基于虚拟机网络权重的网络带宽资源分配技术

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1、基于虚拟机网络权重的网络带宽资源分配技术邓小霞作者简介：邓小霞（1984—）,男，湖南永州人，硕士，讲师，主要研究方向：计算机辅助教育。E-mail：etdeng2007@163.com;程容斌（1981—）男，湖南邵阳人。硕士，讲师，研究方向：计算机网络。E-mail：44953923@qq.com。,程容斌基金项目：2011年湖南省髙等学校科学研宄项目（项目编号：11C0583）;湖南省教育科学信息技术教育研究#地资助项目的研究成果。［摘要］校同数据屮心是数据的传输、计算和存储的屮心，集屮了各种软硬件资源和关键业务系统，网络虚拟化条件下的数据屮心部的网络带宽资

2、源被所有用户的虚拟机所共享，数据屮心部网络带宽资源如何在多个ffl户的虚拟机之间合理按斋分配，如何保障各个用户虚拟机的网络性能独立成为一个急需解决的课题，是数据屮心资源实现真正按需分配的关键。［关键词］数据屮心网络；虚拟机：带宽分配：算法；网络权車.1校园数据中心虚拟化校园数据中心［1］是数据的传输、计算和存储的中心，集中了各种软硬件资源和关键业务系统。为了提高资源利用率和减少运营成本，数据中心服务器和网络设备的虚拟化技术［2］正成为研究热点。网络虚拟化条件下的校园数据中心内部的网络带宽资源被所有虚拟机所共享，数据中心内部网络带宽资源如何在多个用户的虚拟机之间合理

3、按需分配，如何保障各个用户虚拟机的网络性能独立成为一个急需解决的课题，是数据中心资源实现真正按需分配的关键。Secondnet［3］采用一种persource-destinationpair（PerS-Dpair）分配模型。像Seawall［4］，通过使用基于通信源的带宽分配模型。要想在网络虚拟化环境下的数据中心内的虚拟机当中公平的实现带宽分配，上面提到的几种方式都难以让人满意的实现，迫切需要研究一种公平合理的数据中心虚拟机带宽控制机制。2虚拟校园数据中心内网络带宽分配的性能要求分析网络虚拟化条件下的校园数据中心内部的网络带宽资源被所有虚拟机所共享，带宽分配必须要

4、满足如下两个性能要求：第一个性能要求是网络权重忠实度，网络权重的忠实程度上三个递增的层次要求：单调性，严格的单调性和按比例分配。按比例分配提供了对权重的最高的忠实性，我们通过下面这个例子来说明按比例分配：如图1,假设我们给图中的每个虚拟机一个相等的网络权重。在这种情况下，如果所有的通信带宽要求都得到满足，则A-D和B-D总带宽将得到整条连接带宽总量的3/5,而C-E的带宽将得到总带宽的2/5,而这种分配和每一组通信的虚拟机的网络权重是成比例的。图1虚拟机带宽分配跟权重成比例示意图第二个性能要求就是带宽保证，它保证数据中心部署的每个用户的网络性能和松用性能的可预测性

5、。每个虚拟机被给与一个最小的带宽保证值，不需要理会其他虚拟机的带宽需求和分配是多少。问题的关键在于，上述两个性能需求（权重忠实度和带宽保证）是两个相互冲突的性能需求，展示了在虚拟机之间共享数据中心网络的一个关键的平衡性。明确的说，就是权重忠实度越高，带宽保证越小。我们举个例子来说明这个平衡性。如图2所示，虚拟机A和虚拟机B分布在同一个物理服务器上，A和另外两个虚拟机C，I）通信，B只和E通信，我们假设每个虚拟机的权重一样，则A在服务器的出U链路上的带宽分配是3/5,B是2/5,因为这条链路上总的虚拟机个数是5。很容易发现，如果A和更多的虚拟机通信，那么B的带宽分配

6、数量还要更少。一个严格的单调性分配相比按比例分配能给B提供更大的带宽分配，但是当A通信远端的权重值增加的情况下，B的带宽分配还是会减少。但是在一个只满足单调性的分配模型当中，B就会分配一个相当大的带宽保证值，而不需要理会A的通信方式。在一个完全均分带宽的网络中，B的带宽保证值将是链路带宽的一半。所以，权重忠实度和带宽保证这两个性能要求是相互冲突的，要想有很严格的带宽保证就只能获得较低的权重忠实度，或者有很高的权重忠实度，但只能提供很小的带宽保证。需要一种机制在这二者之间取得一个基本的平衡。3基于虚拟机网络权重的网络带宽资源分配传统的数据中心网络资源共享方式，不管是

7、基丁•流的共享，还是通信源和通信端结合(source-destinationpairs)或者是只考虑通信源的方式都不能同时满足前面提出的这两个耍求。木文提出一种新的数据中心虚拟机带宽控制机制，严格满足上述两个耍求，然后对这种机制做出原型系统的设计和实现。我们采用以用户的讨费作为虚拟机(VM)的网络权重的参数，根据网络权重给每个用户的虚拟机分配相应的带宽资源。我们提山一种PerEndpointSharing(PES)机制，灵活的共享数据中心内部网络，允许数据中心管理者明确的指出在权重忠实度和带宽保证之间的平衡点。给每一对通信的虚拟机分配一个权重，这个权重值由通信两端

8、的虚拟机共