基于网络感知的两阶段虚拟机放置算法

发布时间：2019-09-23 11:45

【摘要】：现有的虚拟机放置研究多以节能为目标,通过资源整合减少能源消耗,然而资源的过度聚合会影响网络性能。为此,研究网络感知的虚拟机放置问题并分析相关影响因素,提出一种两阶段启发式虚拟机放置算法。根据虚拟机之间的相似度进行适当聚合,以提高虚拟机之间的网络通信能力,减少数据中心的网络流量,同时根据聚合结果,利用改进的背包算法在物理机之间合理分配虚拟机。实验结果表明,与最佳适应算法和随机算法相比,该算法能更有效地优化网络流量分布,减少激活的物理机数量,降低能源开销。
【图文】：

虚拟机,流量关系

澃atrixD;Initial簇数K;InitialS［n］={－1};While读取D中各元素dij的值dis［i］．distance=dij;dis［i］．row=i;dis［i］．col=j;Endwhile对dis降序排列;For(i=0;K≠0;i++){IfS［dis［i］．row］==－1＆＆S［dis［i］．col］==－1S［dis［i］．row］=dis［i］．row;S［dis［i］．col］=dis［i］．row;K－－;EndifIfS［dis［i］．row］==－1＆＆S［dis［i］．col］!=－1S［dis［i］．row］=dis［i］．col;K－－;ElseS［dis［i］．col］=dis［i］．row;K－－;Endif}EndforOutputS对于图1所示的虚拟机之间的流量关系，利用VMA-TM算法可得到如图2所示的虚拟机聚类结果。图1虚拟机之间的流量关系图2聚合后虚拟机之间的流量关系3．2改进的二维费用背包算法遍历数组S，将S中经过聚合的虚拟机放入向量VMlist，VMlist中的节点就是需要部署的全部虚拟机节点。可以看出:1)在VMlist中，越是靠前的节点，流量就越大;2)在VMlist中，每个vi的相邻节点就是与其通信流量最大的虚拟机，与vi的距离越近，它们之间的通信流量就越大;越远，通信流量就越校采用多维背包算法把VMlist中不同的虚拟机部署到合适的物理机上。将每台物理机看作一个背包，每个虚拟机看作一个物品。背包容量由相应物理主机可用的内存大小和CPU资源共同决定。每个物品有2种不同的费用，用虚拟机对资源需求的CPU和内存分别来表示。除此之外，每个物品还有一种价格，本文采用亚马逊云服务的计价标准［18］进行参考。使用动态规划法解决该背包问题，由上述描述可知，该问题实质是一个二维费用背包问题。状态转移方程可以表述如下:f［i］［v］［u］=max{f［i－1］［v］［u］，f［i－1］［v－a［i］］?

虚拟机,流量关系

取D中各元素dij的值dis［i］．distance=dij;dis［i］．row=i;dis［i］．col=j;Endwhile对dis降序排列;For(i=0;K≠0;i++){IfS［dis［i］．row］==－1＆＆S［dis［i］．col］==－1S［dis［i］．row］=dis［i］．row;S［dis［i］．col］=dis［i］．row;K－－;EndifIfS［dis［i］．row］==－1＆＆S［dis［i］．col］!=－1S［dis［i］．row］=dis［i］．col;K－－;ElseS［dis［i］．col］=dis［i］．row;K－－;Endif}EndforOutputS对于图1所示的虚拟机之间的流量关系，利用VMA-TM算法可得到如图2所示的虚拟机聚类结果。图1虚拟机之间的流量关系图2聚合后虚拟机之间的流量关系3．2改进的二维费用背包算法遍历数组S，将S中经过聚合的虚拟机放入向量VMlist，VMlist中的节点就是需要部署的全部虚拟机节点。可以看出:1)在VMlist中，越是靠前的节点，流量就越大;2)在VMlist中，每个vi的相邻节点就是与其通信流量最大的虚拟机，与vi的距离越近，，它们之间的通信流量就越大;越远，通信流量就越校采用多维背包算法把VMlist中不同的虚拟机部署到合适的物理机上。将每台物理机看作一个背包，每个虚拟机看作一个物品。背包容量由相应物理主机可用的内存大小和CPU资源共同决定。每个物品有2种不同的费用，用虚拟机对资源需求的CPU和内存分别来表示。除此之外，每个物品还有一种价格，本文采用亚马逊云服务的计价标准［18］进行参考。使用动态规划法解决该背包问题，由上述描述可知，该问题实质是一个二维费用背包问题。状态转移方程可以表述如下:f［i］［v］［u］=max{f［i－1］［v］［u］，f［i－1］［v－a［i］］·［u－b［i］］+w［i］}0≤a［i］≤V，0≤b［i］≤U上?
【作者单位】：新疆财经大学计算机科学与工程学院;清华大学计算机科学与技术系;
【基金】：国家自然科学基金(61440047) 新疆高校科研计划青年教师科研启动基金(XJEDU2014S046) 新疆财经大学科研基金(2015XYB007)
【分类号】：TP302

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