CN101458631A - 一种自适应虚拟机调度的方法及计算机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应虚拟机调度的方法及计算机，包括：采样统计模块统计至少二个预定时间段内用户虚拟机GOS向服务虚拟机SOS发送的与I/O请求数量相关的请求数量，求出请求数量变化率；调度参数调整模块根据所述请求数量变化率调整调度参数，得到调整后的调度参数；调度模块根据所述调整后的调度参数求出调度优先级；根据所述调度优先级对所述GOS或所述SOS进行调度。其中，所述调度参数调整模块包括状态判断单元、参数调整单元和调度优先级计算单元。通过前述方案实现对虚拟机系统中各个虚拟机的调度次序的自适应动态调整，从而优化了虚拟机系统的调度过程，提高了虚拟机系统的工作效率。

Description

一种自适应虚拟机调度的方法及计算机

技术领域

本发明主要涉及虚拟机技术领域，尤其涉及一种自适应虚拟机调度的方法及计算机。

背景技术

服务操作系统(SOS，Service Operation System)和用户操作系统(GOS，Guest Operation System)是虚拟机中两种常见的虚拟机操作系统(VOS，VirtualOperation System)。

目前，现有的虚拟机调度方法往往在一个工作周期里为SOS分配较大的运行时间，如最早简单截止时间优先(SEDF，Simple Earliest Deadline First)调度方法；或者在一个工作周期里为SOS与GOS分配相同的运行时间，如多虚拟CPU均衡(CREDIT)调度方法，该方法虽然保证了多个虚拟机操作系统(VOS，Virtual Operation System)之间的公平调度，但没有考虑SOS在虚拟机系统中的特殊性。现有的一些虚拟机调度方法虽然通过调整SOS的调度参数，使SOS的优先级高于GOS的优先级，但仍然不能很好的解决多个VOS之间的调度。

另外，在现有虚拟机环境下，由于GOS并不是直接访问硬盘等真实的硬件设备，而是通过SOS模拟的虚拟设备间接访问真实的硬件设备，因此，为了保证GOS快速有效的访问硬件设备，就需要及时合理地调度SOS，然而目前虚拟机管理器(VMM，Virtual Machine Monitor)所采用的GOS和SOS之间的调度方法并没有充分考虑这一点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种自适应虚拟机调度的方法及计算机，通过该方法及计算机，达到对各个虚拟机的调度次序的进行自适应动态调整，优化虚拟机系统的调度过程和提高虚拟机系统的工作效率的目的。

一方面，提供了一种自适应虚拟机调度的方法，包括：

统计至少二个预定时间段内用户操作系统GOS向服务操作系统SOS发送的与I/O请求数量相关的请求数量，求出请求数量变化率；

根据所述请求数量变化率调整调度参数，得到调整后的调度参数；

根据所述调整后的调度参数求出调度优先级；

根据所述调度优先级对所述GOS或所述SOS进行调度。

该方法所述根据所述请求数量变化率调整调度参数为：

设定预定调度门限值，判断所述请求数量变化率是否小于预定调度门限值，如果是，根据所述请求数量变化率以慢响应方式调整调度参数；否则，根据所述请求数量变化率以快响应方式调整调度参数。

该方法中，

所述以慢响应方式调整调度参数为：保存每个预定时间段内的所述请求数量变化率，求出多个预定时间段内的请求数量变化率的平均值，根据所述请求数量变化率的平均值调整调度参数；

所述以快响应方式调整调度参数为：根据单个预定时间段内的所述请求数量变化率调整调度参数。

该方法所述根据所述请求数量变化率调整调度参数包括：

设定预定变化率门限值，通过判断所述请求数量变化率是否大于预定变化率门限值确定所述GOS或所述SOS的工作状态，根据所述GOS或所述SOS的工作状态调整调度参数；

所述请求数量变化率为多个预定时间段内的请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的请求数量变化率。

该方法所述GOS或所述SOS的工作状态包括I/O密集操作状态和CPU密集操作状态；

当所述请求数量变化率大于预定变化率门限值时，确定所述GOS或所述SOS处于所述I/O密集操作状态；

当所述请求数量变化率小于或等于预定变化率门限值时，确定所述GOS或所述SOS处于所述CPU密集操作状态。

该方法所述调度参数包括权重参数、时间片和CPU分配比例参数。

另一方面，还提供了一种计算机，包括GOS、SOS和虚拟机管理器，其中，

所述虚拟机管理器包括：

采样统计模块，用于统计至少二个预定时间段内所述GOS向所述SOS发送的与I/O请求数量相关的请求数量，求出请求数量变化率；

调度参数调整模块，用于根据所述请求数量变化率调整调度参数，得到调整后的调度参数，并根据所述调整后的调度参数求出调度优先级；

调度模块，用于根据所述调度优先级对所述GOS或所述SOS进行调度。

该计算机所述虚拟机管理器包括：

响应调整模块，用于设定预定调度门限值，判断所述请求数量变化率是否小于预定调度门限值，如果是，进行慢响应方式调整；否则，进行快响应方式调整。

该计算机所述响应调整模块包括：

慢响应调整单元，用于保存每个预定时间段内的请求数量变化率，对多个预定时间段内的请求数量变化率进行求平均值计算，将求出的请求数量变化率平均值发送给所述调度参数调整模块；

快响应调整单元，用于直接将单个预定时间段内的请求数量变化率发送给所述调度参数调整模块。

该计算机所述调度参数调整模块包括：

状态判断单元，用于设定预定变化率门限值，判断多个预定时间段内的I/O请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的I/O请求数量变化率是否大于所述预定变化率门限值，如果是，则确定所述GOS或所述SOS处于所述I/O密集操作状态；否则，确定所述GOS或所述SOS处于所述CPU密集操作状态；

参数调整单元，用于根据所述GOS或所述SOS工作状态调整所述调度参数。

该计算机所述调度参数调整模块包括：

调度优先级计算单元，用于根据所述调整后的调度参数求出所述GOS或所述SOS的调度优先级。

本发明的实施例所述的自适应虚拟机调度的方法及计算机，通过统计预定时间段内GOS对SOS的请求信息变化率，根据不同的请求状态采取不同的虚拟机参数调整策略，实现对虚拟机系统中各个虚拟机的调度次序的自适应动态调整，从而优化了虚拟机系统的调度过程，提高了虚拟机系统的工作效率。

附图说明

图1为本发明第一具体实施例中自适应动态虚拟机调度装置的结构框图；

图2为本发明第一具体实施例中自适应动态虚拟机调度方法的流程图；

图3为本发明第二具体实施例中自适应动态虚拟机调度装置的结构框图；

图4为本发明第二具体实施例中自适应动态虚拟机调度方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施例。

图1为本发明第一具体实施例中自适应动态虚拟机调度装置的结构框图，图中虚拟机管理器包括采样统计模块101、调度参数调整模块102、调度模块103。其中，

采样统计模块101，用于统计至少二个预定时间段内GOS向SOS发送的I/O请求数量，根据当前时间段的I/O请求数量和上一时间段的I/O请求数量求出当前时间段的求出当前时间段的I/O请求数量变化率。

调度参数调整模块102，用于根据当前时间段的I/O请求数量变化率确定GOS或SOS的工作状态后，动态调整GOS或SOS的调度参数，得到调整后的调度参数，并根据调整后的调度参数求出GOS或SOS的调度优先级。

调度参数调整模块102包括状态判断单元1021、参数调整单元1022、调度优先级计算单元1023。其中，

状态判断单元1021，用于设定预定变化率门限值，判断当前时间段的I/O请求数量变化率是否大于预定变化率门限值，如果是，则确定GOS或SOS处于I/O密集操作状态；否则，确定GOS或SOS处于CPU密集操作状态。

参数调整单元1022，用于根据状态判断单元1021确定GOS或SOS的工作状态调整GOS或SOS的调度参数。

调度参数包括：权重参数、时间片、CPU分配比例参数(CAP)等。在调整调度参数过程中，既可以调整GOS的调度参数，也可以调整SOS的调度参数，还可以同时调整GOS和SOS的调度参数。

调度优先级计算单元1023，用于根据参数调整单元1022调整后的调度参数求出GOS或SOS的调度优先级。

调度模块103，用于根据调度优先级对GOS或SOS进行调度，将CPU合理地分配给GOS或SOS。

图2为本发明第一具体实施例中自适应动态虚拟机调度方法的流程图，具体步骤如下：

步骤201，虚拟机管理器统计至少二个预定时间段内GOS向SOS发送的I/O请求数量，根据当前时间段的I/O请求数量和上一时间段的I/O请求数量求出当前时间段的I/O请求数量变化率，进入步骤202。

步骤202，虚拟机管理器根据当前时间段的I/O请求数量变化率调整GOS或SOS的调度参数，得到调整后的调度参数，进入步骤203。

在步骤202中，虚拟机管理器设定预定变化率门限值，判断当前时间段的I/O请求数量变化率是否大于预定变化率门限值，如果是，则确定GOS或SOS处于I/O密集操作状态；否则，确定GOS或SOS处于CPU密集操作状态。GOS或SOS的调度参数包括：权重参数、时间片、CPU分配比例参数等。根据GOS的工作状态对GOS或SOS的权重参数进行调整，具体叙述如下：

在GOS处于I/O密集操作状态下，虚拟机管理器降低GOS的权重参数，或相应提高SOS的权重参数；

在GOS处于CPU密集操作状态下，虚拟机管理器将提高GOS的权重参数，或相应降低SOS的权重参数。

步骤203，虚拟机管理器根据调整后的GOS或SOS的调度参数求出GOS或SOS的调度优先级，进入步骤204。

步骤204，虚拟机管理器根据GOS或SOS的调度优先级对GOS或SOS进行调度。

在步骤204中，虚拟机管理器按照调度优先级的高低为GOS或SOS分配CPU。

图3为本发明第二具体实施例中自适应动态虚拟机调度装置的结构框图，图中包括采样统计模块301、响应调整模块302、调度参数调整模块303和调度模块304。其中，

采样统计模块301，用于统计至少二个预定时间段内GOS向SOS发送的I/O请求数量，根据当前时间段的I/O请求数量和上一时间段的I/O请求数量求出当前时间段的求出当前时间段的I/O请求数量变化率。

响应调整模块302，用于判断当前时间段的I/O请求数量变化率是否小于预定调度门限值，如果是，进行慢响应方式调整；否则，进行快响应方式调整。

响应调整模块302包括：

慢响应调整单元3021，用于保存每个预定时间段内的I/O请求数量变化率，对多个预定时间段内的I/O请求数量变化率进行求平均值计算，将求出的I/O请求数量变化率平均值发送给调度参数调整模块303。

快响应调整单元3022，用于直接将单个预定时间段内的I/O请求数量变化率发送给调度参数调整模块303。

调度参数调整模块303，用于根据多个预定时间段内的I/O请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的I/O请求数量变化率确定GOS或SOS的工作状态后，动态调整GOS或SOS的调度参数，得到调整后的调度参数，并根据调整后的调度参数求出GOS或SOS的调度优先级。

调度参数调整模块303包括状态判断单元3031、参数调整单元3032、调度优先级计算单元3033。其中，

状态判断单元3031，用于设定预定变化率门限值，判断多个预定时间段内的I/O请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的I/O请求数量变化率是否大于预定变化率门限值，如果是，则确定GOS或SOS处于I/O密集操作状态；否则，确定GOS或SOS处于CPU密集操作状态。

参数调整单元3032，用于根据状态判断单元3031确定GOS或SOS的工作状态调整GOS或SOS的调度参数。

调度参数包括：权重参数、时间片、CPU分配比例参数等。在调整调度参数过程中，既可以调整GOS的调度参数，也可以调整SOS的调度参数，还可以同时调整GOS和SOS的调度参数。

调度优先级计算单元3033，用于根据参数调整单元3032调整后的调度参数求出GOS或SOS的调度优先级。

调度模块304，用于根据调度优先级对GOS或SOS进行调度，将CPU合理地分配给GOS或SOS。

图4为本发明第二具体实施例中自适应动态虚拟机调度方法的流程图，具体实施步骤如下：

步骤401，虚拟机管理器统计至少二个预定时间段内GOS向SOS发送的I/O请求数量，根据当前时间段的I/O请求数量和上一时间段的I/O请求数量求出当前时间段的I/O请求数量变化率，进入步骤402。

步骤402，虚拟机管理器设定预定调度门限值，判断当前时间段的I/O请求数量变化率是否小于预定调度门限值，如果是，进入步骤403；否则，进入步骤404。

步骤403，虚拟机管理器保存每个预定时间段内的I/O请求数量变化率，对多个预定时间段内的I/O请求数量变化率进行求平均值计算，求出I/O请求数量变化率平均值，进入步骤404。

步骤404，虚拟机管理器根据多个预定时间段内的I/O请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的I/O请求数量变化率调整GOS或SOS的调度参数，得到调整后的调度参数，进入步骤405。

在步骤404中，虚拟机管理器设定预定变化率门限值，判断I/O请求数量变化率是否大于预定变化率门限值，如果是，则确定GOS处于I/O密集操作状态；否则，确定GOS处于CPU密集操作状态。GOS或SOS的调度参数包括：权重参数、时间片、CPU分配比例参数等。根据GOS或SOS的工作状态对GOS或SOS的权重参数进行调整，具体叙述如下：

在GOS处于I/O密集操作状态下，虚拟机管理器降低GOS的权重参数，或相应提高SOS的权重参数；

在GOS处于CPU密集操作状态下，虚拟机管理器将提高GOS的权重参数，或相应降低SOS的权重参数。

步骤405，虚拟机管理器根据调整后的GOS或SOS的调度参数求出GOS或SOS的调度优先级，进入步骤406。

步骤406，虚拟机管理器根据GOS或SOS的调度优先级对GOS或SOS进行调度。

在步骤406中，虚拟机管理器按照调度优先级的高低为GOS或SOS分配CPU。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种自适应虚拟机调度的方法，其特征在于，包括：

统计至少二个预定时间段内用户操作系统GOS向服务操作系统SOS发送的与I/O请求数量相关的请求数量，求出请求数量变化率；

根据所述请求数量变化率调整调度参数，得到调整后的调度参数；

根据所述调整后的调度参数求出调度优先级；

根据所述调度优先级对所述GOS或所述SOS进行调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述请求数量变化率调整调度参数为：

设定预定调度门限值，判断所述请求数量变化率是否小于预定调度门限值，如果是，根据所述请求数量变化率以慢响应方式调整调度参数；否则，根据所述请求数量变化率以快响应方式调整调度参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述以慢响应方式调整调度参数为：保存每个预定时间段内的所述请求数量变化率，求出多个预定时间段内的请求数量变化率的平均值，根据所述请求数量变化率的平均值调整调度参数；

所述以快响应方式调整调度参数为：根据单个预定时间段内的所述请求数量变化率调整调度参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述请求数量变化率调整调度参数包括：

设定预定变化率门限值，通过判断所述请求数量变化率是否大于预定变化率门限值确定所述GOS或所述SOS的工作状态，根据所述GOS或所述SOS的工作状态调整调度参数；

所述请求数量变化率为多个预定时间段内的请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的请求数量变化率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述GOS或所述SOS的工作状态包括I/O密集操作状态和CPU密集操作状态；

当所述请求数量变化率大于预定变化率门限值时，确定所述GOS或所述SOS处于所述I/O密集操作状态；

当所述请求数量变化率小于或等于预定变化率门限值时，确定所述GOS或所述SOS处于所述CPU密集操作状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度参数包括权重参数、时间片和CPU分配比例参数。

7.一种计算机，包括GOS、SOS和虚拟机管理器，其特征在于，

所述虚拟机管理器包括：

采样统计模块，用于统计至少二个预定时间段内所述GOS向所述SOS发送的与I/O请求数量相关的请求数量，求出请求数量变化率；

调度参数调整模块，用于根据所述请求数量变化率调整调度参数，得到调整后的调度参数，并根据所述调整后的调度参数求出调度优先级；

调度模块，用于根据所述调度优先级对所述GOS或所述SOS进行调度。

8.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述虚拟机管理器包括：

响应调整模块，用于设定预定调度门限值，判断所述请求数量变化率是否小于预定调度门限值，如果是，进行慢响应方式调整；否则，进行快响应方式调整。

9.根据权利要求8所述的计算机，其特征在于，所述响应调整模块包括：

慢响应调整单元，用于保存每个预定时间段内的请求数量变化率，对多个预定时间段内的请求数量变化率进行求平均值计算，将求出的请求数量变化率平均值发送给所述调度参数调整模块；

快响应调整单元，用于直接将单个预定时间段内的请求数量变化率发送给所述调度参数调整模块。

10.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述调度参数调整模块包括：

状态判断单元，用于设定预定变化率门限值，判断多个预定时间段内的I/O请求数量变化率的平均值或单个预定时间段内的I/O请求数量变化率是否大于所述预定变化率门限值，如果是，则确定所述GOS或所述SOS处于所述I/O密集操作状态；否则，确定所述GOS或所述SOS处于所述CPU密集操作状态；

参数调整单元，用于根据所述GOS或所述SOS工作状态调整所述调度参数。

11.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述调度参数调整模块包括：

调度优先级计算单元，用于根据所述调整后的调度参数求出所述GOS或所述SOS的调度优先级。

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