CN103455486B

CN103455486B - 安置数据库的方法和系统

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Publication number: CN103455486B
Application number: CN201210169518.9A
Authority: CN
Inventors: 余涛; 邱杰; B·赖因瓦尔德; 支雷; 王启荣
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: US20130325906A1; CN103455486A; US9483503B2

Abstract

本发明的实施方式总体上涉及数据库的处理，进一步本发明的实施方式涉及安置数据库的方法和系统。本发明提供了一种安置数据库的方法系统。具体而言所述方法包括接收建立新数据库的请求；根据所述资源需求以及虚拟机中的剩余资源确定是否需要在虚拟机之间进行现有数据库的迁移；响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划；以及执行所述数据库安置计划。本发明可以有助于数据库服务提供者在数据库提供过程中通过数据库迁移对数据库的布局进行优化。

Description

安置数据库的方法和系统

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及数据库的处理，进一步本发明的实施方式涉及安置数据库的方法和系统。

背景技术

数据库服务是一项新兴的产业与技术。在数据库服务中数据库请求者（即用户）不需要对数据库进行维护，不用担心数据库的可用性与安全性，只需按需付费，节约用户成本。目前的数据库服务者通常为一个数据库请求建立一个虚拟机（Virtual Machine,VM），虚拟机不能在不同的用户间进行共享，造成虚拟机资源的浪费和成本的提高。

发明内容

如果要用一个虚拟机（VM）支持多个数据库，就涉及数据库安置的问题，但是对于数据库服务提供者而言无法预测到接下来的数据库请求的内容，所以无法在一开始就对数据库进行合理布局（比如只能按顺序在虚拟机中安置数据库，当一个虚拟机中的资源不够安置新的数据库时，则需要为新的数据库请求创建新虚拟机）。这样势必还会造成资源的浪费，因为每个虚拟机的资源都难以被最大程度的利用。比如，某个虚拟机的剩余存储大小为12GB，但是新数据库请求所需要的存储大小为20GB，那么必须为这个新的数据库请求创建新虚拟机，而现有虚拟机中剩余的12GB存储资源可能就被浪费了。

本发明的发明人发现，为了对数据库在虚拟机上的布局进行合理安排，需要在服务提供的过程中对数据库进行不断迁移，从而使得数据库在虚拟机上的布局更加合理，资源的利用率更高。与应用程序的迁移不同，数据库的迁移成本主要取决于其所占的存储大小等因素。也就是说数据库的迁移成本根据各个数据库的情况（比如根据不同的存储大小）可能相差很大。本发明的发明人发现，为了选择合适的迁移方案，需要在确定迁移方案中考虑迁移成本的限制，这样才能确定适合迁移的数据库实现数据库布局的优化。

因此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种数据库安置方法和一种数据库安置系统。

具体而言，本发明提供了一种安置数据库的方法，包括：接收建立新数据库的请求，其中所述请求中包括新数据库的资源需求；根据所述资源需求以及现有虚拟机中的剩余资源确定是否需要在所述现有虚拟机之间进行现有数据库的迁移；响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划；以及执行所述数据库安置计划。

本发明还提供了一种安置数据库的系统，包括：接收装置，被配置为接收建立新数据库的请求，其中所述请求中包括新数据库的资源需求；第一确定装置，被配置为根据所述资源需求以及现有虚拟机中的剩余资源确定是否需要在所述现有虚拟机之间进行现有数据库的迁移；第二确定装置，被配置为响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划；以及执行装置，被配置为执行所述数据库安置计划。

采用上述数据库安置方法或数据库安置系统可以有助于数据库服务提供者在数据库提供过程中通过数据库迁移对数据库的布局进行优化，并且本发明的数据库安置方案的确定过程中考虑了迁移成本，从而提供了成本可控的数据库安置计划。

在后文的具体实施方式中，将结合更具体的实施例对本发明的上述或者其它优势进行详细说明。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1表示根据本发明一实施例的云计算节点。

图2表示根据本发明一实施例的云计算环境。

图3表示根据本发明一实施例的抽象模型层。

图4表示根据本发明一实施例的安置数据库的方法流程图。

图5表示根据本发明一实施例的接收创建新数据库的请求的数据库服务提供系统的系统框图。

图6表示根据本发明一实施例的确定数据库安置计划的方法流程图。

图7表示根据本发明一实施例的安置数据库的系统的框图。

图8表示根据本发明一实施例的第二确定装置的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

首先应当理解，尽管本公开包括关于云计算的详细描述，但其中记载的技术方案的实现却不限于云计算环境，而是能够结合现在已知或以后开发的任何其它类型的计算环境而实现。

云计算是一种服务交付模式，用于对共享的可配置计算资源池进行方便、按需的网络访问。可配置计算资源是能够以最小的管理成本或与服务提供者进行最少的交互就能快速部署和释放的资源，例如可以是网络、网络带宽、服务器、处理、内存、存储、应用、虚拟机和服务。这种云模式可以包括至少五个特征、至少三个服务模型和至少四个部署模型。

特征包括：

按需自助式服务：云的消费者在无需与服务提供者进行人为交互的情况下能够单方面自动地按需部署诸如服务器时间和网络存储等的计算能力。

广泛的网络接入：计算能力可以通过标准机制在网络上获取，这种标准机制促进了通过不同种类的瘦客户机平台或厚客户机平台（例如移动电话、膝上型电脑、个人数字助理PDA）对云的使用。

资源池：提供者的计算资源被归入资源池并通过多租户（multi-tenant）模式服务于多重消费者，其中按需将不同的实体资源和虚拟资源动态地分配和再分配。一般情况下，消费者不能控制或甚至并不知晓所提供的资源的确切位置，但可以在较高抽象程度上指定位置（例如国家、州或数据中心），因此具有位置无关性。

迅速弹性：能够迅速、有弹性地（有时是自动地）部署计算能力，以实现快速扩展，并且能迅速释放来快速缩小。在消费者看来，用于部署的可用计算能力往往显得是无限的，并能在任意时候都能获取任意数量的计算能力。

可测量的服务：云系统通过利用适于服务类型（例如存储、处理、带宽和活跃用户帐号）的某种抽象程度的计量能力，自动地控制和优化资源效用。可以监测、控制和报告资源使用情况，为服务提供者和消费者双方提供透明度。

服务模型如下：

软件即服务(SaaS)：向消费者提供的能力是使用提供者在云基础架构上运行的应用。可以通过诸如网络浏览器的瘦客户机接口（例如基于网络的电子邮件）从各种客户机设备访问应用。除了有限的特定于用户的应用配置设置外，消费者既不管理也不控制包括网络、服务器、操作系统、存储、乃至单个应用能力等的底层云基础架构。

平台即服务(PaaS)：向消费者提供的能力是在云基础架构上部署消费者创建或获得的应用，这些应用利用提供者支持的程序设计语言和工具创建。消费者既不管理也不控制包括网络、服务器、操作系统或存储的底层云基础架构，但对其部署的应用具有控制权，对应用托管环境配置可能也具有控制权。

基础架构即服务（IaaS）：向消费者提供的能力是消费者能够在其中部署并运行包括操作系统和应用的任意软件的处理、存储、网络和其他基础计算资源。消费者既不管理也不控制底层的云基础架构，但是对操作系统、存储和其部署的应用具有控制权，对选择的网络组件（例如主机防火墙）可能具有有限的控制权。

部署模型如下：

私有云：云基础架构单独为某个组织运行。云基础架构可以由该组织或第三方管理并且可以存在于该组织内部或外部。

共同体云：云基础架构被若干组织共享并支持有共同利害关系（例如任务使命、安全要求、政策和合规考虑）的特定共同体。共同体云可以由共同体内的多个组织或第三方管理并且可以存在于该共同体内部或外部。

公共云：云基础架构向公众或大型产业群提供并由出售云服务的组织拥有。

混合云：云基础架构由两个或更多部署模型的云（私有云、共同体云或公共云）组成，这些云依然是独特的实体，但是通过使数据和应用能够移植的标准化技术或私有技术（例如用于云之间的负载平衡的云突发流量分担技术）绑定在一起。

云计算环境是面向服务的，特点集中在无状态性、低耦合性、模块性和语意的互操作性。云计算的核心是包含互连节点网络的基础架构。

现在参考图1，其中显示了云计算节点的一个例子。图1显示的云计算节点10仅仅是适合的云计算节点的一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。总之，云计算节点10能够被用来实现和/或执行以上所述的任何功能。

云计算节点10具有计算机系统/服务器12，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。众所周知，适于与计算机系统/服务器12一起操作的计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任意系统的分布式云计算技术环境，等等。

计算机系统/服务器12可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令（诸如程序模块）的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型的例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等。计算机系统/服务器12可以在通过通信网络链接的远程处理设备执行任务的分布式云计算环境中实施。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

如图1所示，云计算节点10中的计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件（包括系统存储器28和处理单元16）的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA）总线，微通道体系结构（MAC）总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（VESA）局域总线以及外围组件互连（PCI）总线。

计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是能够被计算机系统/服务器12访问的任意可获得的介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（RAM）30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”）。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组（至少一个）程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14（例如键盘、指向设备、显示器24等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（IO）接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，其它硬件和/或软件模块可以与计算机系统/服务器12一起操作，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

现在参考图2，其中显示了示例性的云计算环境50。如图所示，云计算环境50包括云计算消费者使用的本地计算设备可以与其相通信的一个或者多个云计算节点10，本地计算设备例如可以是个人数字助理（PDA）或移动电话54A，台式电脑54B、笔记本电脑54C和/或汽车计算机系统54N。云计算节点10之间可以相互通信。可以在包括但不限于如上所述的私有云、共同体云、公共云或混合云或者它们的组合的一个或者多个网络中将云计算节点10进行物理或虚拟分组（图中未显示）。这样，云的消费者无需在本地计算设备上维护资源就能请求云计算环境50提供的基础架构即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和/或软件即服务（SaaS）。应当理解，图2显示的各类计算设备54A-N仅仅是示意性的，云计算节点10以及云计算环境50可以与任意类型网络上和/或网络可寻址连接的任意类型的计算设备（例如使用网络浏览器）通信。

现在参考图3，其中显示了云计算环境50（图2）提供的一组功能抽象层。首先应当理解，图3所示的组件、层以及功能都仅仅是示意性的，本发明的实施例不限于此。如图3所示，提供下列层和对应功能：

硬件和软件层60包括硬件和软件组件。硬件组件的例子包括：主机，例如系统；基于RISC（精简指令集计算机）体系结构的服务器，例如 IBM系统；IBM系统;IBM系统；存储设备；网络和网络组件。软件组件的例子包括：网络应用服务器软件，例如IBM应用服务器软件；数据库软件，例如IBM数据库软件。（IBM,zSeries,pSeries,xSeries,BladeCenter,WebSphere以及DB2是国际商业机器公司在全世界各地的注册商标)。

虚拟层62提供一个抽象层，该层可以提供下列虚拟实体的例子：虚拟服务器、虚拟存储（比如数据库服务）、虚拟网络（包括虚拟私有网络）、虚拟应用和操作系统，以及虚拟客户端。

在一个示例中，管理层64可以提供下述功能：资源供应功能：提供用于在云计算环境中执行任务的计算资源和其它资源的动态获取；计量和定价功能：在云计算环境内对资源的使用进行成本跟踪，并为此提供帐单和发票。在一个例子中，该资源可以包括应用软件许可。安全功能：为云的消费者和任务提供身份认证，为数据和其它资源提供保护。用户门户功能：为消费者和系统管理员提供对云计算环境的访问。服务水平管理功能：提供云计算资源的分配和管理，以满足必需的服务水平。服务水平协议（SLA）计划和履行功能：为根据SLA预测的对云计算资源未来需求提供预先安排和供应。

工作负载层66提供云计算环境可能实现的功能的示例。在该层中，可提供的工作负载或功能的示例包括：地图绘制与导航；软件开发及生命周期管理；虚拟教室的教学提供；数据分析处理；交易处理；移动桌面。

图4表示根据本发明一实施例的上安置数据库的方法流程图。其中所述VM上所支持的数据库可以是一个或多个。所述VM上现有的数据库可以在不同的VM间进行迁移。

具体而言，在步骤401接收建立新数据库的请求，其中所述请求中包括新数据库的资源需求。

按照本发明的一个实施例，所述资源需求包括下列各项资源中的至少一种：CPU工作频率、IO速度、存储大小（Storage size）、内存大小（Memory size）。

按照本发明的又一个实施例，所述资源需求包括存储大小以及下列各项资源中的至少一种：CPU工作频率、IO速度。存储大小是建立数据库的基本属性。本实施例综合考虑存储大小和CPU工作频率、IO速度中的至少一项从而确定数据库的资源需求，从而可以更加均衡的为数据库分配VM中的资源，而避免了资源浪费。比如在资源分布不均衡的VM中，CPU已经达到满负荷而IO还很空闲，或者IO已经达到满负荷而CPU还很空闲。而综合考虑多种资源需求可以进一步优化VM中的资源分配，使其更加均衡，资源利用率更高。

对于不同的应用而言，用户往往有不同的要求。比如web应用所适用的数据库往往是IO密集型的（IO intensive），这类应用对IO速度的要求很高，但是对CPU工作频率和内存大小的要求可能不高，对于存储大小的要求取决于具体的应用需求。再比如用于科学计算类的数据库对CPU和内存大小的要求往往很高，但是其对IO速度的要求可能不高，同样对于存储大小的要求取决于具体的应用需求。

所述资源需求可以通过各种方式确定，本发明对此不做限定，比如所述资源需求可以是用户直接指定的也可以是在数据库服务提供者的引导下选择的，或者也可以根据数据库用户所支付的服务费用由数据库服务提供者给定的。

按照本发明的一个实施例，所述建立新数据库的请求包括建立一个全新的数据库。按照本发明的另一个实施例，所述建立新数据库的请求包括改变现有数据库的资源需求，比如请求将现有数据库从存储大小为12GB改为20GB。按照本发明的又一个实施例，所述建立新数据库的请求包括合并（consolidate）现有多个数据库。

在步骤403中，根据所述资源需求以及现有VM中的剩余资源确定是否需要在所述现有VM之间进行现有数据库的迁移。

按照本发明的一种实施例，如果VM中的剩余资源足够满足新数据库的资源需求（比如VM中的剩余存储大小为20GB，新数据库的资源需求中的存储需求为12GB，则现有VM可以满足所述资源需求），则无需对现有数据库进行迁移，可以利用现有资源建立新数据库。按照本发明的一种实施例，所述剩余资源可以留有一定冗余，也就是说在上面的例子中20GB的剩余存储大小不能全部都用来建立新数据库，还需要保留一定富余量（buffer）应对紧急需要。

按照本发明的一种实施例，如果VM中的剩余资源无法满足新数据库的资源需求，则需要对现有数据库进行迁移。从而尽量能够全面利用一个VM中的全部资源，避免VM中的资源浪费，以便利用有限的VM资源服务更多的数据库需求。当然，需要对数据库进行迁移不意味着通过数据库迁移一定能够腾出足够的资源以在现有的VM上建立新的数据库，具体内容将在下面步骤中进行详细介绍。

在步骤405中响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划。迁移策略是数据库迁移的规则。数据库安置计划包括具体的数据库如何进行安置的方案。

按照本发明的一个实施例，所述迁移成本包括下列各项因素中的至少一项：待迁移数据库的存储大小（storage size）、待迁移数据库的事务处理率（transaction）、待迁移数据库的用户等级。所述迁移成本可以被定义为存储大小的函数、事务处理率的函数、用户等级的函数或者上述函数的任意组合。

对于不同的数据库类型，其迁移成本可以按照不同的方式进行计算，比如对于用于存储历史数据的数据库，其数据库查询请求少，因此迁移成本主要取决于数据库的存储大小。再比如，对于要被经常大量访问的数据库，其数据库查询请求多，因此事务处理率，但数据库存储大小不一定大，因此其迁移成本主要取决于事务处理率。再比如，对于用户等级高的数据库，由于各种原因，数据库的请求者希望数据库保持稳定在一个VM上而不希望该数据库被经常迁移（比如因为该数据库要经常被大量或重要客户访问），因此其迁移成本主要取决于用户等级。当然，在一种极端情况下，可能数据库的请求者不允许该数据库被迁移。在特定情况下，上述三种因素也可以被两两结合，或三者结合共同决定数据库的迁移成本。本领域的普通技术人员理解，根据数据库的应用，还可以采用其它因素来决定数据库的迁移成本。

因素

适用的数据库类型

迁移成本计算公式

存储大小	存储型数据库	F1（存储大小）
			事务处理率	访问性数据库	F2（事务处理率）
用户等级	有特殊限制的数据库	F3（用户等级）
			......	......	......

表1

表1中示出了如何按照数据库类型选择迁移成本的决定性因素，进而选择迁移成本计算公式。

数据库标识	迁移成本计算公式	迁移成本
			DB1	F1	0.1
DB2	F2	0.5
			......	......	......

表2

表2示出了如何根据不同的迁移成本计算公式获得归一化的迁移成本的取值。也就是说不同数据库的迁移成本可以是基于不同的迁移成本决定性因素而获得的。

按照本发明的一种实施例，可以根据数据库的性质自动确定由何种因素来决定数据库的迁移成本。按照本发明的另一种实施例，可以由人工确定由何种因素来决定数据库的迁移成本。

按照本发明的一个实施例，所述迁移策略包括下列各项中的至少一种：将迁移成本小的数据库设定为待迁移数据库；将迁移收益成本比大的数据库设定为待迁移数据库；将资源缺口小的现有VM上的数据库设定为待迁移数据库；以及将迁移后导致所在现有虚拟机资源分布均衡程度变化小的数据库设定为待迁移数据库，比如将迁移后导致所在现有VM不均衡指数减少最小的数据库设定为待迁移数据库。所述待迁移数据库可以为一个也可以为多个。在一个实施例中可以根据一种迁移策略产生至少一个待迁移数据库。在另一种实施例中可以根据多种迁移策略产生至少一个待迁移数据库。

下面结合图5对上述列举的迁移策略进行更详细的说明。图5表示根据本发明一实施例的接收创建新数据库的请求的数据库服务提供系统的系统框图。在图5的例子中，现有三个VM，每个VM上建立了两个数据库，并且有一个建立新数据库的请求。为简便起见，图5的例子中使用归一化的相对值对各种资源进行描述，比如建立新数据库的请求的资源需求包括0.4的CPU工作频率、0.1的内存大小，0.25的IO速度，0.3的存储大小。每个现有数据库（DB1－DB6）中描述了该数据库的资源需求，并且在每个VM中描述了其剩余资源的取值，由于篇幅所限，在此不再一一描述。值得说明的是，图5中综合考虑了数据库的四项资源（CPU、IO、内存、存储），但是本发明并不限于必须综合考虑所有四项资源确定数据库安置计划，而是可以仅考虑其中的一项或多项资源，从而确定数据库安置计划。

按照本发明的一个实施例（为引述方便，以下简称例1），所述迁移策略包括将迁移成本小的数据库设定为待迁移数据库。假定所述迁移成本为存储大小，那么DB1－DB6中，存储大小最小的数据库DB2被设定为待迁移数据库。在其它实施例中，也可以以其它因素来计算迁移成本（比如前文提到的事务处理率、用户等级等）。

可选的，也可以设定待迁移数据库排序表，DB2为首选待迁移数据库，DB5为第一备选待迁移数据库，以此类推。这样可以防止只指定一个待迁移数据库，而该待迁移数据库因为不符合其它条件（所述其它条件将在后文对图6的描述中进行更加详细的说明）无法进行迁移。可选的，所述待迁移数据库排序表可以包含所有的现有数据库，也可以仅包括一部分现有数据库，比如设定仅取排序中的前三个数据库放在待迁移数据库排序表中。

按照本发明的另一个实施例（为引述方便，以下简称例2），所述迁移策略将迁移收益成本比大的数据库设定为待迁移数据库。可选的，所述收益根据下列各项中的至少一项获得：CPU工作频率、IO速度、以及内存大小。所述成本根据下列各项中的至少一项获得：待迁移数据库的存储大小、待迁移数据库的事务处理率、以及待迁移数据库的用户等级。可以以各种公式计算收益成本比，下面仅以公式1为例进行说明：

D=(G1(CPU)+G2(IO)+G3(内存))/G4(存储) 公式1

上面公式1中，G1、G2、G3、G4分别表示根据CPU工作频率、IO速度、内存大小、存储大小所构建的四个函数。以图5中DB1为例，G1(CPU)的值为0.25,G2(IO)的值为0.4，G3(内存)的值为0.1,G4(存储)的值为0.3。根据下面表格3可知，DB5的迁移收益成本比最大。也就是说，迁移DB5能够获得大的收益而耗费小的成本。因此将DB5确定为待迁移数据库。可选的，也可以设定待迁移数据库排序表，DB5为首选待迁移数据库，DB2为第一备选待迁移数据库，以此类推。

D(DB1)=(0.2+0.4+0.1)/0.3=2.5
	D(DB2)=(0.45+0.05+0.05)/0.2=2.75
D(DB3)=(0.3+0.2+0.1)/0.3=2.00
	D(DB4)=(0.1+0.6+0.2)/0.4=2.25
D(DB5)=(0.45+0.1+0.2)/0.22=3.41

D(DB6)=(0.2+0.3+0.2)/0.6=1.17

表3

按照本发明的另一个实施例（为引述方便，以下简称例3），所述迁移策略将资源缺口小的现有VM上的数据库设定为待迁移数据库。可选的，所述资源缺口表示所述资源需求与VM上的剩余资源之间的差别。资源缺口越大表明要想在所述现有VM上建立满足资源需求的新数据库需要挪走的资源越多，相反资源缺口越小表明要想在所述现有VM上建立满足资源需求的新数据库需要挪走的资源越少。可以以各种公式计算VM的资源缺口，下面仅以公式2为例进行说明：

G = Σ_{i = 1}^{4} (r_{i} - R_{i})

if R_i<r_i 公式2

按照上面公式2，ri为新数据库的第i项资源需求，R_i为VM的剩余第i项资源，对所有R_i<r_i的r_i-R_i进行求和得到VM的资源缺口G。也就是说，如果VM上某项剩余资源能够满足新数据库的要求，则不计算r_i-R_i值，因为该项r_i-R_i值不算资源缺口，而是资源富余。

G(VM1)=0.4-0.3=0.1
	G(VM2)=(0.25-0.2)=0.05
G(VM3)=(0.4-0.35）+(0.3-0.18)=0.17

表4

按照上面表4计算可得VM2的资源缺口最小。可以从VM2中确定待迁移的数据库。按照进一步的实施例，可以根据各种适合的规则进一步确定资源缺口最小的VM（如VM2）中哪个数据库为待迁移的数据库，比如可以确定VM2中成本最小（如存储大小最小）的数据库（如DB3）为待迁移的数据库。可选的，也可以设定待迁移数据库排序表，DB3为首选待迁移数据库，DB4为第一备选待迁移数据库，DB2为第二备选迁移数据库，以此类推。

按照本发明的另一个实施例（为引述方便，以下简称例4），所述迁移策略将迁移后导致所在现有虚拟机资源分布均衡程度变化小的数据库设定为待迁移数据库，如将所在VM不均衡指数变化最小的数据库设定为待迁移数据库，所述不均衡指数表示VM上资源分配的不均衡程度。上文中已经提到，资源利用不均衡可能导致VM上的资源浪费，比如CPU利用率已经饱和，但是IO利用率还远未饱和。因此均衡的利用VM上的各种资源可以避免资源浪费，利用有限的VM支持尽量多的数据库。可以通过各种公式计算均衡程度，下面仅以公式3－5为例进行示例性说明。

u_{k} = Σ_{i = 1}^{4} E_{k, i} / 4

公式3

上面公式3中，k表示第k个VM，i表示第i种资源（比如图5中示出了4种资源），E_k，i表示第k个VM现有第i种资源的占用值（比如VM1现有CPU资源的占用值为DB1的0.25与DB2的0.45之和，即0.7；如果DB1要从VM1被挪走，那么E_1，1表示VM1上数据库CPU的占用值为0.45），u_k表示第k个VM上各种资源的占用值的平均值。

δ_{k} = \sqrt{Σ_{i = 1}^{4} {(E_{k, i} - u_{k})}^{2} / 4}

公式4

上面公式4中，δ_k通过计算资源分布的标准方差表示第k个VM上资源分布的不均衡指数，第k个VM上资源分布越不均衡，δ_k的值越大，第k个VM上资源分布越均衡，δ_k的值越小。

V_k(DB_m)=δ_k(Current)-δ_k(DB_m) 公式5

上面公式5中，δ_k(Current)表示第k个VM上现有的不均衡指数，δ_k(DB_m)表示第m个DB被挪走后第k个VM上的不均衡指数。V_k（DB_m）表示第k个VM上第m个DB被挪走后导致第k个VM上不均衡指数的减少。V_k（DB_m）的值越大说明将第m个DB挪走后导致第k个VM上资源分布均衡程度变化越大，V_k（DB_m）的值越小说明将第m个DB挪走后导致第k个VM上资源分布均衡程度变化越小。因此在本实施例的迁移策略中将迁移后导致所在VM不均衡指数减少最小的数据库设定为待迁移数据库。

V₁(DB1）=0.03856
	V₁(DB2)=0.1023
V₂(DB3)=0.01631
	V₂(DB4)=0.1423
V₃(DB5)=0.01619
	V₃(DB6)=0.05753

表5

根据公式3－5计算得到V_k（DB_m）的值如上表5所示，其中V₃（DB₅）的值最小，说明DB5迁移后导致所在VM不均衡指数减少最小，因此将DB5设定为待迁移数据库。

可选的，也可以设定待迁移数据库排序表，DB5为首选待迁移数据库，DB3为第一备选待迁移数据库，以此类推。

除了上述详细介绍的四种迁移策略以外，本发明还可以采用其它的迁移策略挑选待迁移的数据库，或者将上述迁移策略结合使用，在此不再一一赘述。

在迁移策略中，挑选出待迁移的数据库后，可以通过各种方法确定待迁移数据库所要迁移到的目标VM。在一种实施例中，可以根据VM的剩余资源是否能够满足待迁移数据库的资源需求来确定目标VM。如上文例1中，待迁移数据库DB2的目标VM只能是VM2，而不能是VM3，因为VM3的剩余资源存储为0.18无法满足DB2的在存储资源上的资源需求0.2，并且VM3的剩余资源CPU为0.35也无法满足DB2的在CPU资源上的资源需求0.45。类似的，例2中待迁移数据库DB5的目标VM只能是VM2而不能是VM1。例3中，待迁移数据库DB3没有符合上述条件的目标VM。当然，在具体实施例中，还可以进一步评估例3中其它备选待迁移数据库是否有符合上述条件的目标VM。例4中，待迁移数据库DB5没有符合上述条件的目标VM。

如果有两个或者两个以上的VM都能满足待迁移数据库的资源需求，也可以采用多种实施方式来从多个VM中选择目标VM。比如在一种实施方式中，可以随机选择目标VM。再如，在另一种实施方式中，可以选择如果所述待迁移数据库迁移到目标VM则使得该目标VM资源分布均衡程度改善最大的VM作为目标VM（比如不均衡指数最低的VM），比如DB1可以迁移到VM2或VM3，DB1迁移到VM2后使得VM2上的不均衡指数降低了0.1，而DB1迁移到VM3后使得VM3上的不均衡指数降低了0.2，因此在迁移策略中将DB1迁移到VM3。当然还可以采用别的方式选择目标VM。

此外，在一种实施例中，所述目标VM可能是一个，在另一种实施例中，所述目标VM可以是多个，并且可选的，可以表示为目标VM排序表，比如VM1为首选目标VM，VM2为第一备选目标VM，以此类推。这样可以防止只指定一个目标VM，而该目标VM因为在其它步骤中不符合其它条件导致无法进行数据库的迁移。可选的，所述目标VM排序表可以包含所有的能满足待迁移数据库的资源需求的VM，也可以仅包括一部分能满足待迁移数据库的资源需求的VM，比如设定排序表最多只可容纳两个VM。

可选的，所述迁移策略进一步包括确保待迁移数据库在迁移后虚拟机的总资源分布均衡程度没有下降，比如确保待迁移数据库在迁移后VM的总不均衡指数（即各个VM的不均匀指数之和）没有上升，其中所述不均衡指数表示VM上资源分配的不均衡程度。上述特征可以带来至少如下优势，保证在现有迁移后，整体的VM均衡程度没有变劣，比如保证整体的VM均衡程度有所提高或维持不变，从而优化数据库安置计划，减少由于资源利用不均衡导致的资源浪费。按照本发明的一个实施例，如果仅允许一次数据库迁移，那么所述迁移策略确保待迁移数据库在一次迁移后VM的总不均衡指数没有下降。按照本发明的另一个实施例，如果允许多次数据库迁移，那么所述迁移策略确保多次迁移后VM的总不均衡指数与未迁移状态相比没有上升。

例如，以上文所述的公式3－5为例进行说明，可以通过公式4计算得到第k个VM的不均衡指数δ_k，并且通过比较迁移前的各个VM的总不均衡指数以及迁移后的各个VM的总不均衡指数从而确定总不均衡指数是否上升。

回到图4，在步骤407执行所述数据库安置计划。

通过图4所示的实施例，数据库服务提供者可以利用有限的资源通过优化的数据库布局服务更多的数据库用户。

按照本发明的一种实施例，确定数据库安置计划进一步包括：判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求；判断所述迁移策略的总迁移成本是否超过预定阈值；以及响应于所述迁移策略能够满足所述资源需求，且所述总迁移成本是否未超过预定阈值，根据所述迁移策略确定数据库安置计划。

下面根据图6对此进行详细说明。图6表示根据本发明一实施例的确定数据库安置计划的方法流程图。在步骤601选择迁移策略。所述迁移策略已经在上文中进行了详细的描述，再次不再赘述。按照本发明的一种实施例，步骤601可以包括在多种迁移策略中选择一种迁移策略。按照另一实施例，步骤601可以包括在一种迁移策略中确认是否选择该种迁移策略。按照又一实施例，如果只有一种迁移策略，可以省略步骤601，直接适用该迁移策略，无需选择。所述选择可以包括人工选择、自动选择或二者结合等。

在步骤603，判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求。其中所述资源需求为建立新数据库的请求的资源需求。按照本发明的一个实施例，步骤603进一步包括判断在数据库按照所述迁移策略迁移后是否能够腾出足够的资源提供给要建立的新数据库。比如，在上面例1中，DB2移动到VM2后，VM1上的剩余资源为CPU0.8，内存0.9，IO0.6，存储0.45，能够满足新数据库的资源需求（即CPU0.4，内存0.1，IO0.25，存储0.3）。

响应于步骤603的判断结果为否，即所述迁移策略不能满足新数据库的资源需求，则前进至步骤605判断是否还有其它的迁移策略。响应于还有其它的迁移策略，前进至步骤601再次选择迁移策略。响应于没有其它的迁移策略，前进至步骤613在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

按照本发明的一种实施例，步骤605可以被省略。比如如果只有一种迁移策略，则响应于步骤603的判断结果为否可以直接前进至步骤613为所述请求创建新虚拟机。

按照本发明的一种实施例，步骤613可以变形为拒绝建立新数据库的请求。比如在物理资源已经饱和的情况下，无法再为新数据库创建新虚拟机，只能拒绝建立新数据库的请求。

响应于步骤603的判断结果为是，前进至步骤607判断所述迁移策略的总迁移成本是否超过预定阈值。对总迁移成本进行控制可以确保只有节约成本的迁移策略得到应用，从而有效的利用资源。

响应于步骤607的判断结果为是，即总迁移成本超过阈值，则前进至步骤609判断是否还有其它的迁移策略。响应于还有其它的迁移策略，前进至步骤601再次选择迁移策略。响应于没有其它的迁移策略，前进至步骤613在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

响应于步骤607的判断结果为否，即总迁移成本未超过阈值，前进至步骤611根据所述迁移策略确定数据库安置计划。按照本发明的一个实施例，所述数据库安置计划包括待迁移的数据库、待迁移的数据库的目标VM、接收建立新数据库的请求的VM。

本领域的普通技术人员理解，按照本发明的另一个实施例，所述步骤603与步骤607之间的顺序也可以进行调换，即先进行步骤607，后进行步骤603。按照本发明的又一个实施例，步骤603与步骤607可以相互独立进行，没有必然的先后顺序，在步骤611响应于所述迁移策略能够满足所述资源需求，且所述总迁移成本未超过预定阈值，根据所述迁移策略确定数据库安置计划。在步骤613响应于所述迁移策略不能满足所述资源需求，或者响应于所述总迁移成本超过预定阈值，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

上文描述了本发明中的在VM上安置数据库的方法，下面将结合图7－图8描述在同一发明构思下的在VM上安置数据库的系统，其中相同或相应的实现细节由于在上文中已经进行了详细和完整的描述，因此在下文中将不再进行赘述。

图7表示根据本发明一实施例的安置数据库的系统的框图。所述系统包括接收装置、第一确定装置、第二确定装置以及执行装置。所述接收装置，被配置为接收建立新数据库的请求，其中所述请求中包括新数据库的资源需求。所述第一确定装置，被配置为根据所述资源需求以及现有虚拟机中的剩余资源确定是否需要在现有虚拟机之间进行现有数据库的迁移。所述第二确定装置，被配置为响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划。所述执行装置，被配置为执行所述数据库安置计划。

按照本发明的一个实施例，所述资源需求包括存储大小以及下列各项资源中的至少一种：CPU工作频率、IO速度。

按照本发明的一个实施例，其中所述迁移成本包括下列各项因素中的至少一项：待迁移数据库的存储大小、待迁移数据库的事务处理率、待迁移数据库的用户等级。

按照本发明的一个实施例，所述迁移策略包括下列各项中的至少一种：将迁移成本小的数据库设定为待迁移数据库；将迁移收益成本比大的数据库设定为待迁移数据库；将资源缺口小的现有虚拟机上的数据库设定为待迁移数据库；以及将迁移后导致所在现有虚拟机资源分布均衡程度变化小的数据库设定为待迁移数据库。

按照本发明的一个实施例，所述收益根据下列各项中的至少一项获得：CPU工作频率、IO速度、以及内存大小，所述成本根据下列各项中的至少一项获得：待迁移数据库的存储大小、待迁移数据库的事务处理率、以及待迁移数据库的用户等级。

按照本发明的另一个实施例，其中所述第二确定装置进一步被配置为确保待迁移数据库在迁移后虚拟机的总资源分布均衡程度没有下降。

按照本发明的另一个实施例，所述第二确定装置进一步被配置为选择目标虚拟机使得所述待迁移数据库迁移到目标虚拟机后所述目标虚拟机的资源分布均衡程度改善最大。

按照本发明的一个实施例，图8表示根据本发明一实施例的第二确定装置的框图。图8中包括选择装置、第一判断装置、第二判断装置、以及第三确定装置。其中所述第一判断装置被配置为判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求。所述第二判断装置被配置为判断所述迁移策略的总迁移成本是否超过预定阈值。所述第三确定装置，被配置为响应于所述迁移策略能够满足所述资源需求，且所述总迁移成本未超过预定阈值，根据所述迁移策略确定数据库安置计划。

按照本发明的另一个实施例，图8进一步包括创建装置，所述创建装置被配置为响应于所述迁移策略不能满足所述资源需求，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

按照本发明的又一个实施例，图8中的创建装置进一步被配置为阿响应于所述总迁移成本超过预定阈值，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种安置数据库的方法，包括：

接收建立新数据库的请求，其中所述请求中包括新数据库的资源需求；

根据所述资源需求以及现有虚拟机中的剩余资源确定是否需要在所述现有虚拟机之间进行现有数据库的迁移；

响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划；以及

执行所述数据库安置计划,

所述迁移策略包括下列各项中的至少一种：

将迁移成本小的数据库设定为待迁移数据库；

将迁移收益成本比大的数据库设定为待迁移数据库；

将资源缺口小的现有虚拟机上的数据库设定为待迁移数据库；以及

将迁移后导致所在现有虚拟机资源分布均衡程度变化小的数据库设定为待迁移数据库。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定数据库安置计划进一步包括：

判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求；

判断所述迁移策略的总迁移成本是否超过预定阈值；以及

响应于所述迁移策略能够满足所述资源需求，且所述总迁移成本未超过预定阈值，根据所述迁移策略确定数据库安置计划。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述资源需求包括存储大小以及下列各项资源中的至少一种：

CPU工作频率、IO速度。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述迁移成本包括下列各项因素中的至少一项：

待迁移数据库的存储大小、待迁移数据库的事务处理率、待迁移数据库的用户等级。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述收益根据下列各项中的至少一项获得：CPU工作频率、IO速度、以及内存大小，所述成本根据下列各项中的至少一项获得：待迁移数据库的存储大小、待迁移数据库的事务处理率、以及待迁移数据库的用户等级。

6.如权利要求1－4中任意一项所述的方法，其中确定数据库安置计划进一步包括：

判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求；以及

响应于所述迁移策略不能满足所述资源需求，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

7.如权利要求1－4中任意一项所述的方法，其中确定数据库安置计划进一步包括：

判断所述迁移策略的总迁移成本是否超过预定阈值；以及

响应于所述总迁移成本超过预定阈值，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

8.如权利要求1－4中任意一项所述的方法，其中所述确定数据库安置计划进一步包括：

确保待迁移数据库在迁移后所述现有虚拟机的总资源分布均衡程度没有下降。

9.如权利要求1－4中任意一项所述的方法，其中所述确定数据库安置计划进一步包括：

选择目标虚拟机使得所述待迁移数据库迁移到目标虚拟机后所述目标虚拟机的资源分布均衡程度改善最大。

10.一种安置数据库的系统，包括：

接收装置，被配置为接收建立新数据库的请求，其中所述请求中包括新数据库的资源需求；

第一确定装置，被配置为根据所述资源需求以及现有虚拟机中的剩余资源确定是否需要在所述现有虚拟机之间进行现有数据库的迁移；

第二确定装置，被配置为响应于需要进行数据库的迁移，根据所述资源需求、迁移策略、以及与所述迁移策略相关的迁移成本确定数据库安置计划；以及

执行装置，被配置为执行所述数据库安置计划，

其中所述迁移策略包括下列各项中的至少一种：

将迁移成本小的数据库设定为待迁移数据库；

将迁移收益成本比大的数据库设定为待迁移数据库；

11.如权利要求10所述的系统，其中所述第二确定装置进一步包括：

第一判断装置，被配置为判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求；

第二判断装置，被配置为判断所述迁移策略的总迁移成本是否超过预定阈值；以及

第三确定装置，被配置为响应于所述迁移策略能够满足所述资源需求，且所述总迁移成本未超过预定阈值，根据所述迁移策略确定数据库安置计划。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述资源需求包括存储大小以及下列各项资源中的至少一种：

CPU工作频率、IO速度。

13.如权利要求10所述的系统，其中所述迁移成本包括下列各项因素中的至少一项：

14.如权利要求10所述的系统，其中所述收益根据下列各项中的至少一项获得：CPU工作频率、IO速度、以及内存大小，所述成本根据下列各项中的至少一项获得：待迁移数据库的存储大小、待迁移数据库的事务处理率、以及待迁移数据库的用户等级。

15.如权利要求10－13中任意一项所述的系统，其中所述第二确定装置进一步包括：

第一判断装置，被配置为判断所述迁移策略是否能够满足所述资源需求；以及

创建装置，被配置为响应于所述迁移策略不能满足所述资源需求，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

16.如权利要求10－13中任意一项所述的系统，其中所述第二确定装置进一步包括：

创建装置，被配置为响应于所述总迁移成本超过预定阈值，在数据库安置计划中为所述请求创建新虚拟机。

17.如权利要求10－13中任意一项所述的系统，其中所述第二确定装置进一步被配置为确保待迁移数据库在迁移后所述现有虚拟机的总资源分布均衡程度没有下降。

18.如权利要求10－13中任意一项所述的系统，其中所述第二确定装置进一步被配置为选择目标虚拟机使得所述待迁移数据库迁移到目标虚拟机后所述目标虚拟机的资源分布均衡程度改善最大。