云计算中资源分配策略研究.pdf

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1、第24卷第1期广东石油化工学院学报Vo1．24No．12014年2月JournalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyFebruary2014云计算中资源分配策略研究周晓柯，彭志平(1．广东石油化工学院计算机与电子信息学院，广东茂名525000；2．太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030000)摘要：云数据中心的资源分配是云计算应用的核心，它决定了用户任务执行的效率、系统的资源数与平台整体性能。文章首先指出在云计算中资源配置的必要性，以及一个好的分配策略的标准；然后从采用的技术角度将资源分

2、配策略分类，并针对不同的技术阐述了其原理，介绍了研究现状，分析了各自的优缺点；最后指出当前研究中存在的一些主要问题，并进一步展望本领域未来的研究方向。关键词：云计算；资源分配；优化策略中图分类号：TP181文献标识码：A文章编号：2095—2562(2014)01—0016—05云计算是通过分布式和资源虚拟化技术依赖网络来实现构建的超级计算机，以按需租用方式向用户提供数据分配、存储以及科学计算等服务。从具体应用角度分为三个层次【1J，基础设施即服务(IaaS)，平台即服务(P砚S)，软件即服务(SaaS)。任何连接到互联网的终端设备通过使用应用程序编

3、程接口(API)能够随时随地远程访问云服务，为了提升其服务质量，必须在云环境下运行最优的资源分配方案。云计算技术使资源实现按需分配，最大限度地提高了系统的利用率和整体性能。资源分配策略要满足各类参数，如吞吐量、延迟和响应时间等。由于资源有限，资源的异构性，地域的限制，环境和资源需求的动态性，因此我们需要一个有效的资源分配系统来为用户提供最优的资源。在云平台上，资源分配发生在两个层面。首先，当一个应用程序上传到云端时，负载平衡器请求分配物理计算机，试图实现多个应用程序的物理负载平衡。其次，当一个应用程序接收多个请求的情况下，这些请求应该各分配到一个特定

4、的应用程序实例来平衡计算负载。例如，AmazonEC2使用弹性负载均衡(Eta)来控制如何处理传人的请求。资源分配策略是整合云服务提供商在限制范围内分配和利用云环境中的稀缺资源，以满足云应用的需求。它为每个应用程序分配所需要的资源以完成用户的工作。一个好的资源分配策略应避免以下情况：(1)资源争用，两个应用程序在同一时间访问相同的资源；(2)资源短缺，现有的资源满足不了需求；(3)资源碎片被隔离(有足够的资源，但无法分配给需要的应用程序)；(4)超额配置资源，应用程序获取比要求多的资源，导致资源剩余。本文按照效用函数、博弈论和启发式算法等核心技术将资

5、源分配策略进行分类。针对每种技术，简要阐述了工作原理，通过对现阶段的研究情况的分析，剖析了每种分配策略的优缺点，并指明了将来要做的工作。2资源分配的策略分类2。1效用函数效用函数为实现自我优化的分布式自主计算系统提供了一个有利的框架。在较低级别的资源系统收稿日期：2013—11—19；修回日期：2013—12—23基金项目：国家自然科学基金(61272382)作者简介：周晓柯(1988一)，女，河南许昌人，在读硕士，主要研究方向为人工智能、机器学习等。第1期周晓柯等：云计算中资源分配策略研究17中，效用函数承担简单的资源和服务质量标准之间的映射；在较

6、高级别的自主计算系统中，效用函数表示高级业务条款，或服务水平属性，可以用来动态地分配资源。给定系统或组件优化技术结合的系统模型，用效用函数确定最有价值的可行状态和动作，通常情况下包括节点系统或具体参数，由于条件的不断变化，应该进行循环优化。文献E23基于效用函数的方法，分别用来优化最小化能耗函数和满足QoS目标。在这些研究中，效用函数按照指定的资源来优化，然而，实际意义上的自主计算系统应该最大限度的减少人工干预，实现自我管理。研究动态分配资源为此提出了满足目标的建议。Doyle_3考虑QoS目标和运营成本，动态分配IaaS层CPU到VM，基于本地节点

7、的效用函数和系统全局的实用功能，制定两层资源管理办法，启动虚拟机的实时迁移控制成本和性能的折衷。文献[4—5]提出了一种基于效用函数来动态管理数据中心中不同主机的方法。该效用函数被设计为两个级别，服务级别效用函数用于计算应用程序的资源需求，资源级别效用函数用于在应用程序间分配资源。该方法是对两种研究方向的融合，主要关注于资源利用率的提升。2．2博弈论应用博弈论理论的资源分配策略，带宽共享和定价模式是云计算中的研究内容。博弈论方法的最终目标是保持用户的云服务竞争中的Nash均衡状态。实施过程分为两个阶段[6]：在第一阶段中，每个agent的竞争对手解决

8、了使用二进制整数编程(一种线性规划方法，有针对性的个人利润最大化或损失降到最低)，不考虑复用资源分配的最优调