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从本世纪初“云计算”的概念被提出后,很多优秀的IT企业将原有的分布式基础架构与虚拟化技术扩展并封装,成为了对外提供开放式虚拟集群架构的IaaS云平台服务商,使得中小型企业用户和个人用户可以向其托管虚拟机并租用计算、存储、网络资源。用户在设计网络服务时需要考虑高可用性、流量性能、异构资源偏好等不同需求,这需要云平台管理系统可以提供细粒度的虚拟机调度定制能力,而传统云平台资源管理系统大多采用粗粒度调度方案。目前提供了较高可定制能力的云服务商并不多,且都是商业公司的闭源产品。由于虚拟机调度问题的约束模型本身就是难题,学术界也较少考虑更高的调度方案可定制能力。 本文基于启发式算法设计开发了一个有高度可定制能力的异构虚拟集群调度系统,该系统旨在为松散耦合的云服务平台提供细粒度虚拟机调度方案。该系统在设计开发中同时考虑了分布式服务的高可用性,异构物理资源的管理能力,网络服务的流量性能以及数据中心的能耗问题。 本文首先对IaaS云平台管理系统的相关研究现状进行了综述;然后分析了系统需求和问题模型后总结出资源、流量等约束模型,并提出亲和性模型用于提高调度方案的可定制能力;最后基于启发式算法设计并实现了具有高度可定制能力的虚拟集群调度系统。具体技术研究包括:深入分析加入亲和性模型后的虚拟机调度问题,将启发式搜索结合迭代加深的方案作为调度系统的核心算法;为了兼顾流量性能,定义了虚拟机逻辑组并使用网络流算法进行管理;在大规模请求场景下,使用局部搜索和模拟退火优化的方案改进核心算法。本文调度系统同时包含了动态调度功能,可以动态控制IaaS平台在不同时段不同负载下的虚拟机调度。该调度系统实现后经过仿真实验,运行效率和流量性能相对于普遍使用的传统调度系统有了较大的提升,取得良好效果。