈加成熟。云平臺（cloud platforms）是隨著計算機發(fā)展被提出的一種服務(wù)平臺，云平臺支持開發(fā)者將已經(jīng)編輯好的程序放置到“云環(huán)境”中進行運算，也能為使用者提供“云環(huán)境”中的服務(wù)，這種新興服務(wù)平臺能夠最大程度幫助用戶利用互聯(lián)網(wǎng)中的資源完成各種任務(wù)，而且在任何時間和任何空間都能使用，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α＝陙砘ヂ?lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長，對云平臺提出了更高的要求，云平臺必須要擁有大量提供并發(fā)訪問服務(wù)的能力。云平臺中負載豐富的資源，如何均衡調(diào)度這些資源成為目前亟待解決的問題[1]。

鑒于上述所言，本文利用虛擬實驗室研究了云平臺資源的均衡調(diào)度方法，首先建立了云平臺資源均衡系統(tǒng)模型，然后通過建立的云平臺資源均衡調(diào)度模型實現(xiàn)對云平臺資源的均衡調(diào)度，最后利用仿真實驗證明方法的可行性。實驗證明：本文給出的方法能夠有效均衡地調(diào)度云平臺中的資源，提高資源利用率，同時加強負載均衡穩(wěn)定性。

1 虛擬實驗室中云平臺資源均衡調(diào)度模型

首先在所建立的虛擬實驗室中設(shè)置云平臺，然后對云平臺上各節(jié)點的負載信息進行全面的搜集，記錄出搜集到節(jié)點的負載狀態(tài)，進而將其分類，判斷節(jié)點樣本的負載特性，計算出節(jié)點樣本的負載特征值，通過傳輸包將計算的節(jié)點負載特征結(jié)果傳送到根部節(jié)點，從而促進根部節(jié)點能夠及時反饋出各個子節(jié)點的任務(wù)要求，虛擬實驗室中云平臺資源均衡系統(tǒng)模型如下圖1所示[2]：

虛擬實驗室云平臺資源調(diào)度模型建立過程如下：首先計算出云平臺節(jié)點整體負載值，計算公式如下：

公式（1）中，代表云平臺下的節(jié)點，表示節(jié)點處于運行狀態(tài)時的整體負載情況，表示在云平臺下的節(jié)點運行任務(wù)數(shù)，通過上述公式計算出CPU的負載特征值。在計算出整體負載值后，要對各個節(jié)點的負載值進行計算，計算公式如下所示：

公式（2）中，代表云平臺下各個節(jié)點負載空間，代表樣本的先驗概率，代表樣本的后驗概率，通過公式（2）能夠有效計算出各個節(jié)點的負載值。

當(dāng)計算出云平臺各個節(jié)點的負載值后，可以根據(jù)公式（3）計算出各個節(jié)點需要執(zhí)行的任務(wù)[3]：

公式（3）代表，當(dāng)節(jié)點處于空閑狀態(tài)時，子節(jié)點任務(wù)請求為1，當(dāng)節(jié)點處于正常狀態(tài)時，子節(jié)點任務(wù)請求為2，當(dāng)節(jié)點處于超載狀態(tài)時，子節(jié)點任務(wù)請求為3。根據(jù)公式（1）、公式（2）和公式（3）能夠在虛擬實驗室中建立云平臺資源均衡系統(tǒng)模型。

2 虛擬實驗室中云平臺資源均衡調(diào)度方法的實現(xiàn)

在建立資源均衡系統(tǒng)模型后，可根據(jù)資源均衡系統(tǒng)原理對云平臺資源進行均衡調(diào)度，通過云平臺資源均衡調(diào)度模型計算出調(diào)度過程需要花費的時間，產(chǎn)生的費用以及涉及的安全函數(shù)等。虛擬實驗室中云平臺資源均衡調(diào)度模型如下圖2所示：

根據(jù)圖2所建立的均衡調(diào)度模型實現(xiàn)云資源的調(diào)度，調(diào)度過程如下[4]。

在云平臺資源均衡調(diào)度過程中，設(shè)計云平臺數(shù)據(jù)異構(gòu)集合群，并對計算矩陣的值進行計算，從而定義遷移虛擬實驗室的目標(biāo)物理節(jié)點，判斷節(jié)點的運行方式。計算過程如公式（4）所示：endprint

公式（4）中，表示云平臺的物理節(jié)點，代表節(jié)點類型，表示計算數(shù)量，代表物理節(jié)點的荷載。在計算出物理節(jié)點的荷載值后，進行調(diào)度，調(diào)度過程根據(jù)公式（5）進行：

公式（5）中，代表云平臺在空閑狀態(tài)下的調(diào)度能力，代表云平臺在正常狀態(tài)下的調(diào)度能力，代表云平臺在過載狀態(tài)下的調(diào)度能力。表示相對負載差值，代表物理負載閾值，、代表不同物理節(jié)點的采集周期，代表處理能力的量化值，代表調(diào)度能力的最大值，、、表示虛擬目標(biāo)值，表示在空閑狀態(tài)下的最大調(diào)度能力，表示在正常狀態(tài)下的最大調(diào)度能力，表示在超載狀態(tài)下的最大調(diào)度能力，根據(jù)上述公式和調(diào)度模型從而實現(xiàn)云平臺資源均衡調(diào)度。

3 仿真證明

根據(jù)上述在虛擬實驗室中建立的模型和給出的算法能夠?qū)崿F(xiàn)云平臺資源的均衡調(diào)度，為了證明方法的可操作性，參考傳統(tǒng)的資源調(diào)度方法設(shè)計了仿真實驗。參數(shù)設(shè)定如下：在0～100之間，分別為1、2、3、4，為固定值。根據(jù)上述設(shè)定的參數(shù)進行仿真實驗，得到的實驗結(jié)果如下圖3所示[5]：

分析圖3可知，雖然隨著時間的增加，兩種方法的調(diào)度能力都在不斷增，但是本文給出的均衡調(diào)度方法遠遠高于傳統(tǒng)調(diào)度方法，且越到后期調(diào)度能力越強，而傳統(tǒng)方法到后期調(diào)度能力上升程度較小。

傳統(tǒng)方法雖然能夠?qū)υ破脚_資源進行均衡調(diào)度，但是不具備建立云平臺資源負載均衡模型的能力，因此無法計算調(diào)度過程中需要使用的各種參數(shù)，調(diào)度耗時長，調(diào)度結(jié)果差，本文設(shè)計的方法在建立虛擬實驗室中云平臺資源均衡系統(tǒng)模型上實現(xiàn)，能夠有效計算出調(diào)度過程可能涉及的各種參數(shù)，并且給出準(zhǔn)確的計算結(jié)果，耗時短，工作效率高，是未來的必然發(fā)展趨勢。

4 結(jié)束語

通過本文的探討分析可以了解到，如今計算機技術(shù)已經(jīng)不斷普及到各行各業(yè)的各個領(lǐng)域之中，計算機的發(fā)展帶動云資源的發(fā)展，云資源來源渠道多樣，數(shù)量龐大，一直以來科學(xué)家都在尋找對其進行均衡調(diào)度的方法，但是收效甚微。本文利用虛擬實驗室研究了云平臺資源的均衡調(diào)度方法，首先建立了云平臺資源均衡系統(tǒng)模型，給出了均衡調(diào)度算法，通過所建立的模型和給出的算法實現(xiàn)對云平臺資源的均衡調(diào)度，最后利用仿真實驗證明方法的可行性。通過本文的研究證明此種方法能夠有效均衡地調(diào)度云平臺中的資源，提高資源利用率，同時加強負載均衡穩(wěn)定性，是未來調(diào)度云資源的必然發(fā)展方向。

參考文獻：

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