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一種云基礎設施服務的計費方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610318805.X

申請日:

2016.05.13

公開號:

CN106257524A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G06Q 30/06申請日:20160513|||公開
IPC分類號: G06Q30/06(2012.01)I 主分類號: G06Q30/06
申請人: 浙江大學
發明人: 吳朝暉; 何延彰; 姜曉紅; 李金昌; 付釗
地址: 310027 浙江省杭州市西湖區浙大路38號
優先權:
專利代理機構: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231 代理人: 張宇娟
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610318805.X

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及云計算領域,特別涉及一種云基礎設施服務的計費方法,包括以下步驟:S1、云基礎設施服務平臺指定虛擬機鏡像類型、資源計費維度、資源計費粒度、最小計費時間單位和資源粒度價格,并構造資源總量價格模型;S2、云基礎設施服務平臺接收用戶的虛擬機申請后加入到虛擬機信息表,計算虛擬機運行價格;S3、計費引擎獲取用戶申請的虛擬機的配置信息,從計費策略池選取對應的計費策略對用戶虛擬機進行計費,計費策略包括預留租賃和按需付費兩種。本發明根據云服務用戶對基礎設施資源的需求差異制定相應的計費策略,能使資源租賃計費方法更加靈活,同時保證云服務廠商的合理利潤。

權利要求書

1.一種云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1、云基礎設施服務平臺指定虛擬機鏡像類型、資源計費維度、資源計費粒度、最小計
費時間單位和資源粒度價格,并構造資源總量價格模型;
S2、云基礎設施服務平臺接收用戶的虛擬機申請后加入到虛擬機信息表,計算虛擬機
運行價格;
S3、計費引擎獲取用戶申請的虛擬機的配置信息,從計費策略池選取對應的計費策略
對用戶虛擬機進行計費,計費策略包括預留租賃和按需付費兩種。
2.根據權利要求1所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S1中,所述虛
擬機類型包括Windows鏡像和Linux鏡像兩種,所述資源計費維度包括CPU、內存、云硬盤、外
網網絡;所述資源計費維度為CPU時,對應的資源計費粒度為核數,所述資源計費維度為內
存時,對應的資源計費粒度為GB,所述資源計費維度為云硬盤時,對應的資源計費粒度為
GB,所述資源計費維度為外網網絡時,對應的資源計費粒度為MB;所述云硬盤包括SATA存
儲、SAS存儲和SSD存儲三種類型,所述外網網絡包括外網帶寬和外網流量。
3.根據權利要求2所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S1中,所述資
源粒度價格為單個資源計費粒度在最小計費時間單位UTIME內的價格,資源粒度價格Utype包
括:1核CPU的資源粒度價格UCPU,1GB內存的資源粒度價格UMEM,1GB云硬盤的資源粒度價格
UDIS-1、UDIS-2和UDIS-3,1MB外網帶寬的資源粒度價格UNET-BANDWIDTH,1MB外網流量的資源粒度價
格UNET-FLOW;其中,UDIS-1、UDIS-2和UDIS-3分別對應云硬盤為SATA存儲、SAS存儲和SSD存儲三種存
儲類型的資源粒度價格。
4.根據權利要求3所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S1中,所述資
源總量價格Ptype為多個資源計費粒度在最小計費時間單位UTIME內的價格,且
Ptype=Ctype×Utype
或者Ptype=Utypeloga(Ctype+1),(a>1),
其中,type表示資源類型,Ctype表示資源計費粒度數量,Utype表示資源粒度價格。
5.根據權利要求4所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S2中,所述虛
擬機信息表包括虛擬機鏡像類型、CPU核數、內存容量、SATA云硬盤容量、SAS云硬盤容量、
SSD云硬盤容量、外網網絡帶寬、外網網絡流量、啟動時間、預留租賃時間、虛擬機狀態、虛擬
機價格、計費時刻和虛擬機租賃費用。
6.根據權利要求5所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S2中,所述虛
擬機運行價格為一臺運行狀態的虛擬機在最小計費時間單位內的價格,其計算方法如下:

其中,PVM-RUNNING虛擬機運行價格,PDIS=PDIS1+PDIS2+PDIS3,當外網網絡選擇按流量計費時,
PNET取值0,外網網絡產生的費用按每個計費時間單位內實際產生的流量計算。
7.根據權利要求6所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S3中,所述計
費策略為預留租賃時,用戶申請虛擬機時指定預留租賃時間TRESERVE,虛擬機的租賃費用
COSTRESERVE的計算方法為:

其中,α為價格系數,TRESERVE越大,α值越小。
8.根據權利要求7所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S3中,所述計
費策略為預留租賃時,若虛擬機運行了TUSED時間后,用戶想要提前申請釋放虛擬機資源,則
收取一部分違約金后退還剩余的已繳納費用,需要退回給用戶的費用計算方法為:

其中,β是懲罰系數,TUSED/TRESERVE越小,β值越大。
9.根據權利要求6所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S3中,所述計
費策略為按需付費時,虛擬機狀態包括運行狀態、停機狀態或睡眠狀態,虛擬機狀態改變包
括運行狀態關機變成停機狀態、停機狀態啟動變成運行狀態、運行狀態掛起變成睡眠狀態
以及睡眠狀態恢復變成運行狀態;虛擬機狀態為運行狀態時對應的虛擬機價格為
PVM-RUNNING,虛擬機狀態為停機狀態時對應的虛擬機價格為PVM-SHUTDOWN,虛擬機狀態為睡眠狀
態時對應的虛擬機價格為PVM-SLEEP,且PVM-SHUTDOWN=a×PVM-RUNNING,PVM-SLEEP=b×PVM-RUNNING,其
中,a、b為大于0小于1的常數;當虛擬機在運行過程中用戶監控到某個維度的資源利用率過
高或者過低時,在線伸展或縮減這個維度的資源,虛擬機某個維度資源縱向縮減后,重新計
算得到的虛擬機價格為PVM-SCALEDOWN,虛擬機某個維度資源縱向擴展后,重新計算得到的虛擬
機價格為PVM-SCALEUP。
10.根據權利要求9所述的云基礎設施服務的計費方法,其特征在于,步驟S3中,當虛擬
機狀態改變、維度資源伸縮或者經過一個最小計費時間單位時,計算所述虛擬機從上一計
費時刻到當前時刻的租賃費用,并從賬戶余額扣除;如果賬戶余額不夠支付當前時間單位
租賃費用,則強制回收虛擬機;假設當前虛擬機價格為P,如果目前的虛擬機外網網絡按帶
寬計費,那么此臺虛擬機租賃費用在原來的基礎上增加P,如果目前的虛擬機外網網絡按流
量計費,那么此臺虛擬機租賃費用在原來的基礎上增加P+CNET-FLOW×UNET-FLOW。

說明書

一種云基礎設施服務的計費方法

技術領域

本發明涉及云計算領域,特別涉及一種云基礎設施服務的計費方法,本發明根據
云服務用戶對基礎設施資源的需求差異制定相應的計費策略,能使資源租賃計費方法更加
靈活,同時保證云服務廠商的合理利潤。

背景技術

云計算服務(簡稱云服務)的發展使得信息的處理從本地計算轉向云端計算,用戶
可以通過互聯網訪問動態可配置的資源共享池(包括CPU、內存、塊存儲、外網網絡、對象存
儲等),它向用戶提供可用便捷的網絡訪問。云計算服務一般按不同層次可以分為基礎設施
即服務(IaaS,Infrastructure as a Service)、平臺即服務(PaaS,Platform as a
Service)和軟件即服務(SaaS,Software as a Service)。IaaS將硬件設備等基礎設施資源
封裝成服務提供給用戶使用,通常云基礎設施服務以虛擬機(VM,Virtual Machine)的形式
提供給用戶使用,用戶相當于是獨占了虛擬機的所有資源。跟在傳統的物理機上運行程序
不存在差別,它不僅可以運行Windows系統,也可以運行Linux等其它系統。當前大家公認的
全球領先的三家云基礎設施服務提供商為3A(Amazon、Azure和AliCloud),本發明專利中所
指的云服務都指的是基礎設施即服務。PaaS提供用戶應用程序的開發環境和運行環境,典
型的有Google App Engine,它能夠自身負責資源的動態擴展和容錯管理,但是用戶必須使
用指定的編程環境并遵照特定的編程模型進行應用程序的開發,存在的缺點是它只適用于
解決某些特定的計算問題。SaaS將某些特定應用軟件功能封裝成服務,提供某些專門用途
的服務供應用程序調用,例如數據存儲服務和數據分析服務等。

云計算擁有超大規模、虛擬化、高可靠性、通用型、高擴展性、按需付費和極其廉價
等優點,本發明從高可擴展性(Resource Scalability)和按需付費(Pay-as-you-go)兩個
方面對當前的云基礎設施服務的計費模式進行改進。高擴展性指的是云計算服務用戶可以
隨時的更改所租賃基礎設施資源的配置參數。在單機應用的情況下,可以使用縱向資源伸
縮的方法,比如在資源過多分配(Over-provisioning)時可以釋放(Scale down)部分相應
的資源,在資源過少分配(Under-provisioning)時可以增加(Scale up)部分相應的資源,
在暫時沒有處理任務的時候掛起(Suspend)或者關閉(Stop)虛擬機進入睡眠模式或者停機
模式。在多機并行應用的情況下,除了縱向伸縮還可以使用橫向伸縮的方法,比如在資源過
多分配時可以釋放(Scale in)一部分虛擬機,在資源過少分配時可以增加(Scale out)一
部分虛擬機。按需付費指的是用戶只要對自己虛擬機生命周期內(從虛擬機創建到虛擬機
釋放)所使用的資源進行付費,而不需要支付額外的硬件購買和管理費用,目前大部分的
IaaS服務廠商采用以小時為最小計費時間單位。在虛擬機上應用程序沒有工作負載或者工
作負載比較低時,用戶可以選擇釋放全部或者部分資源來減少租賃費用,因為虛擬機的配
置較低通常租賃價格也較低。為了更合理的按供需關系進行定價,Amazon推出了競價機制,
在申請虛擬機的時候,如果EC2的計算資源比較富余,那么通過競價,用戶可以低于普通方
式的價格來獲得虛擬機的使用權。由于競價型虛擬機相對于正常定價有一定的優惠,因此
您可以大大降低應用程序的運行成本,在預算不變的情況下提升應用程序的計算容量和吞
吐量。

傳統的計費機制主要存在四個缺點:(1)最小計費時間單位太長,通常為一個小
時,對于很多小型計算任務來說,處理時間往往不需要一小時,所以按小時計費相對增加了
費用,并浪費了資源,不符合當前提倡的綠色計算主流;(2)虛擬機的配置種類較少,并且每
一種配置的虛擬機價格固定,不考慮虛擬機運行后資源的動態伸展和縮減;(3)不考慮虛擬
機的狀態,在部署啟動后到虛擬機釋放回收的整個時間段內,都認為虛擬機在運行狀態,并
按運行狀態的價格計費。(4)當用戶申請了虛擬機后,即時啟動虛擬機,沒有資源預留租賃
機制,不考慮虛擬機資源租賃啟動時間和結束時間。鑒于上述問題,在本發明中,我們考慮
虛擬機預留租賃請求和按需付費請求兩種情況,并考慮在虛擬機部署啟動后,虛擬機狀態
的更改和各個維度資源的動態伸縮。對于預留租賃請求給予相應的價格優惠,并對暫停狀
態和睡眠狀態的虛擬機收取較低的費用。

發明內容

本發明針對原來云基礎設施服務計費方法中存在的上述問題,提供了一種新型的
云基礎設施服務的計費方法。

為實現上述目的,本發明采取了下述技術方案:

一種云基礎設施服務的計費方法,包括以下步驟:

S1、云基礎設施服務平臺指定虛擬機鏡像類型、資源計費維度、資源計費粒度、最
小計費時間單位和資源粒度價格,并構造資源總量價格模型;

S2、云基礎設施服務平臺接收用戶的虛擬機申請后加入到虛擬機信息表,計算虛
擬機運行價格;

S3、計費引擎獲取用戶申請的虛擬機的配置信息,從計費策略池選取對應的計費
策略對用戶虛擬機進行計費,計費策略包括預留租賃和按需付費兩種。

進一步的,步驟S1中,所述虛擬機類型包括Windows鏡像和Linux鏡像兩種,所述資
源計費維度包括CPU、內存、云硬盤、外網網絡;所述資源計費維度為CPU時,對應的資源計費
粒度為核數,所述資源計費維度為內存時,對應的資源計費粒度為GB,所述資源計費維度為
云硬盤時,對應的資源計費粒度為GB,所述資源計費維度為外網網絡時,對應的資源計費粒
度為MB;所述云硬盤包括SATA存儲、SAS存儲和SSD存儲三種類型,所述外網網絡包括外網帶
寬和外網流量。

進一步的,步驟S1中,所述資源粒度價格為單個資源計費粒度在最小計費時間單
位UTIME內的價格,資源粒度價格Utype包括:1核CPU的資源粒度價格UCPU,1GB內存的資源粒度
價格UMEM,1GB云硬盤的資源粒度價格UDIS-1、UDIS-2和UDIS-3,1MB外網帶寬的資源粒度價格
UNET-BANDWIDTH,1MB外網流量的資源粒度價格UNET-FLOW;其中,UDIS-1、UDIS-2和UDIS-3分別對應云硬
盤為SATA存儲、SAS存儲和SSD存儲三種存儲類型的資源粒度價格。

進一步的,步驟S1中,所述資源總量價格Ptype為多個資源計費粒度在最小計費時
間單位UTIME內的價格,且

Ptype=Ctype×Utype

或者Ptype=Utypeloga(Ctype+1),(a>1),

其中,type表示資源類型,Ctype表示資源計費粒度數量,Utype表示資源粒度價格。

進一步的,步驟S2中,所述虛擬機信息表包括虛擬機鏡像類型、CPU核數、內存容
量、SATA云硬盤容量、SAS云硬盤容量、SSD云硬盤容量、外網網絡帶寬、外網網絡流量、啟動
時間、預留租賃時間、虛擬機狀態、虛擬機價格、計費時刻和虛擬機租賃費用。

進一步的,步驟S2中,所述虛擬機運行價格為一臺運行狀態的虛擬機在最小計費
時間單位內的價格,其計算方法如下:


其中,PVM-RUNNING虛擬機運行價格,PDIS=PDIS1+PDIS2+PDIS3,當外網網絡選擇按流量計
費時,PNET取值0,外網網絡產生的費用按每個計費時間單位內實際產生的流量計算。

進一步的,步驟S3中,所述計費策略為預留租賃時,用戶申請虛擬機時指定預留租
賃時間TRESERVE,虛擬機的租賃費用COSTRESERVE的計算方法為:


其中,α為價格系數,TRESERVE越大,α值越小。

進一步的,步驟S3中,所述計費策略為預留租賃時,若虛擬機運行了TUSED時間后,
用戶想要提前申請釋放虛擬機資源,則收取一部分違約金后退還剩余的已繳納費用,需要
退回給用戶的費用計算方法為:


其中,β是懲罰系數,TUSED/TRESERVE越小,β值越大。

進一步的,步驟S3中,所述計費策略為按需付費時,虛擬機狀態包括運行狀態、停
機狀態或睡眠狀態,虛擬機狀態改變包括運行狀態關機變成停機狀態、停機狀態啟動變成
運行狀態、運行狀態掛起變成睡眠狀態以及睡眠狀態恢復變成運行狀態;虛擬機狀態為運
行狀態時對應的虛擬機價格為PVM-RUNNING,虛擬機狀態為停機狀態時對應的虛擬機價格為
PVM-SHUTDOWN,虛擬機狀態為睡眠狀態時對應的虛擬機價格為PVM-SLEEP,且PVM-SHUTDOWN=a×
PVM-RUNNING,PVM-SLEEP=b×PVM-RUNNING,其中,a、b為大于0小于1的常數;當虛擬機在運行過程中
用戶監控到某個維度的資源利用率過高或者過低時,在線伸展或縮減這個維度的資源,虛
擬機某個維度資源縱向縮減后,重新計算得到的虛擬機價格為PVM-SCALEDOWN,虛擬機某個維度
資源縱向擴展后,重新計算得到的虛擬機價格為PVM-SCALEUP。

進一步的,步驟S3中,當虛擬機狀態改變、維度資源伸縮或者經過一個最小計費時
間單位時,計算所述虛擬機從上一計費時刻到當前時刻的租賃費用,并從賬戶余額扣除;如
果賬戶余額不夠支付當前時間單位租賃費用,則強制回收虛擬機;假設當前虛擬機價格為
P,如果目前的虛擬機外網網絡按帶寬計費,那么此臺虛擬機租賃費用在原來的基礎上增加
P,如果目前的虛擬機外網網絡按流量計費,那么此臺虛擬機租賃費用在原來的基礎上增加
P+CNET-FLOW×UNET-FLOW。

本發明具有以下的有益效果:

根據用戶的應用程序差異,提供更多配置組合的虛擬機給用戶選擇,可以選擇
Linux和Windows兩種鏡像,外網網絡可以選擇按帶寬和流量兩種方法計費。提供了兩種計
費策略,包括預留租賃和按需付費。對于采取預留租賃計費策略的虛擬機,根據預留租賃時
間長短對于預留租賃的虛擬機給予一定的價格優惠,并對提前釋放的預留租賃虛擬機收取
一定的違約懲罰。對于采取按需付費計費策略的虛擬機,使用了更小的最小計費時間單位,
對于小型計算任務來說可以節約租賃費用,并避免浪費資源。同時,在運行過程中用戶可以
單獨地伸縮某個維度的資源數量,用最合適的資源量來保證虛擬機上應用程序服務質量;
用戶還可以修改虛擬機的狀態,對于停機狀態和睡眠狀態的虛擬機制定更低的價格。

本發明的計費方法,通過制定差異化的計費策略,能使虛擬機資源租賃計費方法
更加靈活,用戶可以使用最合理的資源量來保證應用程序服務質量,同時保證廠商的合理
利潤。

附圖說明

圖1為虛擬機生命周期示意圖。

具體實施方式

為了進一步理解本發明,下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述,但是
應當理解,這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點,而不是對本發明權利要求的
限制。

本發明提供了一種云基礎設施服務的計費方法,包括以下步驟:

S1云基礎設施服務平臺指定虛擬機鏡像類型、資源計費維度、資源計費粒度、最小
計費時間單位和資源粒度價格,并構造資源總量價格模型;

S2云基礎設施服務平臺接收用戶的虛擬機申請后加入到虛擬機信息表,計算虛擬
機運行價格;

S3計費引擎獲取用戶申請的虛擬機的配置信息,從計費策略池選取對應的計費策
略對用戶虛擬機進行計費,計費策略包括預留租賃和按需付費兩種。

下面結合附圖1,通過具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。

實施例

一種云基礎設施服務的計費方法,包括以下具體步驟:

1)、虛擬機類型包括Windows鏡像和Linux鏡像兩種,資源計費維度包括CPU(計費
粒度為核數)、內存(計費粒度為GB)、云硬盤(包括SATA存儲/SAS存儲/SSD存儲三種類型,計
費粒度都為GB)、外網網絡(外網帶寬和外網流量的計費粒度都為MB)。

2)、最小計費時間單位UTIME=1小時,1核CPU的資源粒度價格為UCPU=1,1GB內存的
資源粒度價格為UMEM=1,1GB云硬盤的資源粒度價格為UDIS-1=0.1、UDIS-2=0.2和UDIS-3=0.3
(1/2/3分別對應SATA存儲/SAS存儲/SSD存儲三種類型),1MB外網帶寬的資源粒度價格為
UNET-BANDWIDTH=1,1MB外網流量的資源粒度價格為UNET-FLOW=0.01,CPU、內存、硬盤和外網網絡
的價格增長模型都為P=C×U。

3)、某一時刻接受到用戶兩臺虛擬機申請。虛擬機信息分別為:VM1是Windows鏡
像,包括2個核CPU、4GB容量內存、40GB容量SATA云硬盤和4MB帶寬的外網網絡,預留了48小
時的租賃時間;VM2是Linux鏡像,包括1個核CPU、2GB容量內存、80GB容量SAS云硬盤,外網網
絡按照流量計費,并且采取按需付費的形式租賃。我們取λ=1.2時,計算得到PVM1-RUNNING=
14,PVM2-RUNNING=19。

4)VM1為預留租賃的虛擬機,預留租賃時長TRESERVE=48小時,我們計算它在預留租
賃時間里的租賃費用為COSTRESERVE=537.6,價格優惠系數取值0.8。

5)當虛擬機VM1運行了24小時后想要提前申請釋放虛擬機資源,需要退回給用戶
的費用為COSTREPAY=134.4,違約懲罰系數取值1.2。

6)VM2的虛擬機運行價格為PVM2-RUNNING=14、虛擬機睡眠價格為PVM-SLEEP=2.8(b取
值0.2),以及虛擬機停機價格PVM-SHUTDOWN=1.4(b取值0.1),運行過程中虛擬機和配置變化過
程如下:

a.第一小時內,虛擬機處于運行狀態,價格為14,外網流量為500MB,那么第一個小
時的費用為19;

b.第二小時內,虛擬機處于睡眠狀態,價格為2.8,外網流量為0,那么第二小時的
費用為2.8;

c.第三小時內,虛擬機處于運行狀態,價格為14,外網流量為200MB,那么第三個小
時的費用為16;

d.第四小時內,虛擬機處于停機狀態,價格為1.4,外網流量為0,那么第四小時的
費用為1.4;

e.第五小時內,虛擬機處于運行狀態,虛擬機CPU參數由1核改為2核,價格為15,外
網流量為400MB,那么第五小時的費用為19;

f.第五小時內,虛擬機處于運行狀態,虛擬機CPU參數由2核改為1核,價格為14,外
網流量為300MB,那么第五小時的費用為17;

g.用戶釋放虛擬機,系統回收虛擬機資源,虛擬機的總租賃費用為75.2。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出,對
于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以對本發明進行
若干改進和修飾,這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。

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一種 基礎設施 服務 計費 方法
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