CN101449258B

CN101449258B - 基于工作负载表征将虚拟机部署到主机

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Publication number: CN101449258B
Application number: CN2007800178619A
Authority: CN
Inventors: B·M·沃尔特; R·A·维加; R·吉布森; R·M·弗莱尔斯; W·L·沙伊德尔; P·A·杜尔诺夫; J·M·奥斯雷克
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: MY149953A; RU2433459C2; AU2007254462A1; TW200818020A; JP5162579B2; JP2009537894A; EP2024847A1; KR20090018905A; TWI470551B; KR101432838B1; BRPI0711752A2; CN101449258A; EP2024847A4; AU2007254462B2; WO2007136437A1; MX2008014537A; US20070271560A1; CA2649714A1; BRPI0711752A8; RU2008145502A

Abstract

为确定是否将候选VM部署到候选主机，同时考虑到可从候选主机获得的资源以及候选VM所需的资源，为可从候选主机获得的若干资源的每一个计算子评级，其中关于资源的子评级对应于在候选VM被部署到候选主机之后空闲的资源的数量。之后，从所计算的子评级中计算评级以表征该候选主机能够有多好地容纳该候选VM。对于候选主机的评级被呈现给基于其评级来确定是否将候选VM部署到候选主机的选择器。

Description

基于工作负载表征将虚拟机部署到主机

技术领域

本发明涉及基于多个主机中的每一个的工作负载的表征以及虚拟机的工作负载的表征为虚拟机选择主机。类似地，本发明涉及基于典型主机的工作负载的表征以及物理机器的工作负载的表征来确定物理机器是否应或能被虚拟化为虚拟机并部署到主机。

发明背景

如应当理解的，虚拟机(‘VM’)是出于仿真硬件系统的目的而在计算设备等(即，‘主机’)上操作的软件构造等。通常，但不必然地，虚拟机是应用程序等，并且可在主机上用于实例化使用应用程序等，同时将这一使用应用程序与该主机设备或该主机设备上的其它应用程序隔离开。在一种典型的情况下，主机可容纳多个已部署VM，每个VM通过可从该主机获得的资源来执行某些预定功能。值得注意的是，尽管采用虚拟的形式，但每个VM无论从哪点看都是计算机器，并因此将其本身如此向其使用应用程序和外部世界两者表示。

通常，虽然不是必须的，但主机将其每个VM部署在单独的分区中。这一主机包括具有担当监督应用程序或‘系统管理程序’的VM监控程序等的虚拟化层，其中虚拟化层监督和/或以其它方式管理该主机的每一VM的管理方面，并担当每一VM和外部世界之间的可能链接。

VM的一个特点是VM作为一虚拟构造可以被随意地停止和重启，并且VM在被停止时可以按文件等形式存储、检索。特别地，在特定计算设备上实例化的VM是可被整洁地打包的单一软件构造，因为该软件构造包括与该VM有关的所有数据，包括与该VM有关的操作数据和状态信息。结果，第一主机上的VM可以被移动或“迁移”到第二主机，这通过在第一主机上停止该VM、将停止的VM移动到第二主机、并在第二主机处重启所移动的VM等来实现。更一般地，VM能以类似的方式从第一平台迁移到第二平台，其中平台表示不同的主机、同一主机的不同配置等等。在后一情况下，应当理解，如果例如添加了附加的存储器、改变了处理器、提供了附加的输入设备、移除了选择设备等，则计算设备可具有不同的配置。

通过VM的虚拟化可用于允许相对强大的计算机系统担当一独立的、隔离的VM集合的主机。由此，主机上的VM在同一硬件平台上共存，并且如同每一VM对可从主机获得并可通过主机获得的资源的独占访问那样来操作。因此，虚拟化允许对每一主机的最优使用，并且还允许基于需求、需要、要求、容量、可用性和其它典型约束来在一组主机/平台之间迁移VM。

虚拟化还允许具有各自操作一应用程序的物理机器的用户将这些应用程序合并到一组主机，由此减少了总硬件需求。由此，但是仅作为一个示例，具有各自担当服务器等的多个物理机器的用户可以发现每一物理服务器可以被虚拟化为一VM，并且多个这样的VM可驻留在单个主机上。尽管在广泛地变化，但是有了这些VM，单个主机可容纳五或十个或更多物理机器的等价物也并非是未知的。因此，作为总结，虚拟化导致用户能够通过以高得多的速率利用现有硬件来更充分地利用这些硬件。事实上，由于典型用户在部署物理服务器时平均可能仅利用了可用硬件资源的15％，因此虚拟化可用于提供这一利用方面的三倍、四倍甚至可能五倍和六倍的增加，从而当然允许保存与容纳VM相关联的容量和开销。

更具体而言，典型用户具有运行未完全利用底层硬件的变化的工作负载的许多服务器机器等等。此外，某些硬件已经接近寿命末期，并且可能难以证明当现有硬件未被完全利用时将硬件升级到更现代、更快的系统是正确的。用户因此能够从采用虚拟化中受益，以实现将服务器机器等作为VM合并到一组主机的解决方案。然而，且重要的是，这一用户需要能够引导该用户选择哪些服务器机器等来虚拟化，以及选择哪一主机来容纳每一VM的管理工具。

换言之，用户需要能够引导该用户将服务器机器等作为VM放置在一组主机上的管理工具。一般而言，部署涉及高效地将定义的工作负载与服务该工作负载的一组兼容物理资源进行匹配。如果部署是低效的或允许不兼容的资源与要求的匹配，则优化硬件使用的目标即使不是完全不可能达到的也会变得困难。由此，本发明有助于兼容的、高效的部署，并考虑了包括联网、存储、许可、计算能力、存储器等的资源要求。

发明概述

在本发明中，提供了一种关于候选虚拟机(VM)和其上可能部署该候选VM的候选主机计算设备(主机)的系统和方法。该系统和方法用于帮助确定是否将候选VM部署到候选主机，同时考虑了可从候选主机获得的资源以及候选VM所需要的资源。

对可从候选主机获得的若干资源的每一个计算一子评级，其中关于资源的子评级对应于在候选VM被部署到该候选主机之后空闲的资源的数量。之后，从所计算的子评级中计算评级以表征该候选主机能够有多好地容纳该候选VM。对于每一候选主机的评级被呈现给基于其评级来确定是否将候选VM部署到候选主机的选择器。接收对候选主机的选择以在其上部署候选VM，并且保留候选VM所需的所选主机的资源直到该候选VM被部署到所选主机。之后，将该候选VM部署到所选主机。

附图简述

以上概述以及以下本发明实施例的详细描述在结合附图阅读时能够被更好地理解。出于图示本发明的目的，在附图中示出目前优选的实施例。然而，如应理解的，本发明不限于所示的精确安排和手段。在附图中：

图1是表示其中可结合本发明和/或其各部分的各方面的通用计算机系统的框图；

图2是示出在本发明的各实施例中可被虚拟化为虚拟机(VM)的物理机器等的系统的框图，每一VM要被部署到一组主机14中的可能的任一个；

图3是示出根据本发明的各实施例的用于评估要被部署到一个或多个主机的图2的一个或多个VM的系统的框图；

图4是示出根据本发明的各实施例的对于图3的系统执行来评估要被部署到一个或多个主机的一个或多个VM的关键步骤的流程图；

图5是示出由VM采用的图2的主机的资源的表示的框图，且特别地示出了图4的子评级如何对应于在VM12被部署到主机之后剩余的空闲资源的百分比利用；以及

图6是示出根据本发明的各实施例的在聚集样本数据以产生关于诸如可结合图3的系统采用的资源的利用数据时执行的关键步骤的流程图。

发明详述

计算机环境

图1及以下讨论旨在提供对适于在其中实现本发明和/或其部分的合适的计算环境的简要概括描述。尽管并非所需，但本发明在诸如程序模块等由诸如客户机工作站或服务器等计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。此外，应该理解，本发明和/或其各部分可用其它计算机系统配置来实施，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、网络PC、小型机、大型计算机等。本发明也可以在其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行的分布式计算环境中实施。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备中。

如图1所示，示例性通用计算系统包括诸如个人计算机、服务器等的常规个人计算设备120，该计算机包括处理单元121、系统存储器122和将包括系统存储器的各种系统组件耦合到处理单元121的系统总线123。系统总线123可以是几种类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储控制器、外围总线、以及使用各种总线体系结构中的任一种的局部总线。系统存储器包括只读存储器(ROM)124和随机存取存储器(RAM)125。基本输入/输出系统126(BIOS)包含有助于诸如启动时在个人计算机120中元件之间传递信息的基本例程，它被存储在ROM124中。

个人计算机120还包括对硬盘(未示出)读写的硬盘驱动器127、对可移动磁盘129读写的磁盘驱动器128、以及对诸如CD-ROM或其它光学介质等可移动光盘131读写的光盘驱动器130。硬盘驱动器127、磁盘驱动器128和光盘驱动器130分别通过硬盘驱动器接口132、磁盘驱动器接口133和光盘驱动器接口134连接到系统总线123。驱动器及其相关联的计算机可读介质为个人计算机120提供了对计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的非易失性存储。

尽管此处所述的示例性环境使用硬盘、可移动磁盘129和可移动光盘131，但是应该理解，在示例性操作环境中也可使用能够存储可由计算机访问的数据的其它类型的计算机可读介质。这样的其它类型介质包括磁带盒、闪存卡、数字视频盘、贝努利盒式磁带、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。

可在硬盘、磁盘129、光盘131、ROM 124或RAM125上存储多个程序模块，包括操作系统135、一个或多个应用程序136、其它程序模块137和程序数据138。用户可通过诸如键盘140和定点设备142等输入设备向个人计算机120中输入命令和信息。其它输入设备(未示出)可以包括话筒、操纵杆、游戏手柄、圆盘式卫星天线、扫描仪等。这些和其它输入设备通常由耦合至系统总线的串行端口接口146连接至处理单元121，但也可以由其它接口，诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)连接。监视器147或其它类型的显示设备也经由接口，诸如视频适配器148连接至系统总线123。除了监视器147之外，个人计算机通常包括诸如扬声器和打印机等其它外围输出设备(未示出)。图1的示例性系统也包括主适配器155、小型计算机系统接口(SCSI)总线156以及连接到SCSI总线156的外置存储设备162。

个人计算机120可使用至一个或多个远程计算机，诸如远程计算机149的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机149可以是另一个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它常见的网络节点，且通常包括上文相对于个人计算机120描述的许多或所有元件，尽管在图1中只示出存储器存储设备150。图1中所示的逻辑连接包括局域网(LAN)151和广域网(WAN)152。这样的联网环境在办公室、企业范围计算机网络、内联网和因特网中是常见的。

当在LAN联网环境中使用时，个人计算机120通过网络接口或适配器153连接至LAN151。当在WAN联网环境中使用时，个人计算机120通常包括调制解调器154或用于通过诸如因特网等广域网152建立通信的其它装置。或为内置或为外置的调制解调器154经由串行端口接口146连接到系统总线123。在网络化环境中，相对于个人计算机120所描述的程序模块或其部分可以存储在远程存储器存储设备中。可以理解，所示的网络连接是示例性的，且可以使用在计算机之间建立通信链路的其它手段。

主机和虚拟机

现在转向图2，可以看到，本发明在是或能够被虚拟化为虚拟机(VM)12的物理机器10等的上下文中尤其适用，其中每一VM要以适当的方式被部署到一组主机14中的可能的任一个。此处要注意，物理机器10等、VM12和主机14可以是任何合适的服务器机器等、VM和主机，而不背离本发明的精神和范围。这样的服务器机器等、VM和主机是相关公众已知或应对其是显而易见的，并因此除已经提供的之外无需在此详细阐明。

如上所述，每一VM 12是当被部署到主机14时仿真相应的物理机器10等的软件构造等。由此，VM 12可以采用主机14的资源来实例化服务器或其它使用应用程序等，同时将这些使用应用程序与该主机14和该主机14上的其它应用程序隔离开。如图所示，主机14可以容纳多个部署的VM 12，其中每一VM12独立地执行某些预定功能。例如，被部署到主机14的VM 12中的至少某一些可担当数据服务器，这些VM 12中的至少某一些可担当关于耦合到主机14的网络16的网络服务器，这些VM 12中的至少某一些可担当邮件服务器，且这些VM 12中的至少某一些可执行包括维护功能、数据收集、硬件监控、纠错、文件管理等在内的低级功能。值得注意的是，每一VM 12尽管采用了虚拟形式，但无论从哪点来看都是一计算机器。

主机14本身可以是适当的计算设备，如台式计算机、膝上型计算机、手持式计算机、数据助理、大型计算机、或具有主存一个或多个VM 12所需的功能和容量的任何其它类型的计算设备。然而，在记住每一VM可能需要来自主机14的大量存储器、I/O操作、存储容量以及处理器容量，并且在记住可期望主机14在任一时刻容纳2个、5个、10个、20个或更多VM 12的情况下，主机14可能应具有能够实际上容纳这些VM 12的大量能力和资源。

对于每一物理机器10等，可以理解，每一VM 12最典型地对应于诸如服务器等物理机器10，但是实际上可以对应于任何类型物理计算设备而不背离本发明的精神和范围。由此，除了作为物理机器10的服务器之外，每一VM 12可对应于任何其它类型的应用类型物理机器，包括但不限于，任何维护机器、数据收集机器、硬件监控机器、纠错机器、文件管理机器等等。此外，每一VM 12还可对应于任何子机器级应用程序，包括文字处理程序、电子表格分析程序、邮件应用程序、数据库应用程序、绘图应用程序、内容呈现应用程序等等。

评估虚拟机部署

用户在决定是否虚拟化物理机器10等时一般(1)确定物理机器10是否对于虚拟化是可接受的候选者，以及(2)对于良好的候选者，将物理机器10转换成虚拟机(VM)12。将物理机器10转换成VM12可以用任何适当的方式来执行，而不背离本发明的精神和范围。由于将物理机器10转换成VM 12一般是相关公众已知或应对其是显而易见的，因此其细节除了已经提供的任何细节之外无需在此阐明。

无论如何，一旦已产生了对应于物理机器10的VM 12，则(3)一个或多个候选主机14被标识为其上可用高效和/或另外可接受的方式部署VM的主机14，并且(4)该VM 12然后可被部署到候选主机14中所选的一个。值得注意的是，本发明可用于协助步骤(1)和(3)处执行的决策制定。即，本发明提供了一种可用于基于典型主机14的工作负载的表征以及物理机器10的工作负载的表征来确定物理机器10是否应或能被虚拟化为VM 12并部署到主机14的系统。另外，同一工具可用于同样基于每一候选主机14的工作负载的表征以及VM 12的表征来确定一个或多个候选主机14是否对VM 12是可接受的。

现在转向图3，示出了一种用于执行本发明的系统。在这一系统中，如可看到的，评估器18接收关于候选VM 12以及至少一个候选主机14的模型的数据，以确定每一候选主机14是否具有容纳部署在其上的候选VM 12的容量。注意，在确定物理机器10是否应或能被虚拟化为VM 12并部署到主机14的上下文中，候选VM 12是物理机器10被虚拟化的表征，而单个候选主机14是旨在表征其上将部署VM 12的主机14的复合主机14。注意，根据环境的规定，如此表征的主机14可以是普通主机、最佳可用主机、高平均水平主机等。在确定一个或多个候选主机14对VM 12是否可接受的上下文中，候选VM 12是要被部署到多个候选主机14中的任一个的VM 12。

在任一情况下，评估器18接收关于候选VM 12模型的数据，包括关于候选VM 12的参考处理器配置，以及关于候选VM 12的确定的工作负载表征。这一参考处理器配置例如可以是候选VM 12具有以特定速度利用可用的特定资源来操作的特定处理器。候选VM 12通常具有相关联的模型数据，该模型数据指定了在参考处理器配置的上下文中运行这一VM 12的工作负载所需的容量，以及例如可指定VM 12在特定参考处理器上会引起的处理器利用。

这一工作负载表征可以基于各种因素，并且因此可包括关于候选VM 12的不同资源利用的工作负载的表征，诸如处理器(例如，利用的百分比)、存储器(可用数量、每一单位时间的读写等)、存储容量(可用数量、每一单位时间的读写等)、网络16(可用带宽、每一单位时间的读写等)等等。当然，这一工作负载表征可以基于其它因素而不背离本发明的精神和范围，这些因素包括诸如软件版本、所包括的硬件等非利用因素。

并且，工作负载表征可以在不同方面指定而不背离本发明的精神和范围。就这一点而言，要注意，工作负载可以对不同资源以不同单位来指定。例如，处理器负载可被指定为百分比利用，而网络负载可按照网络通信量以字节/秒来指定。还要注意，存储负载可包括存储吞吐量指定，包括字节数和每一单位时间由VM 12执行的I/O操作。还要注意，网络负载可能不一定被指定为带宽，因为网络通信量可能不取决于带宽。最后注意，工作负载可以按照物理资源方面来指定。然而，无论工作负载是如何表征的，评估器18适当地将如此表征的工作负载转换成服从以下所述的计算的形式。这一转换是相关公众已知或对其应是显而易见的，并因而除所提供的之外，无需在此详细阐明。

可以理解，关于候选VM 12的处理器配置和工作负载表征实际上是虚拟配置和表征，因为候选VM 12是虚拟设备。尽管如此，这一虚拟配置和工作负载表征适用于确定至少关于工作负载表征的因素从每一候选主机14所需的资源。一般而言，在本发明中，评估器18取工作负载的表示作为输入，不论其是候选VM 12还是候选物理机器10的工作负载。在任一情况下，如图3中所见，工作负载根据数据收集器20、数据接口22等所获得的数据而被描述给评估器18。注意，对于图3，这一数据不一定是从导出自候选物理机器10的候选VM 12导出，而是可以改为直接从候选物理机器10导出。

类似地，评估器18还接收关于每一候选主机14的模型数据，包括关于候选主机14的实际处理器配置、以及关于每一候选主机的实际工作负载表征。类似于上文，这一实际处理器配置例如可以是候选主机14具有以特定速度利用在将候选VM 12部署到该候选主机14之前可用的特定资源来操作的特定处理器。此处，实际工作负载表征基于与候选VM 12的工作负载表征相同的因素，并且由此可以包括关于候选主机14的不同资源利用的实际工作负载的表征，诸如处理器、存储器、存储容量、网络16等。

注意，关于每一候选主机14和候选VM 12，关于工作负载表征的因素的至少某些数据可在候选主机14正在操作时、在VM 12正在操作时、在对应于VM 12的物理机器正在操作时等，在历史的基础上通过数据收集器20等来获得。可以理解，这一历史数据收集器20可以用任何适当的方式来操作而不背离本发明的精神和范围。用于收集此类数据的一种方法如下所述。这一历史数据收集器20是相关公众已知或应对其是显而易见的，从而不必在此详细描述。

还要注意，对于每一候选主机14，关于工作负载表征的因素的至少某些实际数据可以在候选主机14正在操作时通过数据接口22等作为当前数据从候选主机14获得。可以理解，这一数据接口22可以用任何适当的方式来操作而不背离本发明的精神和范围。这一接口22是相关公众已知或应对其是显而易见的，从而不必在此详细描述。还要注意，在至少某些情况下，可以采用类似的数据接口22来获得关于候选VM 12的至少某些当前数据。例如，这一接口22可以从对应于候选VM 12的物理机器10，或如果在操作中候选VM 12已经在某一主机14上则从候选VM 12收集这一当前数据。

原则上，在本发明的一个实施例中，评估器18用于输出关于每一候选主机14的评级，该评级表征候选VM 12是否可被部署到这一候选主机14，并且如果是，则候选主机14能够有多好地容纳该候选VM 12。一般而言，这一评级基于配置和工作负载表征来反映候选主机14是否具有容纳部署在其上的候选VM 12的容量，并且如果有，则在相对方面有多少容量。例如，评级可作为从0-5的数字来输出，其中0意味着没有容量，而5意味着最大容量，并且中间值意味着中间相对容量数量。

在本发明的一个实施例中，评估器18基于硬要求和软要求来操作。硬要求被定义为为使候选VM 12被部署到候选主机14必须满足的要求。例如，如果候选VM 12需要候选主机14上的2GB存储空间，而候选主机14仅有1GB可用，则候选VM 12不应被部署到这一候选主机14。一般而言，硬要求基于数据接口22从每一候选主机14获得的实际数据来评估。这些硬要求的示例一般遵循关于上述工作负载因素的容量，且因此可包括但不限于：

-处理器容量—候选主机14必须具有足够百分比的处理器可用性来满足候选VM 12的要求，并且另外，多处理器候选VM 12只能在运行适当版本的虚拟化软件的候选主机14上运行；

-存储容量—候选主机14必须具有足够的空闲存储空间以及相关的存储资源来存储和服务候选VM 12；

-存储器容量—候选主机14必须具有足够的存储器来允许候选VM 12如所部署地运行；以及

-网络容量—候选主机14必须具有足够的网络带宽可用于如候选VM 12所需地访问网络16。

注意，并非以上全部在所有环境中都实际上是硬要求。对于一个示例，如果因缺少足够处理器容量而引起的降低的性能被认为是可接受的，则处理器容量不必是硬要求。对于另一示例，如果因缺少足够网络容量而引起的降低的性能被认为是可接受的，则网络容量同样不必是硬要求。

软要求可被定义为应满足来达到被部署到任何特定候选主机14的候选VM 12的良好或可接受水平的性能的要求。即，软要求应被满足，但是如果不满足，所部署的候选VM 12即使服务水平降低但仍能操作。

在对候选VM 12产生关于每一候选主机14的上述评级之前，转向图4，本发明的一个实施例中的评估器执行以下功能：

-将候选VM 12的处理器利用重新缩放到候选主机14的处理器的等效处理器利用(步骤401)。例如，如果候选VM 12需要其处理器的20％，但是发现候选主机14的处理器更快，则情况可能是候选VM 12改为仅需要该候选主机14的这一处理器的8％。因此，应当理解，重新缩放对于以等效的单位将候选VM 12所需的处理器利用与可从候选主机14获得的处理器利用进行比较是必要的。可以理解，这一重新缩放可以由评估器18以任何适当的方式来执行而不背离本发明的精神和范围。例如，可以参考候选VM 12的处理器和候选主机14的处理器的等效评定。处理器的性能评定可能不是评估器18从数据收集器20接收到的模型数据的一部分。相反，评估器18可以维护包括性能评定的处理器配置的库。如果该库不包含所评估的处理器，则对这一处理器的评定可以使用考虑了库中相似处理器配置的评定的算法来近似。

-考虑虚拟化开销(步骤403)。具体地，当物理机器10被虚拟化为VM12时，可以理解，主机14在容纳VM12时必须具有不仅用于VM 12而且还用于与虚拟化该VM 12相关联的额外工作或“开销”的容量。这一开销在任何VM 12中都是无法避免的，并且是因设备仿真、资源分区和必须花费来实现VM 12的虚拟化的其它资源所引起的。可以理解，开销的数量取决于与候选VM 12相关联的工作负载的类型而变化。例如，如果候选VM 12需要访问网络16，则必须花费开销来将虚拟网络请求转换成实际请求。类似地，如果候选VM 12需要访问存储，则必须花费开销来将盘请求转换成实际请求。无论如何，开销可以由评估器18基于适当的因素来表征，这些因素诸如候选VM 12要执行的工作的类型、所预期的盘请求的数目、所预期的网络请求的数目、所预期的图形请求的数目、存储器访问的数据、处理器异常的数目、运行进程的数目等等。因此，可以理解，考虑开销可以由评估器18以任何适当的方式来执行而不背离本发明的精神和范围。

-在缩放并考虑了开销之后仿真候选VM 12在候选主机14上的运行(步骤405)。具体地，评估器18用至少大致对应于所部署并在候选主机14上操作的的候选VM 12的利用参数来将一“哑”VM 12放置在候选主机14上，以确定该候选主机14是否可接受地容纳这一哑VM 12。执行这一用该哑VM 12的模拟以试图确认候选主机14实际上能够容纳至少如哑VM 12所表示的候选VM 12。本质上，将哑VM 12放置在候选主机14上通过哑VM 12将候选VM12的资源要求与候选主机14上的当前资源利用相组合，以得到因将候选VM12放置在候选主机14上而引起的资源利用。

注意，被放置在候选主机14上的哑VM 12可以被实际地部署，或者可以在概念上部署。特别地，对于后一情况，实际放置/部署哑VM 12可能是不可接受的，因为哑VM 12可采用候选主机14处的实际资源，并且因此可能会影响候选主机14处正在执行实际工作的其它VM 12等。相反，可执行通过计算的概念部署，并且通过这样做，可组合候选VM 12的性能要求和候选主机14的性能特性以反映出在向其部署了该候选VM 12的候选主机14处的利用。

对于上述虚拟化开销，还要注意，由于这一开销非常可变并且取决于候选VM 12的工作负载类型，因此在本发明的一个实施例中可定义一组固定的基准工作负载，对于每一类型的工作负载有一个基准工作负载。这些工作负载类型和对应的基准可包括但不限于：数据库服务器、web服务器和终端服务器。每一工作负载类型具有允许估计与该工作负载类型相关联的处理器、存储器、存储和网络开销的特定表征。一般而言，更多存储密集和网络密集工作负载由于虚拟化这些资源的成本而会招致更多处理器开销。

注意，对虚拟化开销的估计可被进一步细化。具体地，处理器成本可以与网络以及在候选VM 12和候选主机14之间传输的盘IO的单个字节相关联。如果从数据收集器20接收到的模型数据包括盘和网络IO工作负载，则评估器18可以将对于单个字节的处理器成本应用于这一工作负载数据以获得总处理器开销。在处理器成本是从不同于所评估的处理器的处理器获得的情况下，成本可以用与在步骤401处描述的类似的方式来重新缩放。这一重新缩放减少了跨各种处理器配置对虚拟化开销建模所需的工作。

如上所述，评估器18对每一候选主机14的输出是表征候选主机14能有多好地容纳候选VM 12的评级，同时考虑了候选VM 12所需的资源以及在候选主机14处虚拟化候选VM 12所需的开销。在本发明的一个实施例中，这一评级是由评估器18按以下方式计算的。

首先，如果不满足上述任一个硬要求而使得候选主机14没有足够的所需资源可用，则评级为0。此外，如果候选主机14处的候选VM 12对任何资源的使用导致候选主机14超过为这一资源使用所设置的阈值，则评级为0(步骤407)。如将在以下更详细阐明的，候选主机14处的每一资源具有预定的利用阈值，超过该阈值则使用是不推荐的。由此，这一阈值实际上定义了将可被候选主机14用于处理高于预期的使用情形的资源的保留。如果评级因候选VM12导致候选主机14违反了硬要求或阈值而被设为0，则该过程在此停止。否则，该过程通过为该评级计算值来继续(步骤409)。

在本发明的一个实施例中，为候选主机14处的若干资源的每一个计算一子评级(步骤411)。这些资源可以是不背离本发明的精神和范围的任何资源，诸如，例如处理器利用、存储器利用、存储利用、网络利用等等。

对每一资源的子评级是基于为该资源设置的阈值、基于所收集的数据对该资源计算的百分比利用、以及分配给该资源的权重来计算的，如下：

子评级＝(阈值-百分比利用)x权重

阈值和权重可以由管理员等基于任何适当的因素来选择而不背离本发明的精神和范围。阈值是如上所述的阈值，其可被表达为一百分比并且对应于上述为资源定义的保留。这一保留在某种程度上可以是任意地定义的，但是一般应被设为提供在各环境下的额外容量的合理预防。作为一个示例，如果资源是候选主机14处的存储，则保留可被定义为候选主机14处的存储容量的20％，在这一情况下阈值为80％。类似地，例如，15％的保留会将阈值设为85％。权重用于在计算总评级时对资源给予相比于其它资源更多或更少强调。由此，如果所有资源被认为是相等的重要性，则这些资源都被给予相等的权重，例如5。因此，如果一个资源被认为重要性是另一资源的两倍，则该资源可被给予为另一资源两倍的权重，例如分别为6和3。

严格地，对资源的百分比利用是基于由数据收集器20和/或数据接口22(视情况而定)收集的对应数据来计算的，并且之后，如步骤401和403(再次视情况而定)处那样对于开销缩放和/或调整此类数据。如评估器18所执行的计算这一百分比利用可以按任何适当的方式来执行而不背离本发明的精神和范围。一般而言，对于候选主机14的任何特定资源计算的百分比利用表示在其上部署候选VM 12时，以及在候选主机14正在执行在部署候选VM 12之前执行的所有其它功能时，该资源的多少百分比由候选主机14利用。由此，作为一个示例，如果候选主机14在候选VM 12之前正利用可用网络容量的20％，并且如果候选主机14在部署候选VM 12之后被反映出利用这一可用网络容量的45％(即，另外的25％贡献给候选VM 12)，则对候选主机14的网络资源的百分比利用是45％值。

图形上，百分比利用在图5中表示。具体地，如图所示，对于某一特定资源，候选主机在其上部署候选VM 12之前具有被示为25％的预先存在的主机利用，这表示已经被部署到该候选主机14的其它VM 12以及所有其它主机操作。在部署了候选VM 12之后，如图所示，候选VM 12的额外利用被确定为40％，导致65％的总百分比利用。对于这一资源，如图所示，设置了20％的保留，其结果是阈值为80％(100-20)，并且在部署了候选VM 12之后，剩余15％的资源空闲(80-65)。由此，对这一资源的子评级将是80％的阈值减去65％的总利用，即15％的剩余空闲，再乘以为该资源设置的任何权重。因此，总而言之，任何资源的百分比利用最接近地对应于在候选VM 12被部署到具有该资源的候选主机14之后剩余的空闲资源的百分比。

无论如何，一旦对候选主机14的每一考虑的资源计算了子评级，就组合这些子评级以得到对候选主机14的评级(步骤413)，如下：

评级＝子评级之和/子评级权重之和/归一化值

注意，可向对评级的计算加上诸如.5等额外的值以使得该评级从不小于这一附加值。这一评级也可被舍入到最接近的0.5，其结果是0到诸如5等最大值之间的数字。可以理解，归一化值被选为将评级的范围压缩到0和最大值之间。例如，如果子评级之和/子评级权重之和具有最大值和最大评级5，则归一化值为20，即100/5。

当然，对每一候选主机14及其子评级的评级也可用任何其它适当的方式来计算而不背离本发明的精神和范围，当然要假定评级代表了候选主机14能有多好地容纳部署在其上的候选VM 12的合理表示，并且考虑了已经部署到候选主机14的所有其它VM 12以及已经由候选主机14执行的其它操作。例如，尽管此处的评级实际上强调了候选主机14在其上部署了候选VM 12之后将具有多少空闲资源，但是这一评级也可改为强调在候选主机14处使用了多少此类资源。

在评估器18为候选VM 12计算了对每一候选主机14的评级之后，评估器可以将该评级呈现给管理员等(步骤415)，之后管理员可以从进行评级的候选主机14中进行选择(步骤417)。此处注意，管理员可能基于两个部署策略，即负载平衡和资源利用之一来从候选主机14中进行选择。在负载平衡中，管理员试图将候选VM 12部署到在部署之后具有最多资源(即，空闲资源)的候选主机14上，使得最终部署VM 12的所有主机14以平衡的方式大致以相同的负载来进行部署。相反，在资源利用中，管理员试图最大化对每一主机14的使用，并且因此希望将候选VM 12部署到在这一部署之后具有最少资源(即，空闲资源)的候选主机14。

由此，负载平衡试图在部署之后使得所有主机14被均等地利用，而资源利用试图用完一个主机14上的所有可用资源之后再转而开始使用下一主机14。因此，应当理解，由于以上计算的评级强调了候选主机14的空闲资源，因此执行负载平衡的管理员相对而言可能选择最高评级的候选主机14来在其上部署VM 12，该候选主机14按照定义在这一部署之后将具有最多空闲资源。相反，执行资源利用的管理员相对而言可能选择最低非零评级的候选主机14来在其上部署候选VM 12，该候选主机14在这一部署之后根据定义将具有最少的空闲资源。

一旦选择了候选主机14，即可以在所选主机14处可能通过所创建并被部署到所选主机14的保留VM 12来做出资源保留(步骤419)。可以理解，保留VM 12是没有任何实质功能或内容的“外壳”VM 12。这一保留VM 12描述了候选VM 12的硬件配置和资源要求，但省略了候选VM 12的存储器、数据和存储。因此，可以理解，保留VM 12提供了对于候选VM 12的部署实际上是可能的重要验证，尤其是因为某些部署要求可能仅对底层虚拟化软件是已知的而对评估器18是未知的，并且部署要求可能在不同的版本、发布、或不同厂商的虚拟化系统之间是不同的。另外，典型的VM 12可以相对较大，可能在几GB或更多的数量级上，并且将这一VM 12复制到主机14，尤其是通过慢网络16来复制可能即使不是更多时间也要花费数小时。由此，保留VM 12被快得多地部署，且因而用于在候选VM 12实际上正被部署到所选主机14(步骤421)期间保留用于候选VM 12的主机资源。注意，如步骤419处的资源保留也可通过从所选主机14扣除资源使用，使得其它部署将考虑到候选VM 12的部署在资源方面将使用什么来实现。

尽管迄今为止按照个别候选主机14描述了本发明，但是本发明也可按类似的方式对于主机组等来实施。可以理解，主机组是主机14的集合，其中任一主机在特定候选VM 12事实上被部署到该主机组时容纳该特定候选VM 12。然而，注意，对于主机组的资源可用略微不同的方式来表征，诸如，例如基于代表主机组的平均值，或基于主机组的集合表示，或基于组的最少供应的主机14等等。

并且，尽管迄今为止按照被部署到主机14的候选VM 12描述了本发明，但是本发明也可对已经被部署到一个主机14但正被迁移到候选主机14的候选VM 12来实施。可以理解，在这一情况下，发生相同的评估过程，但关于候选VM 12的某些数据可从略微不同的源获得，并且部署候选VM12是通过将候选VM 12从一个主机14迁移到所选主机14来实现的。

类似地，尽管本发明迄今为止是按照个别候选VM 12来描述的，但是本发明也可对于要部署到候选主机14以及候选主机组的多个候选VM 12来实施。多对一部署涉及基于多个VM 12而非仅一个VM的添加对候选主机14的假想利用的评估。因此，应当理解，对于多个候选VM 12的资源被集体表示。

要注意，多对多部署更复杂。执行多对多部署的较不计算密集的方式是简单地选取VM 12的任意排序并基于这一排序来部署。然而，不能实现全局最优部署，因为VM 12的不同排序会导致更好的总部署。可应用试探法来改进排序—例如，排序可以基于如基于各资源利用的加权聚集选择的最大VM 12到最小VM 12。当然，完全最优的解决方案将是尝试VM 12的所有可能排序，然而这一解决方案可能在计算上相当昂贵，并且很大程度上是不必要的，因为上述试探法很可能产生可接受的结果。

如上所述，确定表征候选VM 12对候选主机14的部署的分级的过程不仅可用于已经虚拟化的VM 12，而且还可用于作为虚拟化的候选的物理机器10。由此，单个候选VM 12由评估器18针对一个或多个候选主机14来评估。然而，注意，评估器18还可针对特定候选主机14、针对可用候选主机14的代表、针对多个候选主机14等来评估多个候选VM 12。在前两种情况中，评估器18实际上用于确定多个候选VM 12中的哪一个最适合被部署到候选主机14，而在第三种情况中，评估器18实际上用于确定多个候选VM 12中的哪一个最适合部署到候选主机14中的哪一个。特别地对于前两种情况，评估器18因而可用于从由要被虚拟化并部署到候选主机14的对应的VM 12表示的多个候选物理机器10中进行选择。

用于评估器18的候选VM 12、候选主机14的数据

如上所述，取决于候选VM 12是已经从物理机器10虚拟化还是尚未被虚拟化，被呈现给评估器18并由其使用的关于候选VM 12的数据可从不同的源导出。注意，候选VM 12可以是全新的，并且不基于任何物理机器10，在这一情况下，管理员等可以基于预期的所需资源，包括处理器、存储器、网络和存储资源等，来为这一候选VM 12定义数据。即是说，从物理机器10导出的关于候选VM 12的数据以及关于候选主机14的数据分别可从自物理机器10和候选主机14获取的配置信息和性能数据中导出，以便更准确地向评估器18表示这一候选VM 12和候选主机14。

对于特别地关于VM 12或主机14中的任一个的可用性能数据，这一数据可作为样本等来收集，并且以任何适当的方式通过数据收集器20和数据接口22等聚集，而不背离精神和范围，假定这一聚集特别地产生合理的利用表示。特别地，理解了资源利用一般相对较低但在忙碌时间相对较高之后，平均利用并不是这一利用的特别好的表示。相反，在本发明的一个实施例中，利用被表示为相对较高利用的平均值。因此，聚集采样的数据来产生这一平均较高利用可在多层时间上执行。具体地，在每一层，对采样数据的多个最高值求平均。

例如，转向图6，情况可以是特定利用数据被组织成三层，其中第一、第二和第三层分别表示每小时、每天和每周的数据，其中：

-第一层中的每小时数据被选为利用数据的每小时样本(步骤601)，

-第二层中的每天数据是第一层中的每小时数据的聚集，具体是该每小时数据的三个最高样本的平均值(步骤603)，

-第三层中的每周数据是第二层中的每天数据的聚集，具体是该每天数据的三个最高样本的平均值(步骤605)，以及

-评估器18要采用的数据的最终值是第三层中的每周数据的聚集，具体是这一每周数据的三个最高样本的平均值(步骤607)。

当然，也可采用任何数量的层以及从层到层聚集以产生最终值的任何其它方法，而不背离本发明的精神和范围。

结论

实现结合本发明执行的过程所需的编程相当直接，且应对相关编程公众是显而易见的。因而，这样的编程不附在此。因此，可采用任何特定的编程来实现本发明，而不背离其精神和范围。

在以上描述中，可以看到，本发明包括允许管理员等将物理机器10等部署为主机14上的VM 12的新颖且有用的系统和方法。这一系统和方法高效地将定义的工作负载匹配到一组兼容的物理资源来服务该工作负载，由此促进了考虑到包括联网、存储、处理器能力、存储器等在内的资源要求的兼容的、高效的部署。从而应理解，本发明不限于所公开的具体实施例，而是旨在覆盖落入如由所附权利要求书定义的本发明的精神和范围内的修改。

Claims

1.一种关于候选虚拟机和其上部署所述候选虚拟机的候选主机计算设备的方法，所述方法帮助在考虑了可从所述候选主机计算设备获得的资源以及所述候选虚拟机所需的资源的情况下确定是否将所述候选虚拟机部署到所述候选主机计算设备，所述方法包括：

通过至少模拟用对应于要部署并在所述候选主机计算设备上操作的所述候选虚拟机的利用参数将哑虚拟机放置在所述候选主机计算设备上来模拟所述候选虚拟机在所述候选主机计算设备上的运行，以确定所述候选主机计算设备是否可接受地容纳这一哑虚拟机，由此确认所述候选主机计算设备实际上能容纳至少如所述哑虚拟机所表示的所述候选虚拟机；

在确认所述候选主机计算设备实际上能容纳至少如所述哑虚拟机所表示的所述候选虚拟机后，为可从所述候选主机计算设备获得的若干资源中的每一个计算子评级，所述关于资源的子评级对应于在所述候选虚拟机被部署到所述候选主机计算设备之后空闲的资源的数量；

从所计算的子评级中计算评级以表征所述候选主机计算设备能有多好地容纳所述候选虚拟机；

将关于所述候选主机计算设备的评级呈现给选择器，所述选择器用于基于其评级来确定是否将所述候选虚拟机部署到所述候选主机计算设备；

接收对要在其上部署所述候选虚拟机的候选主机计算设备的选择；

如所述候选虚拟机所需地保留所选主机的资源，直到所述候选虚拟机被部署到所选主机；以及

将所述候选虚拟机部署到所选主机。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择器在所述候选主机计算设备具有相对高的评级的情况下选择所述候选主机计算设备来在其上部署所述候选虚拟机，并且所述选择器试图跨多个主机执行多个虚拟机的负载平衡，其中所述相对高的评级对应于所述候选主机计算设备在其上部署了所述候选虚拟机之后具有相对高数量的剩余资源；以及其中，所述选择器在所述候选主机计算设备具有相对低的、非零评级的情况下选择所述候选主机计算设备来在其上部署所述候选虚拟机，并且所述选择器试图在所述候选主机计算设备上执行多个虚拟机的资源利用，其中所述相对低的评级对应于所述候选主机计算设备在其上部署了所述候选虚拟机之后具有相对低数量的剩余资源。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括基于为每一资源设置的阈值、基于所收集的数据为每一所述资源计算的利用、以及分配给每一所述资源的权重来为每一资源计算子评级，如下：

子评级＝(阈值-利用)x权重

其中所述阈值对应于在所述候选主机计算设备处为所述资源定义的保留以提供对所述资源的容量的预防，其中所述权重对应于每一资源提供对所述资源的相比于其它资源的相对强调，并且其中关于所述资源的利用表示在所述候选虚拟机和任何其它虚拟机被部署在所述候选主机计算设备上时所述资源中的多少由所述候选主机计算设备利用。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用包括在将所述候选虚拟机部署到所述候选主机计算设备上之前预先存在的主机利用，以及在所述候选虚拟机被部署到所述候选主机计算设备之后来自所述候选虚拟机的利用，并且其中所述阈值是除了保留之外的资源的数量。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括从所述子评级和相应权重中计算所述评级，如下：

评级＝子评级之和/子评级权重之和/归一化值

其中所述归一化值被选为将所述评级的范围压缩到0和最大值之间。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源包括处理器利用、存储器利用、存储利用和网络利用。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源包括处理器利用，并且所述方法还包括将所述候选虚拟机的处理器利用重新缩放到所述候选主机计算设备的等价处理器利用。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对至少一个资源考虑关于这一资源的虚拟化开销，其中所述虚拟化开销表示与在所述候选主机计算设备上虚拟化所述候选虚拟机相关联的附加的资源利用。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在关于任何特定资源所述候选主机计算设备没有足够的资源可用的情况下将关于所述候选主机计算设备的评级设为0。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，包括在所述候选主机计算设备处的所述候选虚拟机对特定资源的使用导致所述候选主机计算设备超过为这一资源使用设置的阈值的情况下将关于所述候选主机计算设备的评级设为0。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述候选虚拟机可能被部署到任一所述主机上，所述方法用于帮助在考虑可从每一候选主机计算设备获得的资源以及所述候选虚拟机所需的资源的情况下确定将所述候选虚拟机部署到哪一候选主机计算设备，所述方法包括对每一候选主机计算设备：

为可从所述候选主机计算设备获得的若干资源中的每一个计算子评级，所述关于资源的子评级对应于在所述候选虚拟机被部署到所述候选主机计算设备之后空闲的资源的数量；以及

所述方法还包括将关于每一候选主机计算设备的评级呈现给选择器，所述选择器用于基于其评级来选择所述候选主机计算设备之一以在其上部署所述候选虚拟机。

12.如权利要求1所述的方法，所述主机组是主机的集合，其中任一所述主机在所述候选虚拟机实际上被部署到这一主机组的情况下可容纳所述候选虚拟机。

13.如权利要求1所述的方法，所述多个候选虚拟机中的任一个被部署到所述候选主机计算设备，所述方法用于帮助在考虑了可从所述候选主机计算设备获得的资源以及每一候选虚拟机所需的资源的情况下确定将哪一候选虚拟机部署到所述候选主机计算设备，所述方法包括，对每一候选虚拟机：

所述方法还包括将关于每一候选虚拟机的评级呈现给选择器，所述选择器用于基于其评级来选择要部署到所述候选主机计算设备的所述候选虚拟机之一。

14.如权利要求1所述的方法，所述方法用于帮助在考虑了可从所述候选主机计算设备获得的资源以及所述候选虚拟机所需的资源的情况下确定是否将所述候选物理机器虚拟化为所述候选虚拟机并将所述候选虚拟机部署到所述候选主机计算设备。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括基于对于任何特定资源收集的利用数据来为所述特定资源计算所述子评级，所述利用数据表示在所述候选虚拟机和任何其它虚拟机被部署在所述候选主机计算设备上时所述候选主机计算设备利用了多少资源，并且包括通过以下动作被聚集以强调相对较高的利用的采样数据：

选择第一层中的数据作为所述利用数据的每小时样本；

选择第二层中数据作为通过对这一每小时数据的三个最高样本求平均而从所述第一层的每小时数据聚集的每天数据；

选择第三层中的数据作为通过对这一每天数据的三个最高样本求平均而从所述第二层的每天数据聚集的每周数据；以及

通过对这一每周数据的三个最高样本求平均来计算从所述第三层的每周数据聚集的最终值。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，保留所选主机的资源包括将保留虚拟机部署在所选主机上，所述保留虚拟机是没有实质功能和内容但保持了所述候选虚拟机所需的所选主机的资源直到所述候选虚拟机被部署到所选主机的虚拟机。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述候选虚拟机被部署到另一主机，并且其中部署所述候选虚拟机包括将所述虚拟机从所述另一主机迁移到所选主机。

18.一种关于候选物理机器以及其上部署所述候选物理机器的候选主机计算设备的方法，所述方法用于帮助在考虑可从所述候选主机计算设备获得的资源以及所述候选物理机器所需的资源的情况下确定是否将所述候选物理机器部署到所述候选主机计算设备，所述方法包括：

通过至少模拟用对应于要部署并在所述候选主机计算设备上操作的所述候选物理机器的利用参数将哑物理机器放置在所述候选主机计算设备上来模拟所述候选物理机器在所述候选主机计算设备上的运行，以确定所述候选主机计算设备是否可接受地容纳这一哑物理机器，由此确认所述候选主机计算设备实际上能容纳至少如所述哑物理机器所表示的所述候选物理机器；

在确认所述候选主机计算设备实际上能容纳至少如所述哑物理机器所表示的所述候选物理机器后，为可从所述候选主机计算设备获得的若干资源中的每一个计算子评级，所述关于资源的子评级对应于在所述候选物理机器被部署到所述候选主机计算设备之后空闲的资源的数量；

从所计算的子评级中计算评级以表征所述候选主机计算设备能有多好地容纳所述候选物理机器；

将关于所述候选主机计算设备的评级呈现给选择器，所述选择器用于基于其评级来确定是否将所述候选物理机器部署到所述候选主机计算设备；

接收对要在其上部署所述候选物理机器的候选主机计算设备的选择；

如所述候选物理机器所需地保留所选主机的资源，直到所述候选物理机器被部署到所选主机；以及

将所述候选物理机器作为其虚拟化的版本部署到所选主机。

19.如权利要求18所述的方法，所述多个候选物理机器中的任一个被部署到所述候选主机计算设备，所述方法用于帮助在考虑了可从所述候选主机计算设备获得的资源以及每一候选物理机器所需的资源的情况下确定将哪一候选物理机器部署到所述候选主机计算设备，所述方法包括，对每一候选物理机器：

为可从所述候选主机计算设备获得的若干资源的每一个计算子评级，所述关于资源的子评级对应于在所述候选物理机器被部署到所述候选主机计算设备之后空闲的资源的数量；以及

所述方法还包括将关于每一候选物理机器的评级呈现给选择器，所述选择器用于基于其评级来选择所述候选物理机器之一以部署到所述候选主机计算设备。