CN102629154A - 利用动态虚拟化技术减少大量空闲桌面pc能源消耗的方法 - Google Patents

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夏虞斌
陈海波
臧斌宇
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Fudan University
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本发明属于计算机操作系统技术领域，具体为一种利用动态虚拟化技术减少大量空闲桌面PC能源消耗的方法。本发明具体步骤为：通过按需虚拟化，在系统空闲时动态插入虚拟监控层，从而支持系统在线迁移；将桌面系统迁移到公共虚拟机服务器，并将桌面PC关闭以节约能耗；在桌面PC重新开启后，将系统从公共虚拟机服务器重新在线迁移回桌面PC，并将桌面PC的虚拟机监控层动态卸载，使其恢复正常运行。本方法可以通过关闭大量处于空闲状态的桌面PC减少能源消耗，同时又通过公共虚拟机服务器的整合保证其可响应性，从而在保证系统可用性的前提下降低系统的整体能耗。

Description

利用动态虚拟化技术减少大量空闲桌面PC能源消耗的方法
技术领域
本发明属于计算机操作系统技术领域，具体为一种利用动态虚拟化技术减少大量空闲桌面PC能源消耗的方法。
 背景技术
当今世界，能源存储总量日益减少，而世界能源的消耗总量却与日俱增，使得节能技术越来越受到人们的重视。随着科学技术的不断发展，计算机的普及程度越来越高，其制造成本越来越低廉，公司、学校等组织机构都有大量的桌面PC。这些桌面PC的使用时间集中在上班工作时间，下班时间尤其是夜间使用率则大大降低。用户在离开办公环境时，通常不会主动关闭其计算机。这是因为关闭/重新启动计算机会导致当前运行的程序也一起重启；而用户从其自身角度出发，为保证工作的方便性，期望第二天上班时能够迅速继续前一天的工作会话，所以会选择不主动将计算机关闭。这导致大部分情况下，这些计算机系统都处于闲置状态。
在当前桌面PC的电源管理机制下，只有当计算机中没有活跃的工作任务时，才会进入睡眠模式。然而有以下几种情况会导致计算机无法进入低功耗状态：第一，计算机中的某些软件（如一些安全插件）会定期的运行，操作系统侦测到其运行后判断系统当前不满足睡眠的条件；第二，用户可能将一些需要较长处理时间的计算任务留在夜间进行，因此计算机处于半活跃状态；第三，在一些较为紧急的情况下，用户可能随时通过VPN等方式远程登录到办公室的桌面PC，进行资料查询、业务处理等工作，这要求计算机时刻处于可响应状态。这些情况导致桌面计算机虽然大部分时间处于闲置状态，却无法进入睡眠模式而降低功耗。
公司、政府、学校等机构都拥有大量的桌面PC，其规模甚至达到数以百万计。如此大量的桌面PC对能源的消耗非常高，因此如何降低桌面PC的能耗成为了一个重要的课题。本专利所描述的节能方法，能够通过降低桌面PC长时间空闲状态下的能耗，从而为节能事业做出贡献。
近年来基于虚拟化的计算整合技术的出现和流行为这一问题的改善带来了机遇。通过将多台计算机的负载，通过在线迁移方式运行在一台计算机上，同时关闭原来的多台计算机，可以有效降低系统的整体能耗，同时保证桌面PC中原本运行的计算任务不间断运行，并保持响应。然而，现有的虚拟化技术要求虚拟机监控器始终运行在桌面PC中，这样一方面会降低正常运行的性能，同时也会导致不必要的功耗损失。
发明内容
本发明的目的在于提出一种既能保证系统的可用性，又能减少大量空闲桌面PC能源消耗的方法。 
本发明提出的减少大量空闲桌面PC能源消耗的方法，利用了动态虚拟化与在线迁移技术，即当计算机系统长时间处于负载较小的情况下，使用动态虚拟化与在线迁移的方法，将多台桌面PC整合到少数几台公共虚拟机服务器，从而减少系统整体的能源消耗。具体说来，本发明在操作系统从桌面PC在线迁移到虚拟机服务器之前，在桌面PC端动态插入虚拟机监控层，在系统从虚拟机服务器迁移回桌面PC后动态卸载虚拟机监控层，从而保证正常运行时不会带来额外的负载。其步骤是：
首先，在操作系统运行时，对操作系统的负载进行监测，当监测到计算机系统长时间处于负载较小的状态时，通过动态虚拟化的方式插入虚拟机监控器层，从而支持系统在线迁移；
其次，当虚拟机监控器层插入后，将客户操作系统在线迁移到公共的虚拟机服务器，并将桌面PC关闭，以节约能耗；
然后，在桌面PC重新开启后，将操作系统从公共虚拟机服务器重新在线迁移回桌面PC，
并将桌面PC的虚拟机监控层动态卸载，使其恢复正常运行。
本发明方法可以通过关闭大量处于空闲状态的桌面PC减少能源消耗，同时又通过公共虚拟机服务器的整合保证其可响应性，从而在保证系统可用性的前提下降低系统的整体能耗。
附图说明
图1为虚拟机监控器动态加载示意图。
图2为虚拟机监控器动态卸载示意图。
图3为桌面PC在线迁移架构示意图。
图4为桌面PC在线迁移流程示意图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行进一步说明。
当前，许多公司与机构均拥有大量的桌面PC用于办公自动化等日常工作，其中大部分PC在夜间均处于开机闲置状态，这些闲置的桌面PC成为机构整体系统能耗的重要组成部分。通过采用本发明，不需要修改已有的桌面PC的操作系统与应用程序，只需安装动态虚拟机监控器即完成部署。在夜间或周末等非工作时间，当桌面PC一定时间处于非工作状态，则动态加载虚拟机监控器，将正在运行的操作系统与应用程序进行虚拟化。然后将虚拟机通过动态在线迁移技术整体迁移到公共服务器中，迁移完毕后关闭桌面PC进入休眠模式以节约能耗。在工作时间开始之前，首先通过远程唤醒方式启动桌面PC，此时桌面PC依然运行虚拟机监控器。然后将运行在公共服务器上的虚拟机整体在线迁移至原来运行的桌面PC中，并在桌面PC端动态卸载虚拟机监控器，使操作系统与应用程序重新运行直接在物理硬件上，恢复原有的计算能力与计算性能。
公共虚拟机服务器的选择依赖于其上同时运行的虚拟机数量，由于空闲桌面PC大部分负载非常小，通常一台多核服务器可同时运行数十台甚至上百台桌面PC的负载。该方法可以通过关闭大量处于空闲状态的桌面PC减少能源消耗，同时又通过公共虚拟机服务器的整合保证其可响应性。从而在保证系统的可用性的前提下降低系统的整体能耗。

Claims (1)

1. 一种利用动态虚拟化技术减少大量空闲桌面PC能源消耗的方法，其特征在于具体步骤为：
首先，在操作系统运行时，对操作系统的负载进行监测，当监测到计算机系统长时间处于负载较小的状态时，通过动态虚拟化的方式插入虚拟机监控器层，从而支持系统在线迁移；
其次，当虚拟机监控器层插入后，将客户操作系统在线迁移到公共的虚拟机服务器，并将桌面PC关闭，以节约能耗；
然后，在桌面PC重新开启后，将操作系统从公共虚拟机服务器重新在线迁移回桌面PC，并将桌面PC的虚拟机监控层动态卸载，使其恢复正常运行。
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