探讨云计算环境下虚拟机调度策略

文／王尧

摘要：通过近几年对云计算的全面深入分析和应用，将laas作为核心的云计算为IT行业的发展起到了很好的推动作用。政府、网络以及电子商务等领域都对云计算给予了高度的关注，事实上，云计算确实具有成本低廉、安全可靠、动态扩展、迅速部署以及服务内容丰富等特点，所以这些领域现阶段的工作重点都放在了云计算上，使得云计算的发展面临着极大的挑战。本文在此基础上，分别阐述了云计算以及虚拟化技术的基本内容，并对云计算环境下的虚拟机调度策略进行了细致的分析和探讨，旨在为云计算的发展和广泛应用打下良好的基础。

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关键词 ：云计算；虚拟机调度；调度策略

随着云计算的快速发展，其具有的显著优势被越来越多人所关注，并通过针对性的研究，提出了一套与自身行业所对应的云计算服务项目，普遍希望在竞争中拔得头筹，积攒属于自己的行业优势。由于各个行业的服务类型和层次存在一定的差异，所以云计算被分成了三种类型，分别为：基础设施即服务(Infrastructure as a Service )、平台即服务(Platform as aService)以及软件即服务(Software as a Service)。从当前局势来看，排在首位的云计算类型为laas，而且该类型还具有十分广阔的发展前景。Laas 需构建在现阶段先进的虚拟化技术之上，对应的数据中心将获得的物理资源通过虚拟机实行池化，然后将结果传输至各级用户当中，此时用户就可以十分轻松的根据自身的需求对资源进行筛选和利用。这样的方法大幅减少了用户用于购买相关软件和设备的经济成本，还可显著提高利用效率，具有十分显著、实惠的优势。

1、云计算的基本内容

在信息技术飞速发展的促进作用下，当代企业都迫切的希望构建一套属于自身独有的IT系统，以此提升企业的办事效率和服务质量，比如股票交易领域中，需要对完成保存的每一支股票处在不同时间段内的实时价格、涨幅和跌幅进行统计；银行则需要对所有客户的基本信息进行存储，保证客户的信息安全，另外还要计算各级用户的储存利息，开发出更多便捷的网上服务项目；铁路等一系列大型交通运输部门需充分利用信息技术完成交通调度等工作，并开创网上查询、购票等多种服务项目，为人们的出行提供便利；电子商务的崛起有目共睹，该领域运用信息技术将商品向用户进行全方位的展示，并通过一定的手段，刺激消费者的选购欲望，提供多种在线支付方法，有一些电子商务企业为了使消费者养成一种网购的习惯，通常会开展各种优惠活动，比如时下最为流行的双十一大促销、周年店庆等活动，此时，如何对各级用户并发具体请求成为衡量一个企业的综合实力的主要指标。目前，信息系统的建立与完善程度逐渐成为企业广泛关注的核心竞争力，然而在云计算大范围普及之前，企业而想要构建一套具有自身特色的IT系统，往往需要投入大量的资金，来购买一些硬件系统，比如EMC、IBM等，不仅如此，还要付出一定代价来获取对应软件的使用许可，比如Oracle软件等，在构建完成以后，企业还需指派专业的技术人才对其进行更新和维护。在企业规模不断扩张的影响下，改变的脚步从未停止，所以IT系统的构建并不能实现一劳永逸，而是需要长期不断的进行投资，对逐渐过时的各类设施进行更换。这样的实际情况对于企业自身来讲，主要是为了系统能够持续平稳运行，避免不必要的麻烦，基于此，许多企业都在不断追寻全新的服务方式，能否将昂贵的硬件设备以租用的形式进行更加实惠的利用，真正实现按需使用，根据使用的情况进行付费，这样可以节省大量的设备投入。在这种想法当中，云计算应运而生。

云计算实际上就是一种以网络为核心的资源服务，其数据中心将具备的所有类型的资源进行集中，并形成一个完善的资源池，然后借助网络将其传输至各级用户当中，以供筛选和使用。用户在使用时，无需了解服务的具体细节，更不需要具备对应的知识，只需具有一定计算机操作能力即可使用想要得到的所有资源。云计算还诠释了一种全新的构建在网络上的交付模式，基于云计算所形成的各类数据资源通常是虚拟化的产物，且在一定条件下可完成动态扩充。

2、虚拟化技术

虚拟化技术起初由IBM(International Business MachinesCorporation)提出，最初的目的是提高当时较为先进硬件设备的实用性。随着硬件资源的广泛利用与迅速发展，其成本也在不断的降低，加之个人计算机的普及，使得虚拟化技术变得无的放矢，关注度直线下滑，然而，云计算的形成和利用，重新激活了虚拟化技术，使其面临着全新的发展模式。虚拟化主要运用一些模拟或者是仿真等方法，完成在相同平台上虚拟出各种形式且互相隔断的硬件资源执行环境，所有用户都能在虚拟机当中选择中意的系统来进行后续操作。为了确保硬件抽象正常完成，使虚拟机和硬件之间完全隔离，通常虚拟机是不具备访问功能的，如果需要执行访问操作，需事先将访问请求发送至监控器当中，然后在VMM上执行各项操作。VMM主要负责对CPU、硬盘等所有资源进行统一管理，将它们按照配额进行分配，从而便于虚拟机使用。另外，VMM还存在一定控制权限，可以对虚拟机进行开关，还可根据实际要求随时修改配额，甚至是对其进行迁移。为了减少虚拟机的管理难度，VMM会设置一些接口，供用户使用，有些还可以为用户提供图形化的操作界面，在管理时十分简便、快捷。

3、云计算环境下虚拟机调度策略分析

3.1 方法描述

根据上述内容，由于云计算环境当中的资源会进行动态变化，所以应选取具有一定周期性特点的调度手段。每一个调度周期均由对应的物理服务器进行分类，然后执行浅议决策，最后实现资源的有效管理。物理服务器的分类主要是以虚拟机的运行、迁入或迁出等情况作为依据，从而完成分类工作。迁移决策主要结合当前形势下云计算的资源类型及其利用情况和服务器的实际状况，做出决策，决定虚拟机是进行迁移的必要性，需要进行迁移的虚拟机以及对应的服务器需充分调用底端的接口，以此实现在线迁移。资源管理通过对资源利用情况和对应的预留决策执行相应操作，最后达到有效管理的目的。

3.2 物理服务器的分类

以虚拟机的运行、迁入或迁出等情况作为依据，可将对应的物理服务器进行分类，具体内容为：

（1）忙碌服务器：如果虚拟机正处于迁入或者是迁出的状态，此时虚拟机将消耗许多物理资源，比如CPU、内存等形式，在这种情况之下想要在此物理服务器上增加迁移数量，可能会使服务器出现过载的情况，进而引发一些较为严重的问题。所以，要对迁移数量进行有效的控制，如果某一个服务器中已经存在虚拟机在进行迁移，此时应不再执行调度操作，而是需将其分至忙碌服务器范畴当中。

（2）空闲服务器：主要是指当前情况中处于运行但没有虚拟机参与且不存在迁移过程的服务器类型。这种类型服务器的运行其实是为了切实符合资源预留策略的，如果实际情况中的资源出现剩余，则可将该服务器关闭，从而节省能源。

（3）处于关断状态的服务器：当前形势下处在关断状态的所有服务器类型，如果云计算环境中的资源较为匮乏，已经无法满足实际需求时，可将此类物理服务器进行开启，以此获取足够的资源。

3.3 迁移决策

迁移决策是虚拟机调度过程的根本，主要依据上层服务器的实时分类结果和相应平台设置完成的阀值，准确找到需要完成在线迁移的所有类型虚拟机，并妥善设定迁移目标，也就是对应的物理服务器。由于经过监控模块获得的各类型资源会存在或多或少的实际误差，而且为了满足各级用户的需求，资源是长期处在变化过程中的，为此，应选用贪心算法来进行关于迁移决定的一些计算，从而准确获取最优解。贪心算法是五大常用算法的重要组成，具有效率高、步骤简单等优势。详细的调度模式如下所示：

（1）选取迁出服务器：当环境中存在负载相对较高的服务器时，需对Di进行比较，选择较大的。相反，如果存在负载相对较的服务器时，应选择Di较小的。若上述两种情况均不存在，该周期的虚拟机调度将结果。

（2）选取迁出虚拟机：通常情况下，应对所有类型的迁出服务器Wi进行对比，从而选取较大的。

3.4 资源管理

资源管理主要负责检查实时情况中可以直接应用资源能否切实满足对应的预留需求，如果实际情况中不能满足需求，则应及时开启处在关断状态中的服务器，以此获取大量的资源。如果已经不存在能够开启的服务器，或已全部开启，此时应向对以后的管理人员技术报告。相反，如果实际情况中的资源过量，已经超出了限度，应及时关断一定数量处在空闲状态下的服务器，从而防止浪费，节省宝贵的资源。资源管理的难点与重点在于设置合理的预留资源，预留资源具有平衡的能力，如果实际中的资源预留过量，必将造成浪费，相反如果太少，则无法满足基本的申请要求，虽然此时可以开启对应的服务器进行补充，但是这需要一定的时间，使用户的体验效果大打折扣。

3.5 调度模块

调度模块建立在上述步骤全部完成的基础上。首先，该模块会对相应的储存执行一定的查询工作，进而获取所处环境当中任何一个服务器的资源利用实际状况；然后，该模块结合得到的实时数据和此时的服务器是否存在虚拟机迁移的情况，根据一定的分类原则将所有类型的服务器进行分类，分类操作执行完毕以后，再根据迁移决策的相关内容对服务器进行对应的调度和迁移；最后，该模块对云计算环境当中的所有资源的实际利用情况进行检查，对于那些多余的服务器应及时关断，从而达到节省资源的目的。

4、总结

总而言之，云计算的出现为虚拟化技术开辟了全新的发展局面，使其摆脱了以往硬件等因素的限制和干扰，为资源的有效利用提出了新的课题。虚拟机调度是实际应用过程中的重要环节，由服务器分类、迁移决策和资源管理三个步骤组成，运用科学、合理的调度策略，可以很好的提高资源利用效率，减少浪费，使每一个用户都可以轻松的使用想要得到的资源。

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作者简介：

王尧，本科，单位：兰州商学院，研究方向：电子商务。