CN103164283B - 一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于公开一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统，与现有技术相比，根据用户请求虚拟机的资源消耗类型对虚拟机进行合理的分配，使得虚拟机的资源需求与宿主机的能力达到匹配，提升了虚拟机的运行性能，并优化了集群资源的负载均衡；在虚拟机运行过程中对虚拟机的运行情况实时的监控，适当对分配不均的虚拟机进行重新调度，实现了资源的动态负载均衡；对虚拟机的重新调度选择适当的时机，负载的调整不会影响系统其他部分的正常运行，优化了资源利用的同时也提高了系统的用户体验水平，实现本发明的目的。

Description

一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种资源动态调度管理方法及系统，特别涉及一种适用于云计算的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统。

背景技术

云计算是一种基于互联网的计算新方式，通过互联网上异构、自治的服务为个人和企业用户提供按需即取的计算。而虚拟化就是云计算的基石。虚拟化是以某种用户和应用程序都可以很容易从中获益的方式来表示计算机资源的过程，而不是根据这些资源的实现、地理位置或物理包装的专有方式来表示它们。换句话说，它为数据、计算能力、存储资源以及其他资源提供了一个逻辑视图，而不是物理视图。计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，虚拟化是一个为了简化管理、优化资源的解决方案，可以把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大的资源利用率。

虚拟桌面是近年来兴起的一种新型云计算应用，它在云中为用户提供远程的计算机桌面服务。在基于VDI（Virtual Desktop Infrastructure虚拟桌面基础架构）的虚拟桌面解决方案中，服务提供者在服务器侧为每个用户分配他们专用的虚拟机并在其上部署用户所需的操作系统和应用软件，然后通过桌面显示协议将完整的虚拟机桌面交付给远程的用户使用。

在需求的驱使下，云计算虚拟桌面集群中的虚拟机数量越来也多，就对集群的资源调度提出了新的挑战。在大规模集群中，虚拟机的数量虚拟机的负载会随着用户和应用的需求而经常变化，这就使得静态的资源分配往往会产生资源浪费或资源不足的情况，而人工的动态资源调整会有明显的滞后性。因此，需要进行动态的资源调度。

目前，在虚拟化技术的应用领域，多采用静态的资源分配方法，对负载变化不具有良好的适应性。并且现有的虚拟化资源调度技术没有充分考虑到虚拟机资源需求的类型，从而针对不同类型的虚拟机给出不同的物理资源分配与调度方案。在虚拟机的运行过程中，实际消耗的资源量可能会与预计的有所出入，应该实时监控集群中虚拟机的资源使用情况，并在适当的时机对虚拟机进行迁移以实现更高的虚拟机运行效率与更合理的资源利用率，而现有的虚拟化资源管理方案没有考虑到这一点。

因此，针对上述问题，特别需要一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统，已解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统，针对现有技术的不足，能够在云计算虚拟桌面系统中实现更高的虚拟机运行效率与更合理的资源利用率。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一方面，本发明提供一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理系统，其特征在于，它包括：

一资源请求装置，用于对用户身份合法性，请求资源合法性进行认证，通不过验证的请求将会被拒绝，通过验证的请求将会被发送到资源管理配装置；

一资源管理分配装置，用于管理和监控整个物理资源池的资源变化；将用户资源请求合理的分布到具体的物理服务器上；接收资源使用监控分析装置发送过来的每一台虚拟机的资源使用情况；

一资源使用监控分析装置，用于在虚拟机实际使用过程中，检查虚拟机的运行情况，并记录其资源使用历史记录；在采集了足够多的实际数据之后，将虚拟机的实际使用情况反馈给资源管理分配装置；及

一物理资源池；

所述资源请求装置依次连接所述资源管理分配装置、物理资源池和资源使用监控分析装置，所述资源使用监控分析装置与所述资源管理分配装置互相连接。

在本发明的一个实施例中，所述监控整个物理资源池的资源变化是指监控包括资源总量、已分配资源、已使用资源、空闲资源、每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

在本发明的一个实施例中，将用户资源请求合理的分配到具体的某一台物理服务器上是指资源管理分配装置首先筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表，然后根据用户请求的虚拟机的类型（如CPU消耗型或I/O消耗型）对物理服务器列表按照空闲资源的由多到少排序，选择最优先的物理服务器进行分配。

进一步，所述选择最优先的物理服务器进行分配是指向排序后服务器列表上排名最前的物理服务器发出创建虚拟机请求，如创建成功则返回结果给用户；如创建失败，则通知资源管理分配装置创建失败，所有状态回滚到申请之前的状态。

在本发明的一个实施例中，所述资源管理分配装置接收所述资源使监控分析装置发送过来的每一台虚拟机的实际资源使用情况后，对采集的数据进行分析，若发现实际运行的虚拟机类型与预计的不符，则在合适的时间，对该台虚拟机进行重新调度。

进一步，如果足够长时间运行结果表明，虚拟机的消耗资源和预计严重不符，对虚拟机进行重新调度。

进一步，如果虚拟机消耗的资源已经影响或者部分影响了资源池的资源合理分布，对虚拟机进行重新调度。

进一步，如果选择合适的调度时间，比如系统维护时间，或者在系统负载压力非常小得时候，比如凌晨，对虚拟机进行重新调度。

另一方面，本发明提供一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）用户向服务器请求一台虚拟机，验证用户请求的合法性；

（2）将用户请求的虚拟机根据虚拟机的类型合理地分配到某一台物理服务器上；

（3）监控虚拟机实际使用过程，检查虚拟机运行情况，并记录其资源使用历史记录；

（4）分析虚拟机实际使用资源情况，判定实际运行的虚拟机类型，如与预期不符则对该台虚拟机进行重新调度。

在本发明的一个实施例中，上述步骤（1）进一步包括如下步骤：

1）验证用户身份的合法性；

2）验证请求资源的合法性；

3）通不过验证的请求将会被拒绝，通过验证的进行下一步骤。

在本发明的一个实施例中，上述步骤（2）进一步包括如下步骤：

1）管理和监控整个物理资源池的资源变化；

2）筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表；

3）根据用户请求的虚拟机类型对物理服务器列表按照空闲资源的由多到少排序；

4）选择最优先的物理服务器进行分配。

进一步，所述监控整个物理资源池的资源变化是指监控包括资源总量，已分配资源，已使用资源，空闲资源，每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

进一步，所述用户请求的虚拟机类型是指该虚拟机的资源消耗类型，是I/O消耗型、CPU消耗型、内存消耗型或者带宽消耗型等，由用户自己选择或者系统按照应用类型自动选择。

进一步，所述选择最优先的物理服务器进行分配进一步包括如下步骤：

1）选择排序后服务器列表上排名最前的物理服务器作为宿主机；

2）向该物理服务器发送创建虚拟机的请求；

3）若物理服务器创建虚拟机成功，则返回结果给用户；

4）若失败则将所有状态回滚到申请之前的状态。

在本发明的一个实施例中，上述步骤（4）进一步包括如下步骤：

1）分析虚拟机实际使用资源情况；

2）若足够长时间运行结果表明虚拟机的消耗资源和预计严重不符，且该虚拟机消耗的资源已经影响或者部分影响了资源池的资源合理分布；

3）选择合适的调度时间或在系统负载压力非常小的时候对有需要的虚拟机进行重新调度。

本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法及系统，与有技术相比，根据用户请求虚拟机的资源消耗类型对虚拟机进行合理的分配，使得虚拟机的资源需求与宿主机的能力达到匹配，提升了虚拟机的运行性能，并优化了集群资源的负载均衡；在虚拟机运行过程中对虚拟机的运行情况实时的监控，适当对分配不均的虚拟机进行重新调度，实现了资源的动态负载均衡；对虚拟机的重新调度选择适当的时机，负载的调整不会影响系统其他部分的正常运行，优化了资源利用的同时也提高了系统的用户体验水平，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理系统的结构示意图；

图2为本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法的初始分配流程示意图；

图3为本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法的动态调度流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理系统它包括：

一资源请求装置100，用于对用户身份合法性，请求资源合法性进行认证，通不过验证的请求将会被拒绝，通过验证的请求将会被发送到资源管理分配装置200；

一资源管理分配装置200，用于管理和监控整个物理资源池400的资源变化；将用户资源请求合理的分布到具体的物理服务器上；接收资源使用监控分析装置300发送过来的每一台虚拟机的资源使用情况；

一资源使用监控分析装置300，用于在虚拟机实际使用过程中，检查虚拟机的运行情况，并记录其资源使用历史记录；在采集了足够多的实际数据之后，将虚拟机的实际使用情况反馈给资源管理分配装置200；及

一物理资源池400；

所述资源请求装置100依次连接所述资源管理分配装置200、物理资源池400和资源使用监控分析装置300，所述资源使用监控分析装置300与所述资源管理分配装置200互相连接。

在本发明中，所述物理资源池400的资源使用情况包括资源总量、已分配资源、已使用资源、空闲资源、每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

在本发明中，将用户资源请求合理的分配到具体的某一台物理服务器上是指资源管理分配装置200首先筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表，然后根据用户请求的虚拟机的类型（如CPU消耗型或I/O消耗型）对物理服务器列表按照空闲资源的由多到少排序，选择最优先的物理服务器进行分配。

所述选择最优先的物理服务器进行分配是指向排序后服务器列表上名最前的物理服务器发出创建虚拟机请求，如创建成功则返回结果给用户如创建失败，则通知资源管理分配装置创建失败，所有状态回滚到申请之前的状态。

在本发明中，所述资源管理分配装置200接收所述资源使用监控分析装置300发送过来的每一台虚拟机的实际资源使用情况后，对采集的数据进行分析，若发现实际运行的虚拟机类型与预计的不符，则在合适的时间，对该台虚拟机进行重新调度。

如果足够长时间运行结果表明，虚拟机的消耗资源和预计严重不符，对虚拟机进行重新调度。

如果虚拟机消耗的资源已经影响或者部分影响了资源池的资源合理分布，对虚拟机进行重新调度。

如果选择合适的调度时间，比如系统维护时间，或者在系统负载压力非常小得时候，比如凌晨，对虚拟机进行重新调度。

本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法，它包括如下步骤：

（1）用户向服务器请求一台虚拟机，验证用户请求的合法性；

（2）将用户请求的虚拟机根据虚拟机的类型合理地分配到某一台物理服务器上；

（3）监控虚拟机实际使用过程，检查虚拟机运行情况，并记录其资源使用历史记录；

（4）分析虚拟机实际使用资源情况，判定实际运行的虚拟机类型，如与预期不符则对该台虚拟机进行重新调度。

在本发明中，上述步骤（1）进一步包括如下步骤：

1）验证用户身份的合法性；

2）验证请求资源的合法性；

3）通不过验证的请求将会被拒绝，通过验证的进行下一步骤。

在本发明中，上述步骤（2）进一步包括如下步骤：

1）管理和监控整个物理资源池的资源变化；

2）筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表；

3）根据用户请求的虚拟机类型对物理服务器列表按照空闲资源的由多到少排序；

4）选择最优先的物理服务器进行分配。

进一步，所述监控整个物理资源池的资源变化是指监控包括资源总量，已分配资源，已使用资源，空闲资源，每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

进一步，所述用户请求的虚拟机类型是指该虚拟机的资源消耗类型，是I/O消耗型、CPU消耗型、内存消耗型或者带宽消耗型等，由用户自己选择或者系统按照应用类型自动选择。

进一步，所述选择最优先的物理服务器进行分配进一步包括如下步骤：

1）选择排序后服务器列表上排名最前的物理服务器作为宿主机；

2）向该物理服务器发送创建虚拟机的请求；

3）若物理服务器创建虚拟机成功，则返回结果给用户；

4）若失败则将所有状态回滚到申请之前的状态。

在本发明中，上述步骤（4）进一步包括如下步骤：

1）分析虚拟机实际使用资源情况；

2）若足够长时间运行结果表明虚拟机的消耗资源和预计严重不符，该虚拟机消耗的资源已经影响或者部分影响了资源池的资源合理分布；

3）选择合适的调度时间或在系统负载压力非常小的时候对有需要的虚拟机进行重新调度。

本发明的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法中，当用户向系统申请一台虚拟机时，资源的初始分配流程如图2所示。

步骤S110，用户向系统提交一个申请虚拟机的请求，例如，资源需求为：CPU：1core；内存：4G；带宽：2Mbps。预计资源消耗情况：CPU消耗：0.75core；内存消耗：2G；I/O消耗：30IOPS；带宽消耗：1Mbps。预计类型：CPU消耗类型。

步骤S120，用户的申请首先通过资源请求装置100，资源请求装置100对用户身份合法性，请求资源合法性进行认证；通不过验证的请求将会被拒绝，见步骤S131；通过验证的请求将会被发送到资源管理分配装置200，到步骤S130。

步骤S130到步骤S150，资源管理分配装置200管理和监控着整个物理资源池400的资源变化，包括资源总量，已分配资源，已使用资源，空闲资源，每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

资源管理分配装置200首先筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表。然后因为这个资源请求的是一台CPU消耗类型的虚拟机，所以资源管理分配装置按照CPU消耗最少的顺序将筛选出的物理服务器列表排序。选择第一台CPU消耗最少的物理服务器作为宿主机。并将申请虚拟机的请求发送到该台服务器上。

步骤S160到步骤S170，物理服务器创建虚拟机成功，则返回结果给用户。如果失败，则通知资源管理分配装置创建失败，所有状态回滚到申之前的状态。

在系统正常运行过程中，资源使用监控分析装置300会实时监控每台虚拟机的运行情况，在必要的时候对资源动态的重新调度，动态调度流程如图3所示。

步骤S210，资源使用监控分析装置300负责在虚拟机实际使用过程中，检查虚拟机的运行情况，并记录其资源使用历史记录。资源使用监控分析装置300在采集了足够多的实际数据之后，将虚拟机的实际使用情况反馈给资源管理分配装置200。

步骤S220，资源管理分配装置200接收资源使用监控分析装置300发送过来的每一台虚拟机的资源使用情况，并分析虚拟机的实际资源消耗类型。例如之前例子里请求的虚拟机，最初预计是CPU消耗类型的。结果对资源使用分析得出的结果是IO消耗类型的，该台虚拟机的资源消耗情况为：CPU消耗：0.45core；内存消耗：3G；I/O消耗：100IOPS；带宽消耗：1Mbps。

步骤S230到步骤S250，由于该台虚拟机的实际资源消耗类型与预计的不相符合，所以必要的时候要对它进行重新调度。这个重新发布可以通过虚拟化的热迁移技术实现，但是考虑到热迁移的资源消耗，所以要做到重新调度资源还需要考虑两个前提：1）足够长时间运行结果表明，虚拟机的消耗资源和预计严重不符；2）虚拟机消耗的资源已经影响或者部分影响了资源池的资源合理分布。

步骤S260，在符合上述的所有情况后，就需要对该虚拟机进行重新调度。但是还需要选择合适的调度时间，比如系统维护时间，或者在系统负载压力非常小得时候，比如凌晨。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理系统，其特征在于，它包括：

一资源请求装置，用于对用户身份合法性，请求资源合法性进行认证，通不过验证的请求将会被拒绝，通过验证的请求将会被发送到资源管理分配装置；

一资源管理分配装置，用于管理和监控整个物理资源池的资源变化；将用户资源请求合理的分布到具体的物理服务器上；接收资源使用监控分析装置发送过来的每一台虚拟机的资源使用情况；

一资源使用监控分析装置，用于在虚拟机实际使用过程中，检查虚拟机的运行情况，并记录其资源使用历史记录；在采集了足够多的实际数据之后，将虚拟机的实际使用情况反馈给资源管理分配装置，所述足够多的实际数据是指足够分析虚拟机运行情况的实际数据；及一物理资源池；

所述资源请求装置依次连接所述资源管理分配装置、物理资源池和资源使用监控分析装置，所述资源使用监控分析装置与所述资源管理分配装置互相连接；

所述将用户资源请求合理的分配到具体的某一台物理服务器上是指资源管理分配装置首先筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表，然后根据用户请求的虚拟机的类型对物理服务器列表按照空闲资源的由多到少排序，选择最优先的物理服务器进行分配，所述足够资源是指能够保证用户需求的物理服务器资源。

2.如权利要求1所述的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理系统，其特征在于，所述监控整个物理资源池的资源变化是指监控包括资源总量、已分配资源、已使用资源、空闲资源、每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

3.如权利要求1所述的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理系统，其特征在于，所述选择最优先的物理服务器进行分配是指向排序后服务器列表上排名最前的物理服务器发出创建虚拟机请求，如创建成功则返回结果给用户；如创建失败，则通知资源管理分配装置创建失败，所有状态回滚到申请之前的状态。

4.一种虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)用户向服务器请求一台虚拟机，验证用户请求的合法性；

步骤(1)进一步包括如下步骤：

A)验证用户身份的合法性；

B)验证请求资源的合法性；

C)通不过验证的请求将会被拒绝，通过验证的进行下一步骤；

(2)将用户请求的虚拟机根据虚拟机的类型合理地分配到某一台物理服务器上，具体包括如下步骤：

A)管理和监控整个物理资源池的资源变化；

B)筛选出能够分配出足够资源的物理服务器列表，所述足够资源是指能够保证用户需求的物理服务器资源；

C)根据用户请求的虚拟机类型对物理服务器列表按照空闲资源的由多到少排序；

D)选择最优先的物理服务器进行分配；

(3)监控虚拟机实际使用过程，检查虚拟机运行情况，并记录其资源使用历史记录；

(4)分析虚拟机实际使用资源情况，判定实际运行的虚拟机类型，如与预期不符则对该台虚拟机进行重新调度。

5.如权利要求4所述的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法，其特征在于，所述监控整个物理资源池的资源变化是指监控包括资源总量，已分配资源，已使用资源，空闲资源，每台物理服务器上的物理资源和空闲资源。

6.如权利要求4所述的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法，其特征在于，所述用户请求的虚拟机类型是指该虚拟机的资源消耗类型，是I/O消耗型、CPU消耗型、内存消耗型或者带宽消耗型，由用户自己选择或者系统按照应用类型自动选择。

7.如权利要求4所述的虚拟桌面系统中虚拟化资源动态调度管理方法，其特征在于，所述选择最优先的物理服务器进行分配进一步包括如下步骤：

1)选择排序后服务器列表上排名最前的物理服务器作为宿主机；

2)向该物理服务器发送创建虚拟机的请求；

3)若物理服务器创建虚拟机成功，则返回结果给用户；

4)若失败则将所有状态回滚到申请之前的状态。