专利摘要
本发明属于网络技术领域，公开了一种多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法及系统，基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略，使用容器对描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；进行基于应用效能的服务器选择策略和多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制。本发明提出一种多租户多数据中心的云服务环境下，容器云平台中各种网络资源之间以协同方式进行自适应调度，全局考虑云计算环境下的网络资源管理问题，在保证服务等级协议前提下，实现云服务供需双方的利益均衡。
权利要求
1.一种多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法，其特征在于，所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法包括：
基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径中，容器对i的路径数量表示为pi，分配给该容器对的带宽由向量
基于应用效能的服务器选择策略：容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务；具体包括：
容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，格式为[ApplicationID,srcDocker,dstDocker,Bmin,α,β]，式中Bmin表示应用的最小带宽需求，α和β分别表示应用的吞吐量和时延敏感系数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务，效能函数为：
式中，u代表容器对使用的路径集合；v代表路径使用的链路集合；xkw代表链路w上分配给应用k的带宽，1/γw表示链路w上的拥塞时延期望值；效能系数αk和βk分别代表应用k的吞吐量和时延敏感特性；
多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制：基于历史信息的在线自适应云网络选择算法，依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi；设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi。
2.一种实现权利要求1所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法的信息数据处理终端。
3.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1所述的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法。
4.一种实现权利要求1所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统，其特征在于，所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统包括：
基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略单元，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
基于应用效能的服务器选择策略单元：容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务；
多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制单元，基于历史信息的在线自适应云网络选择算法，依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi；设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi。
5.一种搭载有权利要求4所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统的网络计费平台。
说明书
技术领域
本发明属于网络技术领域，尤其涉及一种多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法及系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
云经纪人是近年来利用多云和混合云为用户提供服务的一种新趋势，并被推荐为一种基本的云服务模式，其通过租用云服务提供商实例进行云网络选择并复用相对较小的租户需求以实现成本最小化和利润最大化。
多租户多数据中心选择常见的场景中共有9个租户和10个数据中心，跨4个大洲。不同的租户根据数据中心可用性和自身偏好进行多数据中心选择，现有技术只用一个数据中心的机制，不能满足数据综合分析的需求，不能保证更快的本地数据分析。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)现有技术只用一个数据中心的机制，不能满足数据综合分析的需求，而且不能保证更快的本地数据分析，并不具有更低成本。
(2)现有技术没有考虑预留和实时资源的价格差异，也不能及时反映租户需求的动态特性。
(3)局限在同一个云服务提供商拥有的多个云平台中进行选择，难以在多个云服务提供商间展开。
解决上述技术问题的难度和意义：
规模庞大，故障率高：目前公有云数据中心内互连的服务器数量均超过10
流量复杂，纵向扩展成本高：由于高突发、高动态的多对一通信方式导致的Incast问题，MapReduce、Hadoop等计算密集型应用的发展以及虚拟化技术的广泛使用，不仅造成了网络流量行为的复杂性，而且带来了严重的传输负载。同时，由于数据中心“东西流量”占据比较高以及树形结构收敛比问题，造成数据中心纵向扩展成本异常昂贵，不可持续。
资源利用率低，形态各异：传统数据交换(如VLAN)和通信标识(如IP)技术有效避免了数据中心内多个应用同时部署时的相互干扰，但同时也限制了网络资源复用的灵活性，导致网络资源的利用率普遍较低。另外，由于受不同性能需求的牵引，形成了形态各异网络共存的情形，包括增强型以太网、InfiniBand高速互连存储网以及专用高速网等。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法及系统。
本发明是这样实现的，一种多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法，包括：
基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
基于应用效能的服务器选择策略：容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务；
多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制：基于历史信息的在线自适应云网络选择算法，依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi；设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi。
进一步，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径中，容器对i的路径数量表示为pi，分配给该容器对的带宽由向量 表示，式中xij表示第i个容器对在路径j上分配的带宽；当前数据中心内容器对的数目为n，全局带宽分配向量表示为 路由矩阵表示为：
进一步，基于应用效能的服务器选择策略中，容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，格式为下[ApplicationID,srcDocker,dstDocker,Bmin,α,β]，式中Bmin表示应用的最小带宽需求，α和β分别表示应用的吞吐量和时延敏感系数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务，效能函数为：
式中，u代表容器对使用的路径集合；v代表路径使用的链路集合；xkw代表链路w上分配给应用k的带宽，1/γw表示链路w上的拥塞时延期望值；效能系数αk和βk分别代表应用k的吞吐量和时延敏感特性。
进一步，多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制，还包括：系统建模：利用资源预留和实时租用间的价格差异降低自身成本。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法的计算机程序。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行项所述的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统，包括：
基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略单元，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
基于应用效能的服务器选择策略单元：容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务；
多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制单元，基于历史信息的在线自适应云网络选择算法，依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi；设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi。
本发明的另一目的在于提供一种搭载有所述多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统的网络计费平台。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明提出一种多租户多数据中心的云服务环境下，容器云平台中各种网络资源之间以协同方式进行自适应调度，全局考虑云计算环境下的网络资源管理问题，在保证服务等级协议前提下，实现云服务供需双方的利益均衡。
本发明拟依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi。若设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi，使得云经纪人的收益最大。
与只用一个数据中心的机制相比，本发明使用多个数据中心的机制不仅能满足数据综合分析的需求，而且能保证更快的本地数据分析并具有更低成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法流程图。
图2是本发明实施例提供的Fat-Tree为典型代表的数据中心树状拓扑结构图。
图3是本发明实施例提供的云经纪人网络资源复用方式示例图。
图4是本发明实施例提供的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统示意图。
图中：1、基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略单元；2、基于应用效能的服务器选择策略单元；3、多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术只用一个数据中心的机制，不能满足数据综合分析的需求，而且不能保证更快的本地数据分析，并不具有更低成本。
本发明实施例提供的多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法，包括：
S101：基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略，使用容器对描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
S102：基于应用效能的服务器选择策略：容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，通过设置效能系数组合提供不同等级的网络服务；
S103：多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制：基于历史信息的在线自适应云网络选择算法，依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期和资源复用计费时隙；设为第i个复用计费时隙启用的实例数，为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙。
步骤S101中，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
步骤S102中，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务；
步骤S103：依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi；设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi。
下面结合具体分析对本发明作进一步描述。
一，基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略：
多租户多数据中心选择常见的场景中共有9个租户和10个数据中心，跨4个大洲。不同的租户根据数据中心可用性和自身偏好进行多数据中心选择，与只用一个数据中心的机制相比，使用多个数据中心的机制不仅能满足数据综合分析的需求，而且能保证更快的本地数据分析并具有更低成本。
以Fat-Tree为典型代表的数据中心树状拓扑结构如图2所示为例，由接入层、汇聚层和核心层构成。其中跨容器簇的通信路径数量由核心层交换机数量决定，而容器簇内的通信路径数量由簇内汇聚层的交换机数量决定。
该拓扑结构可用带权的无向图G＝(N,L)描述，其中N表示交换机集合；L＝{1,2...,l}(l≥2)表示物理链路集合；链路的带宽容量和剩余容量分别用向量 和 表示。
本发明拟使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，若容器对i可用的路径数量表示为pi，则分配给该容器对的带宽可由向量 表示，式中xij表示第i个容器对在路径j上分配的带宽。假设当前数据中心内容器对的数目为n，则全局带宽分配向量可表示为 路由矩阵可表示为：
本发明拟将每个租户的数据只存储在一个数据中心上，使其满足以下目标：
优选数据放置：租户和选定数据中心之间的最大加权距离极小化。
传输成本最小化数据放置：租户和选定数据中心之间的加权距离和极小化。
公平数据放置：租户和选定数据中心之间的最大距离极小化。
总成本极小化：租户成本之和极小化。
基于以上目标，本发明拟从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，试图将每一个租户指配到最近(即用户和选定数据中心之间的总成本最小)的数据中心，以确定多租户数据放置最佳的数据中心子集。
二、基于应用效能的服务器选择策略：
为了提供细粒度可区分的带宽分配服务，本发明为容器租户设计了一种基于应用效能的宽带分配方式。容器租户可以根据应用特征来指定应用的效能参数，格式如下[ApplicationID,srcDocker,dstDocker,Bmin,α,β]，式中Bmin表示应用的最小带宽需求，α和β分别表示应用的吞吐量和时延敏感系数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务，本发明设计的效能函数如下：
式中，u代表容器对使用的路径集合；v代表路径使用的链路集合；xkw代表链路w上分配给应用k的带宽，1/γw表示链路w上的拥塞时延期望值；效能系数αk和βk分别代表应用k的吞吐量和时延敏感特性。本发明设计的效能函数由所用到的所有容器集合、路径以及链路共同决定。
三，多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制：
受虚拟化资源定价方式、租用周期以及跨云服务提供商数据传输等多种因素的制约，云经纪人使用单个云服务提供商实例提供服务是目前和未来一段时期内云网络选择的基本方式。云经纪人通过资源预留和动态调整等机制复用多租户网络需求，在确保用户服务协定的前提下最大化自身收益。
本发明相关内容基于以下事实：
租户需求：依据各租户历史信息和需求计划，云经纪人可估计一个较长时期T内租户的总需求，且该总需求曲线随时间T的增加是单调递增的。
云服务提供商定价：资源预留费用随时间T的增加严格单调递增，而平均费用则随时间T的增加严格单调递减。
系统建模：
由于租户需求的动态变化，云经纪人利用资源预留和实时租用间的价格差异降低自身成本，云经纪人常采用的网络资源复用方式示例如图3所示。
基于历史信息的在线自适应云网络选择算法：
根据图3所示的网络资源复用方式，本发明拟依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi。若设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi，使得云经纪人的收益最大。
如图4，本发明实施例提供一种多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度系统，包括：
基于可用性和用户偏好的数据中心选择策略单元1，使用容器对[srcDocker,dstDocker]描述容器间的通信路径，从云服务提供商可用的备选数据中心集合出发，将每一个租户指配到最近的数据中心，确定多租户数据放置最佳的数据中心子集；
基于应用效能的服务器选择策略单元2：容器租户根据应用特征指定应用的效能参数，通过设置效能系数组合[α,β]提供不同等级的网络服务；
多租户容器云数据中心下的网络资源自适应调度机制单元3，基于历史信息的在线自适应云网络选择算法，依据各租户对云服务提供商资源使用的历史信息估计划分资源预留计费周期Ti和资源复用计费时隙τi；设ni为第i个复用计费时隙启用的实例数，Ci为第i个复用计费时隙的总费用，则基于历史信息的在线自适应云网络选择算法的优化目标为根据租户历史信息确定最长的资源预留计费周期和资源复用计费时隙τi。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
多租户容器云平台虚拟网络资源自适应调度方法及系统专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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