CN103870341A - 一种调整虚拟机资源的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调整虚拟机资源的方法和系统。其中，所述方法包括，获取虚拟机资源的使用情况信息；根据预设的策略和所述使用情况信息，判断是否需要调整虚拟机资源；确定需要调整虚拟机资源时，进行虚拟机资源的调整。本发明根据虚拟机资源使用情况动态地自动调整资源，避免资源占用率较高对虚拟机正常运行的影响。不仅减少了管理维护成本，还能提高虚拟机运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机的虚拟化，特别涉及基于虚拟机的动态监控情况来调整虚拟机资源的方法和系统。
背景技术
操作系统虚拟化，使一台机器上运行多个操作系统，可以将计算机能力充分利用，减少购买硬件的成本。虚拟化的原理就是使多个“客户”操作系统虚拟机VM运行在虚拟机监控器VMM上，而VMM又能直接运行在物理机上。
KVM是Kernel-based Virtual Machine的简称，是一个开源的系统虚拟化模块，自Linux2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。它使用Linux自身的调度器进行管理，目前已成为学术界的主流VMM之一。在KVM中，一个虚拟机就是宿主机操作系统的一个进程，它的一个VCPU就是进程内的一个线程。在宿主机中观察虚拟机对应进程的CPU使用率，就可以监控该虚拟机的CPU繁忙程度。在KVM中，虚拟机的物理内存实际上就是虚拟机对应进程的虚拟内存，在宿主机中不能观察到虚拟机内存的使用量，所以需要在虚拟机内安装一个监控Agent。它实时观察虚拟机内内存使用情况，并通过KVM Virtio serial port（虚拟机与宿主机通信接口）通知宿主机的监控程序。Virtio是类虚拟化的VMM中的一组通用模拟设备的抽象。Virtio允许VMM导出一组通用的模拟设备，并通过一个通用的应用编程接口(API)成为可用。有了类虚拟化VMM之后，Guest OS能够实现一组通用的接口，在一组后端驱动程序之后采用特定的设备模拟。后端驱动程序不需要是通用的，因为它们只实现前端所需的行为。虚拟机的磁盘实际上对应宿主机的一个文件，一个块设备分区，或者LVM管理的卷。与内存相同，需要在虚拟机监控Agent观察虚拟机内磁盘使用情况，并通过KVM Virtio serial port通知宿主机的监控程序。
虚拟化的一个突出优点就是可调整虚拟机资源，包括CPU，内存，磁盘。KVM支持调整虚拟机的VCPU，内存，磁盘。但所述的调整均依赖于系统管理员的手工操作。如果能根据虚拟机的实际情况动态地自动调整它的资源，必将会极大地简化系统管理员的工作。现有技术的解决方案中尚未发现根据虚拟机的实际情况动态地自动调整资源。因此，在资源减少的情况下，可能会导致虚拟机及其上运行的服务异常。
针对背景技术中所存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种基于虚拟机内Agent动态监控虚拟机资源的使用情况，动态地自动调整虚拟机资源的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种调整虚拟机资源的方法，其特征在于，包括：
获取虚拟机资源的使用情况信息；
根据预设的策略和所述使用情况信息，判断是否需要调整虚拟机资源；
确定需要调整虚拟机资源时，进行虚拟机资源的调整。
优选地，所述虚拟机资源包括虚拟机的CPU和存储资源；
所述获取虚拟机资源的使用情况信息，包括：获取虚拟机的CPU和存储资源的使用情况信息。
优选地，所述预设的策略包括：
若虚拟机的CPU利用率持续预定时间内大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟CPU；
若虚拟机的存储资源中内存使用率持续预定时间大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟内存；
若虚拟机的存储资源中磁盘使用量大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟磁盘。
优选地，所述策略存储于用户定义的策略定义文件，用户创建新的策略定义文件以定义策略，或对已存在的策略定义文件进行修改以改变策略。
优选地，存在多个虚拟机，所述进行虚拟机资源的调整，包括：根据需要进行资源调整的目标虚拟机在多个虚拟机中的优先级排序，进行对应目标虚拟机的资源的调整。
优选地，所述虚拟机的CPU使用情况信息通过按照预设频率监控虚拟机对应进程的CPU使用情况获得，
存储资源的使用情况信息通过虚拟机监控代理按照预设频率收集并经通信接口发送而来获得。
优选地，所述进行虚拟机资源的调整，还包括：获取虚拟机访问硬件资源的行为和操作信息，监控其对底层硬件的使用情况，收集虚拟机的负载特征参数，根据预设的虚拟化系统资源和负载的马尔科夫模型，获取虚拟机负载类型，从而根据不同的负载特征调整虚拟机的资源。
根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟机系统，包括虚拟机和宿主机，所述宿主机包括：
信息获取模块，用于获取虚拟机资源的使用情况信息；
策略设置/决策模块，用于根据预设的策略和所述使用情况信息，判断是否需要调整虚拟机资源；
虚拟机资源调整模块，用于确定需要调整虚拟机资源时，进行虚拟机资源的调整。
优选地，所述虚拟机资源包括虚拟机的CPU和存储资源；
所述获取虚拟机资源的使用情况信息，包括：获取虚拟机的CPU和存储资源的使用情况信息；
所述虚拟机包括：
监控代理模块，用于按照预设频率收集虚拟机的存储资源的使用情况信息；
接口模块，用于监控代理模块向宿主机发送存储资源的使用情况信息；
所述信息获取模块包括：
Agent信息收集模块，用于获取所述存储资源的使用情况信息；
CPU使用率收集模块，用于按照预设频率收集虚拟机对应进程的CPU使用情况信息，以获得所述虚拟机的CPU使用情况信息。
优选地，所述策略设置/决策模块还用于提供用户设置策略的接口；
所述预设的策略包括：
若虚拟机的CPU利用率持续预定时间内大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟CPU；
若虚拟机的存储资源中内存使用率持续预定时间大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟内存；
若虚拟机的存储资源中磁盘使用量大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟磁盘。
通过本发明技术方案，根据虚拟机资源使用情况动态地自动调整资源，即使出现资源占用率较高的情况，也能保证虚拟机实现正常运行。因此不仅减少了管理维护成本，还能提高虚拟机运行效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的过分限定。其中：
图1显示了本发明实施例的调整虚拟机资源方法的流程图；
图2显示了本发明实施例的虚拟机系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1显示了本发明实施例的调整虚拟机资源方法的流程图。
如图1所示，本发明提供的方法包括：
首先，获取虚拟机资源的使用情况信息；
本发明的虚拟机的Agent按照预设频率收集存储资源使用信息。在一个实施例中，Agent以每分钟1次的频率来收集使用情况信息。存储资源一般包括内存和磁盘。内存使用信息包括内存空间使用率、内存高速缓存命中率和内存高速缓存缺失率信息等；磁盘实时信息包括磁盘的读/写速率、磁盘输入输出等待对列长度、读写块大小和块数量等。
第二，根据预设的策略和所述使用情况信息，判断是否需要调整虚拟机资源；
进一步地，Agent通过Virtio-serial port发送所收集的信息到宿主机。Virtio API依赖一个简单的缓冲抽象来封装Guest OS需要的命令和数据。除了前端驱动程序(在Guest OS中实现)和后端驱动程序(在VMM中实现)之外，Virtio还定义了两个层来支持Guest OS到VMM的通信。
在顶级(称为Virtio)的是虚拟队列接口，它在概念上将前端驱动程序附加到后端驱动程序。例如，Virtio网络驱动程序使用两个虚拟队列(一个用于接收，另一个用于发送)，而Virtio块驱动程序仅使用一个虚拟队列。虚拟队列实际上被实现为跨越Guest OS和VMM的衔接点。
宿主机的Agent信息收集模块，用于获取所述存储资源使用信息，并报告给宿主机上设置的策略设置/决策模块。
与此同时，虚拟机对应CPU使用信息收集模块，也会按照相同的预设频率，比如上述每分钟1次，将虚拟机CPU使用率等信息发送给策略设置/决策模块。CPU使用信息可包括处理器使用率、处理器队列长度和处理器硬件性能计数器信息等。
第三，确定需要调整虚拟机资源时，进行虚拟机资源的调整。
具体而言，策略设置/决策模块根据预先设置的策略，决定是否发送调整指令给虚拟机资源调整模块。
在本发明的实施例中，所述策略由虚拟机的用户通过策略设置/决策模块预先设置在宿主机中，策略表示在特定硬件资源使用信息产生的条件下，对应的调整资源的动作和行为。为保证资源的足够使用，策略一般是指出现表征硬件资源不足的使用信息时，对应的增加资源的行为。比如：
若虚拟机的CPU利用率持续5分钟大于80%，则增加一个VCPU，即虚拟CPU；
若虚拟机的内存使用率持续5分钟大于95%则增加50%虚拟内存；
当虚拟机的磁盘使用量大于90%后，增加10%以扩展原有虚拟磁盘。
所述虚拟机的CPU使用情况信息通过按照预设频率监控虚拟机对应进程的CPU使用情况获得。
内存和磁盘的使用情况信息通过虚拟机监控代理按照预设频率收集经通信接口发送而来获得。
本领域技术人员应当理解，上述策略仅仅是示例性的，并非意图限制本发明。硬件资源的使用信息体现在多个参数中，本领域技术人员可以视具体的需要来定义策略。
在本发明优选的实施例中，该策略具体实施为策略定义文件。用户可创建一个策略定义文件，并可以在策略需要更新的情况下，对该文件进行修改，进而改变资源分配策略。
虚拟机资源调整模块根据指令调整对应虚拟机的资源的内容以如下策略为例：若CPU利用率持续5分钟大于80%，则增加一个VCPU即虚拟CPU。当Agent收集的CPU利用率信息满足“CPU利用率持续5分钟大于80%”条件时，采用以上策略，虚拟机资源调整模块获取指令“增加一个VCPU”，并实施相应的调整动作，即在虚拟机中增加虚拟处理器的数量。
由于虚拟机环境下的硬件资源动态异构的特点，为了满足海量用户的磁盘存储需求的时间性能及服务公平性，在本发明优选的实施例中，一个宿主机对应多个客户虚拟机。而宿主机的总资源是有限的。有鉴于此，在调整对应虚拟机的资源之前，根据需要进行资源调整的目标虚拟机在多个虚拟机中的优先级排序，生成竞争的资源分配策略，进行对应目标虚拟机的资源的调整。
另外，根据多个虚拟机对物理磁盘I/O请求和负载特性自适应的协调控制磁盘I/O资源的分配，根据负载特性应用不同的服务策略，并对负载的类型特征进行预测和推断也是对现有解决方案的一个改进方面。
在本发明优选的实施例中，基于安全、隔离、透明原则，虚拟机监控器获取客户虚拟机访问硬件资源的行为和操作信息，监控其对底层硬件的使用情况，但并不直接获取客户虚拟机中的进程运行时的细粒度信息及其具体操作语义，需要对虚拟机监控器能够监测到的客户虚拟机运行信息进行进一步的分析，从而发掘出能够刻画客户虚拟机典型负载的请求特征参数模式，以及与客户虚拟机的动态负载状况的关系，为资源差异化决策提供支持。因此，基于所收集的负载特征参数，根据预设的虚拟化系统资源和负载的马尔科夫模型，建立可以识别出不同典型负载类型的评判模型，实现对客户虚拟机任务负载的特征参数的实时获取和分析，给出客户虚拟机当前的负载类型，根据不同的负载类型进行资源的差异化调整分配。
图2显示了本发明实施例的用于调整虚拟机资源的虚拟机系统的结构图。
如图2所示，宿主机包括Agent信息收集模块，CPU使用信息收集模块、策略设置/决策模块以及虚拟机资源调整模块。
Agent信息收集模块用于获取所述存储资源使用信息，并报告给策略设置/决策模块。CPU使用信息收集模块，也会按照相同的预设频率，比如上述每分钟1次，将虚拟机CPU使用率等信息发送给策略设置/决策模块。
策略设置/决策模块获取存储资源使用信息和CPU使用信息，根据预先设置的策略，决定是否发送调整指令给虚拟机资源调整模块。策略由虚拟机的用户预先通过策略设置/决策模块设置在宿主机中，策略表示在特定硬件资源使用信息产生的条件下，对应的调整资源的动作和行为。为保证资源的足够使用，策略一般是指出现表征硬件资源不足的使用信息时，对应的增加资源的行为。
在本发明优选的实施例中，该策略具体实施为策略定义文件。用户可创建一个策略定义文件，并可以在策略需要更新的情况下，对该文件进行修改，进而改变资源分配策略。
虚拟机资源调整模块接收策略设置/决策模块的指令。该指令包括虚拟机资源的调整动作，根据指令来调整对应虚拟机的资源。
虚拟机包括Agent和Virtio-serial port，其按照预设频率收集存储资源使用信息。在一个实施例中，Agent以每分钟1次的频率来收集使用情况信息。存储资源一般包括内存和磁盘。
Virtio-serial port作为虚拟机和宿主机的接口，允许Agent发送所收集的信息到宿主机。
综上所述，利用本发明的调整虚拟机资源的方法和系统，根据虚拟机资源使用情况动态地自动调整资源，即使出现资源占用率较高的情况，也能保证虚拟机实现正常运行。因此不仅减少了管理维护成本，还能提高虚拟机运行效率。
显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个的计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可以用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种调整虚拟机资源的方法，其特征在于，包括：
获取虚拟机资源的使用情况信息；
根据预设的策略和所述使用情况信息，判断是否需要调整虚拟机资源；
确定需要调整虚拟机资源时，进行虚拟机资源的调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟机资源包括虚拟机的CPU和存储资源；
所述获取虚拟机资源的使用情况信息，包括：获取虚拟机的CPU和存储资源的使用情况信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述预设的策略包括：
若虚拟机的CPU利用率持续预定时间内大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟CPU；
若虚拟机的存储资源中内存使用率持续预定时间大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟内存；
若虚拟机的存储资源中磁盘使用量大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟磁盘。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述策略存储于用户定义的策略定义文件，用户创建新的策略定义文件以定义策略，或对已存在的策略定义文件进行修改以改变策略。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在多个虚拟机，所述进行虚拟机资源的调整，包括：根据需要进行资源调整的目标虚拟机在多个虚拟机中的优先级排序，进行对应目标虚拟机的资源的调整。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述虚拟机的CPU使用情况信息通过按照预设频率监控虚拟机对应进程的CPU使用情况获得，
存储资源的使用情况信息通过虚拟机监控代理按照预设频率收集并经通信接口发送而来获得。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述进行虚拟机资源的调整，还包括：获取虚拟机访问硬件资源的行为和操作信息，监控其对底层硬件的使用情况，收集虚拟机的负载特征参数，根据预设的虚拟化系统资源和负载的马尔科夫模型，获取虚拟机负载类型，从而根据不同的负载特征调整虚拟机的资源。
8.一种虚拟机系统，包括虚拟机和宿主机，其特征在于：所述宿主机包括：
信息获取模块，用于获取虚拟机资源的使用情况信息；
策略设置/决策模块，用于根据预设的策略和所述使用情况信息，判断是否需要调整虚拟机资源；
虚拟机资源调整模块，用于确定需要调整虚拟机资源时，进行虚拟机资源的调整。
9.根据权利要求8所述的虚拟机系统，其特征在于，所述虚拟机资源包括虚拟机的CPU和存储资源；
所述获取虚拟机资源的使用情况信息，包括：获取虚拟机的CPU和存储资源的使用情况信息；
所述虚拟机包括：
监控代理模块，用于按照预设频率收集虚拟机的存储资源的使用情况信息；
接口模块，用于监控代理模块向宿主机发送存储资源的使用情况信息；
所述信息获取模块包括：
Agent信息收集模块，用于获取所述存储资源的使用情况信息；
CPU使用率收集模块，用于按照预设频率收集虚拟机对应进程的CPU使用情况信息，以获得所述虚拟机的CPU使用情况信息。
10.根据权利要求9所述的虚拟机系统，其特征在于：
所述策略设置/决策模块还用于提供用户设置策略的接口；
所述预设的策略包括：
若虚拟机的CPU利用率持续预定时间内大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟CPU；
若虚拟机的存储资源中内存使用率持续预定时间大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟内存；
若虚拟机的存储资源中磁盘使用量大于一阈值，则为虚拟机增加预定数量的虚拟磁盘。
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