CN101405697A - 层次化系统及其管理方法和程序 - Google Patents

Abstract

下位系统结构体向上位系统结构体通知性能信息。上位系统结构体根据被通知的性能信息，检测系统结构体的性能劣化，进行所管理的系统结构体的资源再分配的最优化处理。在由所管理的系统结构体内的最优化处理改善了性能的情况下，将最优化结果应用于下位的系统结构体的资源控制，下位系统结构体根据资源控制进行资源再分配。在由所管理的系统结构体内的最优化处理未改善性能的情况下，向更上位的系统结构体通知性能信息，由上位系统结构体进行最优化处理。

Description

层次化系统及其管理方法和程序

技术领域

本发明涉及层次化系统及其管理方法和程序，特别是，涉及进行系统结构体构成为树结构的层次化系统的资源管理的层次化系统及其管理方法和程序。

背景技术

现有的计算机或网络系统，对于离散的计算机设备或网络设备，安装需要的软件，对于硬件，确定功能。并且，构成组合这些硬件/软件资源的图1所记载的所谓的筒仓型系统。

但是，这种方法执行某个应用程序的部分的资源的负载较高，另一方面，还存在大量使用率非常低的资源，相对于资源投资总量，有整体资源利用效率较差的问题。因此，提出了一种虚拟化技术，其在逻辑上虚拟化资源，好像将所有的资源放入池中，需要的系统可以只使用需要的资源。

作为虚拟化技术的一个例子，举出了非专利文献1所记载的Xen、非专利文献2所记载的UML、非专利文献3所记载的VMware、非专利文献4所记载的Bochs、非专利文献5所记载的vitual PC等，通过将系统中需要的计算机作为连接于虚拟网络的逻辑计算机设备来提供，作出将离散的计算机设备通过网络设备相连接的情况相同的动作环境。

这些现有的系统都是使1个硬件资源从各个用户处理看来，好像是多个独立的装置的技术。作为典型例，若选取非专利文献1所记载的Xen的体系作为例子，则构成为图2记载的硬件资源11、虚拟化机构12、虚拟装置13、虚拟网络14、客户端操作系统15、和应用程序16。

具有这样的构成的现有的计算机系统如下动作。

虚拟化机构12属于过去是以多个用户分别使用主机等的大型计算机为目的而开发出来的技术即VMM(Virtual Machine Monitor)，随着近年的通用计算机的性能提高，向通用计算机的应用也在进行中。主要是对于现有1个计算机资源，1个OS进行动作，管理各种设备的方式，使多个OS同时动作较困难。

与此相对，虚拟化机构12位于操作系统15和硬件资源11之间的层中，是通过虚拟化硬件资源，作为逻辑资源显示给操作系统15，从而使多个操作系统15在一个硬件资源上动生成为可能的虚拟化技术。将在虚拟化机构12上动作的操作系统15搭载的逻辑的计算机设备称为虚拟装置13，虚拟化机构12对于各个来自虚拟装置13的资源的利用请求，具有居间实际的硬件资源11的利用的功能。因此，一个硬件资源共享多个操作系统15成为可能，可以提高资源利用效率。由于还可以指定资源的分配比率等，所以能够对各虚拟装置实效地分配设定量的资源。另外，这些虚拟装置13通过虚拟化机构12提供的虚拟网络14，也能够通过虚拟化机构12相互连接。

在虚拟化装置13中，应用程序16在操作系统15上动作，虽然向操作系统15提出利用计算等的资源的请求，但与在通常的硬件资源11上操作系统15直接动作的情况没有区别。操作系统15按照使自己管理的资源(逻辑资源)在多个应用程序16之间共享的方式动作。.

一般，操作系统具有进行资源管理的特权模式，操作系统15的能够管理的资源是被赋予自己的逻辑资源。由虚拟化机构12行使硬件资源的控制权限。因此，由于即使在某虚拟装置13内，执行了对安全有问题的代码，也能够将其影响封闭在该虚拟装置13中，不会影响到其他的虚拟装置，所以，有可以确保虚拟装置间的保护的优点。因此，能够共享资源的同时，确保保护水平。

若使用该虚拟化技术，可以将多个虚拟装置构成在一台物理装置上，通过对多个系统分配这些，例如在一个组织中，各种部门可以共享资源的同时确保保护水平。

非专利文献1：P.Barham et al.Xen and the art of virtualization.In proc.SOSP 2003.bolton Landing，New York，U.S.A.Oct 19-22，2003

非专利文献2：User Mode Linux http://user-mode-linux.sourceforge.net/

非专利文献3：VMware公司主页http://www.vmware.com/

非专利文献4：Bochs、http://bochs.sourceforge.net/

非专利文献5：VirtualPC、http://www.microsoft.com/japan/windows/virtualpc/defauit.mspx

第1问题点在于限制系统整体的可测量性的点。其理由在于在现有的方法中，只能以虚拟化机构12的权限来进行针对图2所示的虚拟装置12的硬件资源11的分配，还有虽然对于虚拟装置13的处理负荷的变动，需要进行资源分配的最优化，但那时若系统庞大化，则成本会指数级地上升。

第2问题点在于在存在多个系统的情况下，各个系统的管理的独立性的确保较困难的点。其理由在于未取得各个系统管理者的性能管理和资源管理的权限的最优的平衡，各个系统管理者不能以自己的判断来进行为了使自己的管理范围的虚拟装置的性能提高而进行的资源管理。一般，在任意一个组织中，有提供各种应用的多个虚拟装置，进而，将这些集中，来制作提供一个服务的系统，另外，根据情况集中这些服务，进而构筑提供上位的服务的系统。各虚拟装置或系统的管理者依据规模，不一定是同一人物，不如说位于决定各自的权限、管理范围的独立的管理体系的情况较多，在这种情况下，不需要相互掌握系统的细节。但是，在现有的系统中，对于各个管理者没有在自己的管理化的虚拟装置和管理系统之间的资源分配等权限，必须向整体系统管理者提出该要求。

第3问题点在于不能有效地进行资源分配的再计算的点。其理由在于虽然各个虚拟装置和系统需要资源量的变动的时间表不同，但不能将该不同引入资源分配计算。

发明内容

因此，本发明正是鉴于上述课题的发明，其目的在于提供一种在存在层的多个计算机或网络系统中，能够在确保各个管理业务的独立性的同时，有效地再分配资源，提高资源效率，另外，降低再分配的成本的系统以及技术。

解决上述问题的第1发明是层次化系统，系统结构体构成为树结构，

下位的系统结构体具有向上位系统结构体通知自系统结构体的性能信息的性能信息通知机构；上位的系统结构体，具有根据从所述下位的系统结构体通知的性能信息和所管理的系统结构体的资源的管理信息，进行所管理的系统结构体的资源的最优化处理的资源最优化处理机构。

解决上述问题的第2发明是以上述第1发明为基础，在由所述上位的系统结构体的资源最优化处理机构进行的资源的最优化处理中，在系统结构体的性能未改善的情况下，向比所述上位的系统结构体更上位的系统结构体通知性能信息，通过被通知的上位的系统结构体的资源最优化处理机构，进行该上位的系统结构体所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

解决上述问题的第3发明是以上述第1和第2发明为基础，所述资源最优化处理机构具有利用下位的系统结构体的性能信息，生成系统结构体的代表性的性能指标，由此从上位的系统结构体参照下位的系统结构体的性能的机构。

解决上述问题的第4发明是以上述第1到第3中的任意的发明为基础，所述资源最优化处理机构将下位的系统结构体的管理信息从外部隐藏，系统整体的各系统结构体独立地进行资源的最优化处理。

解决上述问题的第5发明是一种层次化系统，成为管理单位的系统结构体构成为树结构，各系统结构体具有：进行与母系统结构体的通信的资源管理信息接口机构、性能指标接口机构、资源、进行资源分配的最优化以及性能管理的运用管理机构、进行资源分配的资源分配机构、和所管理的子系统结构体；母系统结构体与子系统结构体通过所述资源管理信息接口机构以及所述性能指标接口机构，通信资源信息以及性能信息。

解决上述问题的第6发明是以上述第5发明为基础，所述运用管理机构具有进行资源的管理的资源管理机构、控制资源的分配的资源分配控制机构、监视系统结构体的性能的性能监视机构、根据与来自所述资源管理机构的资源相关的资源管理信息以及来自所述性能监视机构的性能信息，进行资源分配方法的最优化运算的最优化机构；根据管理的子系统结构体的性能信息以及资源管理信息，进行资源分配的最优化。

解决上述问题的第7发明是以上述第5和第6发明为基础，所述性能监视机构利用取得的子系统结构体的性能信息，生成所述运用管理机构所属于的系统结构体的代表性的性能指标，通过性能指标接口机构，参照所述代表性的性能指标。

解决上述问题的第8发明是以上述第5到第7中任意一项发明为基础，所述系统结构体将内部的子系统结构体的详细管理信息从外部隐藏，系统整体的各系统结构体独立地进行资源分配管理。

解决上述问题的第9发明是以上述第5到第8中任意一项发明为基础，所述资源管理机构利用所述资源管理信息接口机构，更新母系统结构体和资源的设定。

解决上述问题的第10发明是一种层次化系统的管理方法，系统结构体构成为树结构，下位的系统结构体向上位的系统结构体通知自系统结构体的性能信息，所述上位的系统结构体根据从所述下位的系统结构体通知的性能信息和所管理的下位的系统结构体的资源的管理信息，进行所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

解决上述问题的第11发明是以上述第10发明为基础，在由上位的系统结构体进行的资源的最优化处理中，在系统结构体的性能未改善的情况下，从所述上位的系统结构体向更上位的系统结构体通知性能信息，由被通知的上位的系统结构体进行该上位的系统结构体所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

解决上述问题的第12发明是以上述第10或第11发明为基础，利用被通知的性能信息，生成所管理的系统结构体的代表性的性能指标，从上位的系统结构体参照下位的系统结构体的性能。

解决上述问题的第13发明是以上述第10到第12发明中任意一项为基础，上位的系统结构体将所管理的下位的系统结构体的管理信息从外部隐藏，各系统结构体独立地进行资源的最优化处理。

解决上述问题的第14发明是执行系统结构体构成为树结构的层次化系统的资源管理的程序，使信息处理装置执行如下处理：从下位的系统结构体向上位的系统结构体通知自系统结构体的性能信息的处理；和所述上位的系统结构体，根据从所述下位的系统结构体通知的性能信息和所管理的下位的系统结构体的资源管理信息，进行所管理的系统结构体的资源的最优化处理的处理。

15.根据权利要求14所记载的程序，其特征在于，

解决上述问题的第15发明是以上述第14发明为基础，所述程序使信息处理装置执行：在由上位的系统结构体进行的资源的最优化处理中，在系统结构体的性能未改善的情况下，从所述上位的系统结构体向更上位的系统结构体通知性能信息的处理；和由被通知的上位的系统结构体进行该上位系统结构体所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

解决上述问题的16发明是以上述第14或第15发明为基础，所述程序使信息处理装置执行：利用通知的性能信息，生成所管理的系统结构体的代表性的性能指标的处理；和响应来自上位的系统结构体的请求，参照所述代表性的性能指标的处理。

本发明的第1效果是能够提高系统整体的可测量性(scalability)。其理由是本发明降低了用于针对各虚拟装置、系统的负载变动的资源再分配的最优化运算的成本。

本发明的第2效果是能够实现多个存在的系统内的管理的独立性的确保。其理由是本发明成为对于各个管理者，给予在自己的管理系统范围内的资源分配控制权限的构成。另外，能够隐藏其他的管理者的管理的系统的细节的同时进行运用管理。

本发明的第3效果是谋求资源分配的效率化。其理由是由于最优化运算是由层次化的各系统的每个管理者独立地进行，另外，考虑了该变动的时间比例的方法。

附图说明

图1是用于说明现有技术的图。

图2是用于说明现有技术的图。

图3是用于说明第1实施方式的图。

图4是第1实施方式的框图。

图5是用于说明第1实施方式的图。

图6是用于说明第1实施方式的图。

图7是用于说明实施例1的图。

图8是用于说明本发明的层次化系统的图。

图9是用于说明本发明的层次化系统的动作的图。

图10是实现了各系统结构体的一部分的信息处理系统的一般框图。

符号的说明

200-系统结构体，201-性能指标接口机构，202-资源管理信息接口机构，211-系统结构体群，220-资源空间，221-资源分配机构，222-资源分配控制机构，223-资源管理机构，224-性能监视机构，225-性能管理机构，226-最优化运算机构，230-资源

具体实施方式

对于本发明的层次化系统进行说明。

图8是用于说明本发明的层次化系统的图。

若参照图8，则多个系统结构体构成为树结构。这里，树结构是指形成分层构造的系统，是上位的系统结构体(母系统结构体)管理下位系统结构体(子系统结构体)的构成。例如，系统结构体1001₁管理下位的系统结构体1000₁～1000₁，另外，系统结构体1002₁管理下位的系统结构体1001₁～1000_n。

各系统结构体具有将与自己的性能相关的性能信息通知给上位的系统结构体的功能。另外，具有根据从下位的系统结构体通知的性能信息，检测系统结构体的性能的劣化的功能，具有若检测出该性能的劣化，则进行管理的系统结构体(管理的下位的系统结构体和自系统结构体)的资源的再分配的最优化处理的功能。但是，位于最下层的系统结构体(例如在图8中为系统结构体1000₁～1000_n)只具有将性能信息通知给上位的系统结构体的功能即可。

用图9的流程图来说明这样的构成的动作。

首先，下位的系统结构体将性能信息通知给上位的系统结构体(Step100)。

上位的系统结构体根据被通知的性能信息，检测系统结构体的性能的劣化(Step 101)。若检测出系统结构体的性能的劣化(Step 102)，则上位的系统结构体根据被通知的性能信息，进行管理的系统结构体的资源再分配的最优化处理(Step 103)。

在通过管理的系统结构体内的最优化处理改善了性能的情况下(Step104)，将最优化结果应用于下位的系统结构体的资源控制(Step 105)。下位的系统结构体根据上位的系统结构体的资源控制，进行资源的再分配(Step 106)。

另一方面，在通过管理的系统结构体内的最优化处理未改善性能的情况下(Step 104)，返回Step 100，进一步向上位的系统结构体通知性能信息(Step100)。被通知的上位的系统结构体进行从上述的Step 101到Step105的动作。

若参照图8说明上述的具体例，则上位的系统结构体1001₁接收系统结构体1000₁的性能信息(图8中(1))，若上位的系统结构体1001₁检测出系统结构体1000₁的性能劣化，则系统结构体1001₁进行所管理的系统结构体1000₁～系统结构体1000₁中的资源分配的最优化处理(图8中(2))。

在通过系统结构体1001₁的最优化未改善系统结构体1000₁的性能的情况下，系统结构体1001₁的性能劣化。因此，系统结构体1001₁将系统结构体1001₁的性能信息向上位的系统结构体1002₁发送(图8中(3))。

在上位的系统结构体1002₁中，与上述的系统结构体1001₁相同，进行系统结构体1002₁管理的系统结构体1001₁～系统结构体1001_n的树分配的最优化处理(图8中(4))。并且，在通过系统结构体1002₁的最优化处理改善了性能的情况下，将其最优化结果应用于系统结构体1001₁～系统结构体1001_n(图8中(5))。

系统结构体1001₁～系统结构体1001_n接受资源控制并进行再度资源分配的最优化处理(图8中(6))，将最优化结构应用于系统结构体1000₁～系统结构体1000_n(图8中(7))。

接着，参照附图，对用于实施本发明的最佳方式进行详细说明。

首先，对树结构进行说明。

若参照图3，本发明的第1实施方式是图4所示的系统结构体200形成分层构造的系统，根段即层l＝0的系统结构体100在其内部管理多个系统结构体110(层l＝1)，进而，在其内部管理多个系统结构体120(层l＝2)…，到在其以上内部不能维持管理的系统结构体的最后的系统结构体130的层为止，形成树结构。该系统结构体130以后称为PE(ProcessingEntity)。

接着，对于路径(path)进行说明。

作为按照可以由管理系统整体独自确定的方式来命名存在于该树结构中的各系统结构体的方法，如属于层l的系统结构体S⁽¹⁾＝/s₁/s₂/…/s₁，如属于树结构的根即层l＝0的系统结构体的层l＝1的第s₁的系统结构体，属于层l＝1的第s₁的系统结构体的层l＝2的第s₂的系统结构体，…，从根段，在用/区分排列的路径指定索引序号。另外，作为母系统结构体参照算子，用“/”定义。例如成为S⁽¹⁾/··＝/s₁/s₂/…/s_l-1/s₁/s₂/…/s_l-1。

若参照图4，由如下构成：属于层l(l＝0、1…)的系统结构体200(路径S⁽¹⁾＝/s₁/s₂/…/s₁)；性能指标接口机构201；资源管理信息接口机构202；系统结构体群211，其属于包括在系统结构体200的层l+1，由系统结构体200管理，具有多个有与系统结构体200相同的构造的系统结构体210；资源分配机构221、资源空间220、资源空间220所包括的多个资源230；资源分配控制机构222、资源管理机构223、性能监视机构224、性能管理机构225和最优化运算机构226。关于上述的PE，使其同样地具有性能指标接口机构201和资源管理信息接口机构202。

这些机构分别如下动作。

系统结构体200、系统结构体210全部具有相同的构造，表示一个管理系统。各系统结构体管理包含于其内部的系统结构体。该系统结构体具有性能指标接口机构201和资源管理信息接口机构202作为与外部的接口。在系统结构体内，通过被管理的系统结构体210的上述的资源管理信息接口机构，将属于该资源空间的资源信息输入，通过由该性能指标接口机构接受该系统结构体的性能指标，进行属于系统结构体群211的系统结构体210的管理。

性能指标接口机构201是将该性能输出指标所附属的系统结构体的性能指标向外部输出的接口，系统结构体200可以将由性能管理机构255管理的系统结构体200的性能指标向外部输出。

资源管理信息接口机构202是进行该资源管理信息接口机构所附属的系统结构体200和外部的系统结构体之间的资源管理信息的对话的接口。通过该接口，能够实现资源的追加/删除/变更等。

系统结构体群211是在系统结构体200中属于比管理的系统结构体200的层l上一层的层l+1的系统结构体210的集合，将属于系统结构体S⁽¹⁾的系统结构体群标记为H_s(1)，将其要素数(管理的系统结构体210的数量)标记为n_s(1)。

资源230是指系统结构体200具有的资源，标记为r_i。其值例如在该资源为CPU的情况下为时钟频率即1GHz等，表示该资源的代表的性能值。一般为了表示多个种类，例如以向量r_i来表现，各成分表示各种同种的性能能够相加的资源(第1成分为CPU，第2成分为存储器等)。

资源空间220是系统结构体200所具有的资源230的集合，用R_s(1)标记，其要素数为资源230的个数，设为m_s(1)。

性能监视机构224是通过系统结构体210的资源管理信息接口机构来监视系统结构体210s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的性能指标Qs_(1)/i的机构。另外，汇总这些性能指标，用性能指标群{Qs_(1)/i}来标记。

资源管理机构223是根据在该系统结构体200输入的资源管理信息，管理上述资源空间220，按照指示进行追加/删除/变更资源230等的机构。另外追加的资源230是通过资源管理信息接口机构202从提供追加支持的系统结构体的资源空间追加的资源，相反，删除是指在发出资源230的删除指示的管理的系统结构体的资源空间追加。

最优化运算机构226以各个管理系统结构体群211的性能指标信息和分配资源信息为基础，从性能监视机构224以及资源管理机构223进行资源分配方法的最优化运算。这里说的最优化计算是指按照载体构造群的性能指标群的值尽可能接近由管理策略预先确定的值的方式来调节向各系统机构的分配资源。

资源分配控制机构222是接受最优化运算机构226的指示，发出将该资源空间220的资源230向上述的系统结构体210分配方法的指示的控制机构。另外，资源的分配结束后，向资源管理机构223发出分配结束通知，按照反映新的设定的方式来发出指示。

资源分配机构221是接受资源分配控制机构222的指示，将资源空间220的资源230分配给属于系统结构体群211的系统结构体210的机构。资源分配是指向系统结构体210的资源管理信息接口发送资源管理信息命令，对于追加/删除命令，资源管理信息命令，进行追加资源空间220的指定的资源230/进行向系统结构体210的分配解除。

性能管理机构225是以由性能监视机构224管理的系统结构体210的性能指标群的信息为基础，按照管理策略确定系统结构体200整体的性能，通过性能指标接口机构201向外部输出的机构。

PE是位于分层构造的末端的系统结构体，同样地具有性能指标接口机构201和资源管理信息接口机构202，利用通过该资源管理信息接口机构而设定的资源来进计算等的任何的处理，通过上述的性能指标接口机构将根据该计算所需要的资源量和设定的资源量而确定的性能指标向外部输出。PE在内部不具有其以上的分层构造。PE在实际系统中，例如与服务器等的计算机等、或计算机内的处理等的最低管理单位等对应。

接着，参照图5对本实施方式的整体的动作进行详细说明。

首先，将当前根段即系统结构体S⁽⁰⁾的资源空间用

$R_{S^{\left(0\right)}}=\{r_1,r_2,\·\·\·,r_k,\·\·\·,r_{n_{S^{\left(0\right)}}}\}={\left\{r_k\right\}}_{k\∈G_{S^{\left(0\right)}}},(G_{S^{\left(0\right)}}=\{\mathrm{1,2},\·\·\·,n_{S^{\left(0\right)}}\left\}\right)$

标记。其中，G_s(1)是系统结构体S⁽⁰⁾的资源索引空间，是属于资源空间R_s(1)的资源的索引序号的集合。

现在，为了简化，对于资源分配，不允许系统结构体间的同一资源的共享，另外，设个资源r_k为不能继续分割的最低的单位。于是，将系统结构体S⁽¹⁾的资源空间R_s(1)的资源分配给系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_{s (1)})也就是使系统结构体S⁽¹⁾的资源索引空间G⁽¹⁾在属于系统结构体群H_s(1)＝{S⁽¹⁾/i}的各个系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的资源索引空间Gs_(0)/i以及备用资源索引空间Gs_(1)/0进行部分集合分割(备用资源索引空间是指没有分配给任何系统结构体而储存起来的资源)。

$G_{S^{\left(l\right)}}=\underset{i}{\∪}{G}_{S^{\left(l\right)}/i}\≡G_{S^{\left(l\right)}/0}\∪G_{S^{\left(l\right)}/1}\∪\·\·\·\∪G_{S^{\left(l\right)}/n_{S^{\left(l\right)}}}$

$G_{S^{\left(l\right)}/i}\∩G_{S^{\left(l\right)}/j}=\mathrm{\φ},(\mathrm{fori}\≠j)$

$\mathrm{sothat}\max \mathrm{imize}\left(\right\{Q_{S^{\left(l\right)}/i}=f\left(G_{S^{\left(l\right)}/i}\right)\left\}\right|\mathrm{managementpolicy})$

……(数学式1)

这里，

表示空集合，设函数Q＝f(G)为由集合G确定的性能指标函数，maximize({Q_s(1)/i}|management policy)意味着使性能指标群{Qs_{(1) /i}}在管理策略management policy下最大化。

即系统管理者的目标是在探索将自己管理的系统(系统结构体S⁽¹⁾)的资源(资源空间R_s(1)的资源)按照使存在于自己的管理系统内的子系统(系统结构体(s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1)))达成最高性能的方式进行分配的方法(数学式1)的同时，进行运用管理，并将其定型化。

下面，利用图6的状态迁移图，说明本发明的动作。

图6是某系统结构体S⁽¹⁾的状态迁移。状态大致由初始化401、监视402、最优化运算403、资源设定更新404这4个。

初始化401是系统的运用开始，系统结构体的运用处理开始后，状态向最优化运算403迁移。

监视402进行生成并输出对读取来自所管理的系统结构体群的性能指标群的资源管理信息接口进行监视的系统结构体S⁽¹⁾的性能指标Q_s(1)等的动作。

这样，运算403按照尽可能使系统结构体群H_s(1)的性能指标较好的方式进行分配的最优化运算。这里，最优化运算是指如下运算：探索一种设定(数学式1)，该设定使得如上述参照当前的资源管理信息以及性能指标群，资源空间R_s(1)的资源的向属于系统结构体群H_s(1)的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的资源分配方法，满足由预先确定的管理策略规定的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的性能指标条件。

资源设定更新404将按照由最优化运算指定的资源分配指示，实际向系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))进行资源分配的来自资源管理信息接口的输入等，反映到资源管理信息中。

下面，详细说明运用开始到实际的运用为止的次序。

首先，从初始化401开始系统的运用，图4记载的各种机构全部成为执行状态，将各个机构的状态更新为最新的状态。另外，反映初始设定的资源分配。

资源分配，首先是根段即系统结构体S⁽⁰⁾从在系统整体保持的资源整体即资源空间

$R_{S^{\left(0\right)}}\left(t_0\right)={\left\{r_i\right\}}_{i\∈G_{S^{\left(0\right)}}\left(t_0\right)},G_{S^{\left(0\right)}}\left(t_0\right)=\{\mathrm{1,2},\·\·\·,M\}$

对于系统结构体s⁽⁰⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))进行

……(数学式2)

的资源分配。其中，

$R_{S^{\left(0\right)}/0}\left(t_0\right)={\left\{r_k\right\}}_{k\∈{G_{S^{\left(0\right)}}}_{/0}\left(t_0\right)}$

为备用资源，μ_s(0)/i为系统结构体s⁽⁰⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的初始总资源使用量。下面同样地，一般是系统结构体S⁽¹⁾对于系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))，到最后的PE为止，依次进行以下的资源分配：

……(数学式3)

初始化401结束后，立即向最优化运算402状态迁移，开始系统的最优化运算。最优化运算机构255从资源管理机构222取得该时刻的最新的资源信息，从性能指标监视机构224取得各系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的性能指标，进行最优资源分配的探索。作为最优化的方法，例如有如下等的方法：通过首先从备用资源向性能指标较差的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))分配资源，之后，将性能指标更好的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的资源向性能指标更差的s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))分配来进行最优化。这里，通过预先确定管理策略，按照使得所有的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))成为相同的性能指标水平的方式进行资源的再分配，也可以附加权重来设定优先级。

为了找到最优分配，在已知上述的f的形式的情况下，与其配合即可，但由于多数情况下都是未知，所以例如有如下的各种方法，可以单纯探索所有可能的资源分配的组合，可以以控制理论的方法进行反馈控制，系统结构体之间依照规则相互争夺资源，自律地达到平衡点地进行控制的方法等。

最优化运算结束后，状态向资源设定更新404迁移，进行设定的反映。在设定的反映，资源分配控制机构222接受来自最优化运算机构225的设定指示，依照该指示通过控制资源分配机构221，从资源空间220R_s(1)/i分配资源。资源分配成功后，资源分配控制机构222向资源管理机构223发送设定的资源分配信息，资源管理机构223更新信息。

资源设定的更新结束后，状态从资源设定更新404向监视404迁移。在监视404中，性能监视机构224监视性能指标群，性能管理机构225从性能监视机构224保持的性能指标群生成并更新系统结构体S⁽¹⁾的性能指标Q_s(1)，通过性能指标接口机构201向外部输出。

这里，为了从性能指标群生成系统结构体S⁽¹⁾的性能指标Q_s(1)，在管理中的所有的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的性能指标的管理中，按照预先规定的管理策略进行报警发信管理。

这里的管理策略是指例如是，在管理的所有的系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的性能指标中，只要有1个处于由管理策略确定的阈值性能指标以下的状态持续了一定的管理时间的情况下，给予性能管理报警(设为报警管理策略1)等。

若有性能管理报警，则生成系统结构体S⁽¹⁾的性能指标Q_s(1)并更新。

从监视404向最优化运算402的状态迁移也同样地在产生最优化报警后迁移。最优化报警也同样地例如按照上述的报警管理策略1等来预先确定。若产生最优化报警，便向最优化运算402迁移，开始系统结构体S⁽¹⁾的最优化处理。

另外，在例如系统结构体s⁽¹⁾/i(i＝1、2、…、n_s(1))的性能指标显著劣化，即使进行最优化也不见得改善的状态持续的情况(事先在管理策略中描述)下，作为资源追加等待用状态，禁止向最优化运算402的迁移，能够对改善该状态，或在通过基于资源追加的资源管理信息接口机构202向资源管理机构223输入了新的信息的情况下返回原来的监视404等进行指定。

另外，资源管理机构223总是对有没有来自资源管理信息接口机构202的新的输入进行监视，若有资源的追加、删除/变更输入，则资源管理机构223更新资源信息，更新资源空间220R_s(1)/i。更新结束后，状态向监视404迁移。

接着，对于基于资源利用量变动的最优化处理进行详细说明。

现在，设某系统结构体S⁽¹⁾处于监视404状态。并且，在该管理的系统结构体群H_s(1)＝{S⁽¹⁾/i}中，例如设按照由上述的报警管理策略1规定的管理策略，产生最优化报警。

这时，状态从监视404向最优化402迁移，系统结构体S⁽¹⁾进行最优化处理。若之后品质劣化状态仍持续，则产生上述的性能管理报警，进一步生成并更新劣化的系统结构体S⁽¹⁾的性能指标Q_s(1)，通过性能指标接口机构201向外部输出，若系统结构体S⁽¹⁾/i的性能指标通过最优化运算得到改善，则取消最优化报警，回到如通常的监视状态。因此，在只在某系统结构体内的由最优化能够改善的情况下，不进行在更接近根段的层的最优化处理。

接着，对于有资源管理信息接口的更新的情况进行详细说明。

现在，设系统结构体S⁽¹⁾在监视404状态。并且，设通过资源管理信息接口机构202有资源信息的更新。更新的种类考虑追加/删除的两种类。在有资源信息的更新的情况下，如上述，状态向资源设定更新403迁移。

(资源追加的情况)

在资源管理中，在未向哪个系统结构体S⁽¹⁾/i分配的备用资源中，注册新追加的资源，向监视404状态迁移。

(资源删除的情况)

删除指定的资源。这时，若在备用资源存在资源，则只要有备用资源，则对删除了资源的系统结构体S⁽¹⁾/i进行新的分配设定。资源设定更新结束后，向监视404状态迁移。这里，从运用中的系统结构体S⁽¹⁾/i删除资源是为了能够停止运用，期望尽可能从备用资源删除。

若从系统结构体S⁽¹⁾/..来看，由于分配给系统结构体S⁽¹⁾/i什么样的资源未知的情况较多，所以，若只是资源量的问题，则通过按照尽可能从备用资源删除的方式，将作为备用资源注册的资源预先向系统结构体S⁽¹⁾/..通知，来尽可能从那里选择。

以上是各系统结构体S⁽¹⁾的动作。这些系统结构体如图3所示，由于成为树结构，所以利用位于树的各枝的离根段最远的层的PE(设为S⁽¹⁾)运用开始的同时被分配的资源进行计算处理，向管理该性能指标的母系统结构体S⁽¹⁾/..输出，该系统结构体S⁽¹⁾/..按照上述的状态迁移图来管理系统结构体群H_s(1)/..d性能指标，将该系统结构体S⁽¹⁾/..的性能指标Q_s(1)/..向系统结构体S⁽¹⁾/..的更低的层的系统结构体S⁽¹⁾/../..输出。该分层的管理构造到根段即S⁽⁰⁾为止持续。

接着，对于基于上述的实施方式的本发明的效果进行说明。

若使用本发明，对于PE的资源利用量的变动，相对于不使用本发明的情况，具有可测量性优点、管理的独立性的优点、资源分配最优化的效率化，如下所示。

首先。将某时刻t的PE即S^(L)＝s₁/s₂/…/s_L的资源利用量定义为X_{s (L)}(t)，则对各PE，只分配

${\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}\≡{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}\left(t_0\right)=\underset{i\∈G_{S^{\left(L\right)}}}{\mathrm{\Σ}}{r}_i$

的资源，同样地，对于同一般的系统结构体S⁽¹⁾，只分配

${\mathrm{\μ}}_{S^{\left(l\right)}}^{\left[0\right]}\≡{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(l\right)}}\left(t_0\right)=\underset{i\∈G_{S^{\left(l\right)}}}{\mathrm{\Σ}}{r}_i$

的资源。这里，设S^(L)的性能指标为Q_s(L)(t)，可以假设资源利用量由X_s(L)(t)和资源分配量

${\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

确定。其差的绝对值在一定以上的情况下，为资源过剩或资源不足状态，若需要最优化，则判断的值成为

$Q_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}$

特别是，为了简单，以下

$Q_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}$

为如利用了海维赛德的阶越函数μ(x)的

$Q_{S^{\left(L\right)}}(X_{S^{\left(L\right)}}\left(t\right),{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}|t)=-u(X_{S^{\left(L\right)}}\left(t\right)-{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}-X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}})$

……(数学式4)

函数式所记述，设成为

$X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}\≤X_{S^{\left(L\right)}}\left(t\right)-{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

时为资源不足错误，输出Qs(L)(t)＝-1，

设

$X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}>X_{S^{\left(L\right)}}\left(t\right)-{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

时为正常。

下面，对系统结构体S^(L)＝s₁/s₂/…/s_L(PE)以什么频率成为需要由于资源不足的最优化的状态进行估计。

首先，设资源利用量X_s(L)(t)的某单位时间左右的变动遵循正态分布

$N({\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]},{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}^2)$

通过变量变换

$Z_{S^{\left(L\right)}}=\frac{X_{S^{\left(l\right)}}-{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}}$

……(数学式5)

Z_s(L)可以在(0，1)正态化。

这里，设成为

$Q_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}=-1$

的资源利用量为

$X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}$

则成为

$X_{S^{\left(L\right)}}\≥X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}$

的概率

$P(X_{S^{\left(L\right)}}\≥X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}})$

为

$p_{S^{\left(L\right)}}=P(X_{S^{\left(L\right)}}\≥X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}})={\∫}_{Z_{S^{\left(l\right)}}^{\mathrm{th}}}^{\∞}\exp (-\frac{z^2}{2})\mathrm{dz}=1-{\∫}_{-\∞}^{Z_{S^{\left(l\right)}}^{\mathrm{th}}}\exp (-\frac{z^2}{2})\mathrm{dz}\≡{\mathrm{\Φ}}^c\left(Z_{S^{\left(l\right)}}^{\mathrm{th}}\right)$

$Z_{S^{\left(l\right)}}^{\mathrm{th}}=\frac{X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}-{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}}=\mathrm{\α}\frac{{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}}$

$X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}=(1+\mathrm{\α}){\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

……(数学式6)

但是，

${\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

不为0，设阈值

$X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}$

为

$X_{S^{\left(L\right)}}^{\mathrm{th}}=(1+\mathrm{\α}){\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

则超过分配资源量

${\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

的α％。

另一方面，该PE所属于的系统结构体S^(L-1)＝s₁/s₂/…/s_(L-1)具有n_s(L-1)个PE，这些PE的性能指标群成为{Q_s(L)(t)}。假设该PE资源利用量变动X_s(L)(t)全部独立且遵循同一分布。这里，作为该系统结构体S^{(L -1)}的性能管理的管理策略，例如设为“若性能指标群在{Q_s(L)(t)}中只要有1个劣化为Q_s(L)(t)＝-1，则再次进行资源分配的最优化处理，修正

$\left\{{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}\right\}$

按照使在系统结构体群H_s(L-1)的

$X_{S^{\left(l\right)}}-{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

的标准偏差最小的方式进行控制”。

对于所有的i，若成为Q_s(L-1)/i(t)＝0，则设Q_s(L-1)/i(t)＝0，设有1个以上Q_s(L)(t)＝-1的情况为不能实现在系统结构体S^(L-1)内的改善，设为Q_s(L-1)(t)＝0。

若

$Q_{S^{(L-1)}}\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Π}}(1+Q_{S^{(L-1)}/i}\left(t\right))-1$

……(数学式7)

则在系统结构体S^(L-1)进行最优化处理的概率po_s(1-1)为

${\mathrm{po}}_{S^{(l-1)}}=1-\underset{i}{\mathrm{\Π}}(1-p_{S^{(l-1)}/i})$

……(数学式8)

另外，系统结构体S^(L-1)的性能指标成为Q_s(L)(t)＝-1的概率p_{s(1 -1)}是通过基于最优化的再分配，系统结构体群H_s(L-1)中仍在哪个系统结构体(这种情况下为PE)S^(L-1)/i，成为Q_s(L-1)(t)＝-1的概率，系统结构体S^(L-1)/i的在资源利用量的系统结构体群H_s(L-1)的和

$X_{S^{(L-1)}}\left(t\right)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{X}_{S^{(L-1)}/i}\left(t\right)$

为超过系统结构体S^(L-1)的持有资源总量

以上的概率。

通过独立假设，由于X_s(L-1)(t)遵循正态分布

$N(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_{S^{(L-1)}/i}^{\left[0\right]},\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\σ}}_{S^{(L-1)}/i}^2)$

所以概率P_s(L-1)通过同样的变量变换，成为

$p_{S^{(L-1)}}=P(X_{S^{(l-1)}}\≥X_{S^{(L-1)}}^{\mathrm{th}})={\∫}_{Z_{S^{(L-1)}}^{\mathrm{th}}}^{\∞}\exp (-\frac{z^2}{2})\mathrm{dz}=1-{\∫}_{-\∞}^{Z_{S^{(L-1)}}^{\mathrm{th}}}\exp (-\frac{z^2}{2})\mathrm{dz}\≡{\mathrm{\Φ}}^c\left(Z_{S^{(L-1)}}^{\mathrm{th}}\right)$

$Z_{S^{(l-1)}}^{\mathrm{th}}=\frac{X_{S^{(L-1)}}^{\mathrm{th}}-{\mathrm{\μ}}_{S^{(L-1)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{(L-1)}}}=\mathrm{\α}\frac{{\mathrm{\μ}}_{S^{(L-1)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{(L-1)}}}=\sqrt{n_{S^{(L-1)}}}\mathrm{\α}\frac{{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}}$

${\mathrm{\μ}}_{S^{(L-1)}}^{\left[0\right]}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_{S^{(L-1)}/i}^{\left[0\right]}=n_{S^{(L-1)}}{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}$

${\mathrm{\σ}}_{S^{(L-1)}}=\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\σ}}_{S^{(L-1)}/i}^2}=\sqrt{n_{S^{(L-1)}}}{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}$

……(数学式9)

由于

$\frac{{\mathrm{\μ}}_{S^{(L-1)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{(L-1)}}}>\frac{{\mathrm{\μ}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]}}{{\mathrm{\σ}}_{S^{\left(L\right)}}}$

……(数学式10)

所以概率P_s(L-1)成为P_s(L-1)＜P_s(L)，系统结构体S^(L-1)的性能指标成为Q_s(L)(t)＝-1的概率，特别在n_s(1-1)较大的情况下，比起系统结构体S^(L)的该概率，要小很多。另外，在系统结构体S^(L-1)管理的系统结构体S^(L-1)/··＝S^(L-2)中，进行最优化处理的概率同样地成为

${\mathrm{po}}_{S^{(L-2)}}=1-\underset{i}{\mathrm{\Π}}(1-p_{S^{(L-2)}/i})$

……(数学式11)

对于以下属于一般的层的系统结构体S⁽¹⁾，同样地，在该性能指标成为Q_s(L-1)(t)＝-1的概率之间，由于

$p_{S^{(l-1)}}<p_{S^{\left(l\right)}}$

……(数学式12)

的关系成立，所以离根段较近的低层的系统结构体的一方劣化的概率较低，另外，一般由于

${\mathrm{po}}_{S^{(l-2)}}<{\mathrm{po}}_{S^{(l-1)}}$

……(数学式13)

所以显示出在单位管理时间左右进行最优化处理的概率(频次)是更低层的系统结构体的一方较小。

接着，将-次最优化运算所涉及的成本(cost)作为对该比例(scale)的函数进行估算。

如上述，现在，某系统结构体S⁽¹⁾的资源分配的最优化是指对于将属于S⁽¹⁾资源空间R_s(1)的资源向系统结构体群H_s(1)的n_s(1)个的系统结构体s⁽¹⁾/i，(i＝1、2、…、n_s(1))和被看作备用资源空间的S⁽¹⁾/0分配，寻找向使得

$X_{S^{\left(l\right)}/i}-{\mathrm{\&mu;}}_{S^{\left(L\right)}/i}^{\left[0\right]}({\mathrm{\&mu;}}_{S^{\left(l\right)}/i}^{\left[0\right]}=\underset{k\&Element;G_{S^{\left(l\right)}/i}}{\mathrm{\&Sigma;}}{r}_k,(i=\mathrm{1,2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,n_{S^{\left(l\right)}}))$

的标准偏差值最小的资源索引空间G_s(1)的n_s(1)个的部分空间Q_s(1)/i(i＝1、2、…、n_s(1))的分配方法。

Θ

$\mathrm{\&Theta;}:G_{S^{\left(l\right)}}\&RightArrow;\underset{i=0}{\overset{n_{S^{\left(l\right)}}}{\&cup;}}{G}_{S^{\left(l\right)}/i},G_{S^{\left(l\right)}/i}\&cap;G_{S^{\left(l\right)}/j}=\mathrm{\&phi;},(i\&NotEqual;j)\mathrm{sothat}\min \left(\mathrm{std}(X_{S^{\left(l\right)}}-{\mathrm{\&mu;}}_{S^{\left(L\right)}}^{\left[0\right]})\right)$

……(数学式14)

其中，std(w)为w的标准偏差。

一般，明显未知X_s(1)/i，从性能指标Q_s(1)/i的值推测。由于，该探索数Λ_s(1)成为根据资源索引空间的m_s(1)＝#(G_s(1))的元(这里设#(A)为集合A的元的数量)能够向具有针对i＝0、1、2、…、n_s(1)的各个m_s(1)＝#(G_s(1))个元的n_s(1)个资源索引部分空间分配的分割

Θ

的数，所以若探索最大的所有的可能性，则成为

${\mathrm{\&Lambda;}}_{S^{\left(l\right)}}=\underset{\left[\mathrm{condition\&zeta;}\right]}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{m_{S^{\left(l\right)}}!}{m_{S^{\left(l\right)}/0}!m_{S^{\left(l\right)}/1}!\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;m_{S^{\left(l\right)}/n_{S^{\left(l\right)}}}!}={(n_{S^{\left(l\right)}}+1)}^{m_{S^{\left(l\right)}}}$

$\left[\mathrm{condition\&zeta;}\right]:\underset{i=0}{\overset{n_{S^{\left(l\right)}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_{S^{\left(l\right)}/i}=m_{S^{\left(l\right)}}$

……(数学式15)

其中，方程式的和对于看作

$\left[\mathrm{condition\&zeta;}\right]:\underset{i=0}{\overset{n_{S^{\left(l\right)}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_{S^{\left(l\right)}/i}=m_{S^{\left(l\right)}}$

的所有的

来取。

(证明)通过展开定理，

成为。

${(x_1+x_2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+x_n)}^m=\underset{{\mathrm{\&alpha;}}_1+{\mathrm{\&alpha;}}_2+\&CenterDot;\&CenterDot;+{\mathrm{\&alpha;}}_n=m}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{m!}{{\mathrm{\&alpha;}}_1!{\mathrm{\&alpha;}}_2!\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;{\mathrm{\&alpha;}}_n!}{x}_1^{{\mathrm{\&alpha;}}_1}{x}_2^{{\mathrm{\&alpha;}}_2}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;x_n^{{\mathrm{\&alpha;}}_n}$

……(数学式16)

这里，如果事先设x₁＝x₂＝…＝x_n＝1，则

$\underset{{\mathrm{\&alpha;}}_1+{\mathrm{\&alpha;}}_2+\&CenterDot;+{\mathrm{\&alpha;}}_n=m}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{m!}{{\mathrm{\&alpha;}}_1!{\mathrm{\&alpha;}}_2!\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;{\mathrm{\&alpha;}}_n!}{x}_1^{{\mathrm{\&alpha;}}_1}{x}_2^{{\mathrm{\&alpha;}}_2}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;x_n^{{\mathrm{\&alpha;}}_n}=n^m$

……(数学式17)

(证明结束)

若X_s(1)/i已知，则探索数Λ_s(1)成为

${\mathrm{\&Lambda;}}_{S^{\left(l\right)}}=\frac{m_{S^{\left(l\right)}}!}{m_{S^{\left(l\right)}/0}!m_{S^{\left(l\right)}/1}!\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;m_{S^{\left(l\right)}/n_{S^{\left(l\right)}}}!}$

……(数学式18)

实际的情况想，没有必要重新探索全部的资源，例如，能够减少只在资源不足情况和资源过剩的情况之间重新最优化的等的探索数，这里为了比较，在最差的情况统一进行评价。

一般，认为与探索数成比例地花费成本，定义每一次最优化运算该探索数的成本。

通过以上，系统结构体S⁽¹⁾的每单位管理时间的探索成本C_s(1)由

$C_{S^{\left(l\right)}}={\mathrm{po}}_{S^{\left(l\right)}}\&times;{\mathrm{\&Lambda;}}_{S^{\left(l\right)}}=[1-\underset{i}{\mathrm{\&Pi;}}(1-p_{S^{\left(l\right)}/i})]{(n_{S^{\left(l\right)}}+1)}^{m_{S^{\left(l\right)}}}$

……(数学式19)

来计算。

因此，在系统整体的探索成本C_all作为概算值成为

$C_{\mathrm{all}}=\underset{\mathrm{all}{S}^{\left(l\right)}}{\mathrm{\&Sigma;}}{C}_{S^{\left(l\right)}}$

……(数学式20)

这里，和在所有的系统结构体S⁽¹⁾中取。

从函数的形式可以明确，C_s(1)相对于m_s(1)、n_s(1)的增加，爆炸性的变大。

一般，若较多的取层，增加系统结构体S⁽¹⁾，则由于虽然在系统整体的探索成本C_all的计算式的和的数量增加，但m_s(1)、n_s(1)减小，所以，C_{s (1)}的减小速度与其相比压倒地快，C_all减小。

如上述，如图4所记载的系统结构体S⁽¹⁾，使系统层次化、细分化，通过以封闭于各个S⁽¹⁾的形式进行基于资源管理以及控制的资源分配、进行管理该其结果的上一层的系统结构体群的性能监视、以及根据其结果进行自己的性能指标管理，隐藏管理的细节，实际消耗资源的PE不会被直接看到，在各系统结构体，通过反复进行自律的最优化，可以进行高效的整体最优。例如，多个PE消耗某资源群的构成，在本发明中，根段的系统结构体S⁽⁰⁾成为具有与每个所管理的系统结构体群H_s(0)中的系统结构体S⁽⁰⁾/i全部为PE的情况相同的单位管理时间的最优化成本的，为

$C_{\mathrm{all}}={\mathrm{po}}_{S^{\left(0\right)}}\&times;{\mathrm{\&Lambda;}}_{S^{\left(0\right)}}=[1-\underset{i}{\mathrm{\&Pi;}}(1-p_{S^{\left(0\right)}/i})]{(n_{S^{\left(0\right)}}+1)}^{m_{S^{\left(0\right)}}}$

……(数学式21)

这与一般如本发明的分为多层的情况相比，可以说使非常大的成本。因此，本发明在较多的组织共享资源来使用的环境特别能发挥效果。

下面，以以上的讨论为基础，对于可测量性优点、独立性、资源分配最优化的效率化进行详细的说明。

为了简单，在整体系统中，有M个资源，a个部门，各部门有b个课，各个课由c个计算机(PE)运转某业务应用。各个系统存在管理者，全体系统管理者组合向每个部门提供的服务，管理提供的服务(例如，面向某公司的全部员工，和面向一般的入口地点(portal site)，各部门的管理者提供各个服务(例如在人事部为人事服务)，按照使该服务正常运转的方式进行管理，在各课，依然管理各个服务(例如后勤管理服务等)，各计算机的管理者按照使各个服务(例如，数据库服务器等)正常运转的方式进行管理。

于是，该整体系统的计算机数量存在全部N＝a×b×c个。若根据现有的虚拟化技术，构成全部N＝a×b×c个的虚拟装置，对各个部门、课、PE的管理者，只要需要，就给予虚拟装置。经过若干时间，与初期相比负载变动，到了需要资源在分配时，由于管理资源分配的时全体管理者，所以全体管理者根据来自各个管理者的性能信息，必须进行再分配计算，该最优化z成本成为平均每管理时间

$C_c=[1-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Pi;}}}(1-p_{S^{\left(0\right)}/i})]{(N+1)}^M$

……(数学式22)

与此相对，根据本发明，最优化成本为

$C_n=\underset{\mathrm{all}{S}^{\left(l\right)}}{\mathrm{\&Sigma;}}[1-\underset{i}{\mathrm{\&Pi;}}(1-p_{S^{\left(l\right)}/i})]{(n_{S^{\left(l\right)}}+1)}^{m_{S^{\left(l\right)}}}$

$-[1-\underset{i=1}{\overset{a}{\mathrm{\&Pi;}}}(1-p_{S^{\left(0\right)}/i})]{(a+1)}^M+a[1-\underset{j=1}{\overset{b}{\mathrm{\&Pi;}}}(1-p_{S^{\left(0\right)}/i/j})]{(b+1)}^{M/c}+\mathrm{ab}[1-\underset{k=1}{\overset{c}{\mathrm{\&Pi;}}}(1-p_{S^{\left(0\right)}/i/j/k})]{(c+1)}^{M/\mathrm{ab}}$

……(数学式23)

其中，为了概算，只以等量来分配资源。

若比起两者，在N、M较大的情况，明显可知Cc＞＞Cn。因此，显示了基于本发明的可测量性的优点。

接着，对于独立性进行说明。

如上述，结果上全体系统管理者有资源分配权限，单纯只是划分权限来给予各管理者，并不充分。如本发明的对于多个错综的层构造，隐藏细节的管理系统整体的性能指标进行管理及其重要，另外，通过向与各个自系统内的属下的管理系统的自由资源分配权限对应的各个性能监视以及据此自系统的被抽象的性能管理机构，首先使得不需要注意层的上下的细节的独立的管理成为可能。根据本发明，在保持现有构造所不能的独立性的同时，性能管理通过在各系统结构体自由的进行，从而能够达到整体最优点。

接着，对最优化的效率化进行说明。

本来，最优化成本随着规模指数函数地增大。因此，在现有的方法中，为了改善一部分的性能劣化，需要付出非常大的最优化成本。

但是，现实中，负载变动的时间比例因规模而不同。本发明将此积极地活用于与最优化，在各层次的管理者并不意识整体的构造，可以适应变动的时间比例的形式进行需要的规模的变更。因此，以整体来看时，能够构成为在需要的时刻仅变更需要的部分。这是如在(数学式12、13)所示，从系统结构体的层越接近根段最优化所需要的频次就越少可以证明，解决可以通过子系统内的资源交换解决的情况，在子系统单位资源分配偏离设定值时，重新进行在子系统间的资源分配，在变化的时间比例不同的观点上，是适合现实的利用环境的方法。

对第2实施方式进行说明。

基于本发明的各系统的结构，如以上的说明所明确，虽然由硬件构成，但也能够由计算机程序来实现。

图10是执行各系统结构体的一部分的信息处理系统的一般方框构成图。

如图10所示的信息处理系统由处理器2000、程序存储器2001、存储介质2002构成。存储介质2002可以是单独的存储介质，也可以是由同一存储介质构成的存储区域。作为存储介质，可以使用RAM、硬盘等磁存储介质。

在程序存储器2001，容纳有使处理器2000进行上述的资源分配机构221、资源分配控制机构222、资源管理机构223、性能监视机构224、性能管理机构225、最优化运算机构226、性能指标接口机构201和资源管理信息接口机构202的各部的处理的程序，通过该程序，中央处理器2000动作。

这样，也能够由计算机程序来实现。

另外，不需要由程序来使资源分配机构221、资源分配控制机构222、资源管理机构223、性能监视机构224、性能管理机构225、最优化运算机构226、性能指标接口机构201和资源管理信息接口机构202的各部的处理的全部动作，也可以由硬件构成一部分。

实施例1

作为实施例1，如图7所示，考虑在整体系统500中，存在多个子系统504，在各子系统504中存在多个虚拟装置514(计算机服务器)，在各虚拟装置514中，存在多个计算机处理524的例子。

整体系统500存在有资源501即该资源501的集合即资源空间502、硬件连接分离机构503和运用管理机构505。资源501是本例的系统的全部的资源，在标准化服务卡通用的框体上，多个存在的计算机资源通过开关等硬件连接分离机构连接。

硬件连接分离机构503能够根据来自外部的命令，通过在任意的服务卡之间连接资源501来组化，在组间排他性的分离。作为一个例子，可以通过L2开关的VLAN功能来实现。

在整体系统500，存在整体系统管理者，通过运用管理机构505管理整体系统500。在运用管理结果505中，具有性能指标监视机构、资源管理机构、资源分配控制机构、性能管理机构等的在上述的本发明所需要的各管理机构。运用管理机构505实现如下功能：监视子系统504的性能指标，收集资源管理信息，进行资源505的向各子系统的分配方法的最优化，自船整体系统500的性能指标，在性能劣化的情况下，发出报警，资源追加等的通知。

在各子系统504内，只有由整体系统500分配的属于资源空间211的资源512为可视，能够进行自由的资源管理·分配设定。子系统504具有与整体系统相同的构造，在内部具有三个虚拟装置514，运用管理机构515通过虚拟化机构513分配资源511，收集虚拟装置514的性能指标。

虚拟化机构513是接受来自运用管理机构515的命令，进行将资源512向虚拟装置514分配执行的机构。作为一个例子，举出了Xen等的虚拟机监视器。虚拟装置514的实体是没有物理实体的软件处理，是逻辑的装置，能够与实际的计算机硬件资源相同，能够安装·运转OS(operating system)和软件应用程序。

子系统管理者通过运用管理机构515管理子系统504。在运用管理机构515的内部，同样地，具有性能指标监视机构、资源管理机构、资源分配控制机构、性能管理机构等的在上述的本发明所需要的各管理机构。由此，监视虚拟装置514的性能指标，管理属于资源空间511的资源512，根据这些信息，按照需要，进行最优化处理，将其结果向虚拟化机构发送，进行资源分配控制。另外，生成子系统504的性能指标，通过性能指标接口机构507，向整体系统500的运用管理机构505输出。进而，以通过资源管理信息接口机构506输入的信息为基础，进行资源空间511的更新。

在虚拟装置514的内部，只有由子系统504分配的属于虚拟资源空间521的虚拟资源522可视，能够实现自由的资源管理·分配设定。虚拟装置514具有与整体系统500和子系统504相同的构造，在内部具有多个计算机处理524，运用管理机构525通过资源分配结果523分配资源522，收集计算机处理524的性能指标。

资源分配机构523是接受来自运用管理结果525的命令，进行将虚拟资源522向计算机处理524分配执行的机构。作为一个例子，资源分配机构523能够作为操作系统的功能来安装。

计算机处理524是软件处理，是在本系统的PE，例如成为提供Web服务的应用程序的处理。

虚拟装置的管理者通过运用管理机构525管理虚拟装置514。在运用管理机构525的内部，同样地具有性能指标监视机构、资源管理机构、资源分配控制机构、性能管理机构等的在上述的本发明所需要的各管理机构。由此，监视计算机处理524的性能指标，管理属于虚拟资源空间521的资源522，根据这些信息，按照需要，进行最优化处理，将其结果向虚拟化机构发送，进行资源分配控制。另外，生成虚拟装置514的性能指标，通过性能指标接口机构517，向子系统504的运用管理机构515输出。进而，以通过资源管理信息接口机构516输入的信息为基础，进行虚拟资源空间521的更新。

整体系统500、子系统504、虚拟装置514的状态按照上述的状态迁移图变化，按照需要进行资源分配的最优化处理。根据本发明，例如，将有整体系统的组织整体、子系统作为各部门，将虚拟装置作为计算机装置，将计算机处理作为应用程序处理，在组织整体，运营某Web入口服务，各子系统运营各种业务服务(例如人事部的话为后勤管理服务)，虚拟装置运营各个服务器(例如后勤管理数据库服务器和Web服务器)，各计算机处理作为需要的应用程序处理(例如，用于提供网络功能的xinetd和ftp等的vsftpd等的deamon)。各个管理者具有针对各个管理系统内的系统结构体的性能管理指标和资源分配权限，并且通过将管理系统整体的抽象话的性能指标向非管理系统机构输出，能够保持较高的独立性的同时，基于实现高效的资源分配的最优化的系统运营。

产业上的利用可行性

根据本发明，适用于有多个计算机装置构成的在基于IT/NW系统构成/管理，特别是资源的共享的资源利用效率较高的虚拟环境的IT/NW系统构成/管理的用途。

Claims (16)

1.一种层次化系统，系统结构体构成为树结构，

下位的系统结构体具有向上位系统结构体通知自系统结构体的性能信息的性能信息通知机构；

上位的系统结构体，具有根据从所述下位的系统结构体通知的性能信息和所管理的系统结构体的资源的管理信息，进行所管理的系统结构体的资源的最优化处理的资源最优化处理机构。

2.根据权利要求1所述的层次化系统，其特征在于，

在由所述上位的系统结构体的资源最优化处理机构进行的资源的最优化处理中，在系统结构体的性能未改善的情况下，向比所述上位的系统结构体更上位的系统结构体通知性能信息，通过被通知的上位的系统结构体的资源最优化处理机构，进行该上位的系统结构体所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

3.根据权利要求1所述的层次化系统，其特征在于，

所述资源最优化处理机构具有利用下位的系统结构体的性能信息，生成系统结构体的代表性的性能指标，由此从上位的系统结构体参照下位的系统结构体的性能的机构。

4.根据权利要求1所述的层次化系统，其特征在于，

所述资源最优化处理机构将下位的系统结构体的管理信息从外部隐藏，系统整体的各系统结构体独立地进行资源的最优化处理。

5.一种层次化系统，成为管理单位的系统结构体构成为树结构；

各系统结构体具有：进行与母系统结构体的通信的资源管理信息接口机构、性能指标接口机构、资源、进行资源分配的最优化以及性能管理的运用管理机构、进行资源分配的资源分配机构、和所管理的子系统结构体；

母系统结构体与子系统结构体通过所述资源管理信息接口机构以及所述性能指标接口机构，通信资源信息以及性能信息。

6.根据权利要求5所述的层次化系统，其特征在于，

所述运用管理机构具有进行资源的管理的资源管理机构、控制资源的分配的资源分配控制机构、监视系统结构体的性能的性能监视机构、根据与来自所述资源管理机构的资源相关的资源管理信息以及来自所述性能监视机构的性能信息，进行资源分配方法的最优化运算的最优化机构；根据管理的子系统结构体的性能信息以及资源管理信息，进行资源分配的最优化。

7.根据权利要求5所述的层次化系统，其特征在于，

所述性能监视机构利用取得的子系统结构体的性能信息，生成所述运用管理机构所属于的系统结构体的代表性的性能指标，通过性能指标接口机构，参照所述代表性的性能指标。

8.根据权利要求5所述的层次化系统，其特征在于，

所述系统结构体将内部的子系统结构体的详细管理信息从外部隐藏，系统整体的各系统结构体独立地进行资源分配管理。

9.根据权利要求5所述的层次化系统，其特征在于，

所述资源管理机构利用所述资源管理信息接口机构，更新母系统结构体和资源的设定。

10.一种层次化系统的管理方法，

系统结构体构成为树结构，下位的系统结构体向上位的系统结构体通知自系统结构体的性能信息，所述上位的系统结构体根据从所述下位的系统结构体通知的性能信息和所管理的下位的系统结构体的资源的管理信息，进行所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

11.根据权利要求10所述的层次化系统的管理方法，其特征在于，

在由上位的系统结构体进行的资源的最优化处理中，在系统结构体的性能未改善的情况下，从所述上位的系统结构体向更上位的系统结构体通知性能信息，由被通知的上位的系统结构体进行该上位的系统结构体所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

12.根据权利要求10所述的层次化系统的管理方法，其特征在于，

利用被通知的性能信息，生成所管理的系统结构体的代表性的性能指标，从上位的系统结构体参照下位的系统结构体的性能。

13.根据权利要求10所述的层次化系统的管理方法，其特征在于，

上位的系统结构体将所管理的下位的系统结构体的管理信息从外部隐藏，各系统结构体独立地进行资源的最优化处理。

14.一种程序，执行系统结构体构成为树结构的层次化系统的资源管理，

所述程序使信息处理装置执行：

从下位的系统结构体向上位的系统结构体通知自系统结构体的性能信息的处理；和

所述上位的系统结构体，根据从所述下位的系统结构体通知的性能信息和所管理的下位的系统结构体的资源管理信息，进行所管理的系统结构体的资源的最优化处理的处理。

15.根据权利要求14所记载的程序，其特征在于，

所述程序使信息处理装置执行：

在由上位的系统结构体进行的资源的最优化处理中，在系统结构体的性能未改善的情况下，从所述上位的系统结构体向更上位的系统结构体通知性能信息的处理；和

由被通知的上位的系统结构体进行该上位系统结构体所管理的系统结构体的资源的最优化处理。

16.根据权利要求14所记载的程序，其特征在于，

所述程序使信息处理装置执行：

利用通知的性能信息，生成所管理的系统结构体的代表性的性能指标的处理；和

响应来自上位的系统结构体的请求，参照所述代表性的性能指标的处理。

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