云計算環(huán)境下基于時間的公平帶寬動態(tài)分配算法.pdf

1、云計算技術(shù)在近幾年越來越成熟，越來越多的數(shù)據(jù)密集型信息中心部署了自己的云。為了滿足現(xiàn)在社會大眾對于計算能力、存儲空間以及相關(guān)計算服務(wù)的復(fù)雜多變的需求，云計算技術(shù)很好的提供了相應(yīng)的解決方案，并從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度上詮釋了它固有的優(yōu)勢。利用云計算，企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)以及政府紛紛建立了自己的數(shù)據(jù)中心來滿足自身日益增多的業(yè)務(wù)及計算需求。云計算使用虛擬化技術(shù)，將物理服務(wù)器中的CPU資源、內(nèi)存資源以及存儲資源虛擬化處理后，根據(jù)不同需求劃分給不同租戶。同時這些劃

2、分的計算資源的使用都是嚴(yán)格隔離的，例如，劃分給每一個租戶的資源的所有計算資源保證全部都?xì)w這個租戶使用，我們稱劃分出去的計算資源為虛擬機(jī)(VM)。
　　眾所周知，云計算中的網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的虛擬機(jī)而言，是非常重要的。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，提供數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用服務(wù)的虛擬機(jī)，就是非常占用帶寬的典型代表。例如多媒體在線服務(wù)、MapReduce類應(yīng)用服務(wù)，在服務(wù)的過程都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)通信，導(dǎo)致在整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中不管是核心層、匯聚層還是

3、接入層，都需要大量的帶寬需求。
　　那么，對于云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理就是非常中的工作，且毫無疑問的是，接入層物理服務(wù)器（或Hypervisor層）的帶寬分配策略是整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)資源分配的基礎(chǔ)解決方案，因為物理服務(wù)器(或Hypervisor)能夠直接的監(jiān)控以及管理其內(nèi)部虛擬機(jī)的帶寬競爭。解決這個層面上的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問題，就能使得整個數(shù)據(jù)中心的整體網(wǎng)絡(luò)性能提升到相當(dāng)可觀的地步。但令人遺憾的是，處于這個物理主機(jī)(或Hyperviso

4、r)層面上的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)資源分配，并沒有引起人們的足夠重視。大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配政策都是針對于全局層面，可是具體的策略實施，卻都是需要在最終接入物理服務(wù)器的這個層面上開始執(zhí)行，而并不是將大量資金花在交換機(jī)硬件設(shè)備升級。當(dāng)前，還沒有一個確實可行的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬分配策略，能夠同時保證虛擬機(jī)帶寬動態(tài)分配、公平、延時最優(yōu)化的分配策略。因此，物理服務(wù)器(或Hypervisor)層面上網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的研究是非常有必要的。
　　本文就針

5、對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入層的網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行研究，在云計算環(huán)境下基于時間的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)公平動態(tài)分配，利用租戶應(yīng)用歷史流量吞吐率，公平調(diào)整數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配政策，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。主要貢獻(xiàn)如下:
　　1)我們通過具體實際問題闡述了云計算環(huán)境下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的虛擬機(jī)帶寬沖突問題，引出對于帶寬資源公平分配的研究。
　　2)我們提出了一個與租戶花費(fèi)相匹配，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高網(wǎng)絡(luò)利用率的公平分配的要求。并針對這個要求給出了一個基于時間的