CN104506589A - 一种基于超融合存储的资源迁移调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，包括以下步骤：1)在每个虚拟化平台上创建一个虚拟机作为控制虚拟机；2)在各个控制虚拟机上安装分布式文件系统，并由各个控制虚拟机组建分布式集群；3)整个分布式文件系统构成的存储资源挂载给虚拟化平台进行使用；4)控制虚拟机的监控模块实时采集虚拟化平台的计算负载信息和分布式文件系统的存储负载信息；5)控制虚拟机根据计算负载信息和存储负载信息进行虚拟机的计算资源和存储资源迁移。与现有技术相比，本发明综合考虑整个集群系统的计算资源和存储资源，从而达到资源的充分利用和系统性能的提升。

Description

一种基于超融合存储的资源迁移调度方法
技术领域
本发明涉及一种计算机存储技术领域，尤其是涉及一种基于超融合存储的资源迁移调度方法。
背景技术
虚拟化技术作为构建云计算环境的技术基石之一，其部署规模和使用范围都在迅速增长，而在传统的虚拟化解决方案为虚拟化平台使用的传统存储资源通过外部FC/IP网络获取的SAN或NAS的存储资源，这种方案能够基本解决系统的高可用，但由于将计算资源(虚拟化平台)和存储资源(传统的网络存储)分离使得IO路径过长，数据访问延时较大，且分开的系统也造成在成本的浪费和系统管理的复杂度增加。考虑到传统解决方案的不足，将计算资源和存储资源整合到一个物理机器，通过分布式文件系统提供存储资源的高可用的超融合存储方案正逐步走向成熟，成为虚拟化存储的新宠。
在超融合存储的基本体系结构中，由于可以充分考虑计算资源和存储资源两种资源相对传统的虚拟化平台只是单方面的考虑计算资源的迁移调度，可以提供更加高效准确的迁移调度方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，综合考虑整个集群系统的计算资源和存储资源，从而达到资源的充分利用和系统性能的提升。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在每个虚拟化平台上创建一个虚拟机作为控制虚拟机；
2)在各个控制虚拟机上安装分布式文件系统，并由各个控制虚拟机组建分布式集群；
3)整个分布式文件系统构成的存储资源挂载给虚拟化平台进行使用；
4)控制虚拟机的监控模块实时采集虚拟化平台的计算负载信息和分布式文件系统的存储负载信息；
5)控制虚拟机根据计算负载信息和存储负载信息进行虚拟机的计算资源和存储资源迁移。
所述的各个控制虚拟机组建的分布式文件系统使用NFS协议向虚拟化平台提供存储资源，并在NFS协议层实现高可用性HA。
所述的分布式文件系统提供统一的命名空间并使用多副本冗余存储，使得存储资源具有高可用性，并各虚拟化平台对应的存储资源的具体物理位置透明。
所述的多副本为两副本或三副本。
所述的采集虚拟化平台的计算负载信息具体为：
所述的控制虚拟机采集各虚拟化平台上的各个运行虚拟机的CPU、内存和网络的计算负荷信息，从而获得整个虚拟化平台的CPU、内存和网络的计算负载信息。
所述的采集存储负载信息具体为：
所述的控制虚拟机获取分布式文件系统的IO负载信息，并获取各个使用其存储资源的各个虚拟机的位置信息。
整个虚拟化集群的性能除了考虑计算代价和I\O代价之外。还应该包括数据在网络上的传输代价。即总代价＝计算代价+I\O代价+通信代价。因此整个集群在计算资源和I\O资源基本均衡的情况下，主要考虑计算资源尽可能本地化，从而降低系统的通信代价，使得系统性能获得提升。因此控制虚拟机根据计算负载信息和存储负载信息进行虚拟机的计算资源和存储资源迁移具体为：
1)计算资源调度根据集群中每个运行的应用虚拟机所使用CPU和内存情况，使用回溯算法将其均匀分布运行到各个虚拟化管理平台上；
2)控制虚拟机根据当前收集的各个控制虚拟机的IOPS和带宽情况，判断存储的负载情况和均衡程度是否均在虚拟机迁移的阀值内，若为是进行步骤3，否则触发虚拟化平台的重新分配，返回步骤1)；
3)将应用虚拟机的计算位置和存储位置放置到同一台虚拟化平台上，使其无需经过物理网络，实现数据的本地化，完成无网络的NFS最优通信代价；
4)资源调度器将根据策略定时扫描系统，检测是否需要进行资源的迁移。
当集群中的某个物理节点故障时，资源调度器的HA功能对运行在故障节点上的应用虚拟机进行调度迁移，在其计算资源进行稳态后，其故障节点对应的存储资源副本根据其对应虚拟机的分配，来迁移存储资源副本，以实现迁移后虚拟机与迁移后存储资源副本的位置最近。
物理节点故障包括节点宕机或节点失联。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)基于超融合存储，实现计算资源和存储资源的统一。
2)从存储资源和计算资源两个方面的着手，能够实现更加精确的调度，实现资源的充分利用和系统的整体性能提升。
3)对故障节点的快速感知，并对故障的相关虚拟机进行快速迁移，使得整个系统具有高可用性。
附图说明
图1是超融合存储整体示意图；
图2是超融合存储的数据访问示意图；
图3是虚拟机在线迁移的处理示意图；
图4是虚拟化宕机后计算资源迁移示意图；
图5是虚拟化宕机后存储资源迁移调整示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明设计出基于超融合存储的虚资源迁移调度方法，本发明的技术问题通过以下关键技术予以解决：
(1)存储系统实现一个分布式文件体统，将集群中的服务器的存储资源汇聚成一个统一的存储资源池。
(2)分布式文件系统提供统一的名称空间，并提供高可用的NFS，虚拟化平台通过NFS协议访问存储资源。
(3)每个虚拟化平台分别通过不同的IP地址挂载到与其对应的存储资源上。
(4)超融合存储系统的管理节点连接到集群中的各个虚拟化平台采集其相关数据作为计算资源迁移调度参考数据。
(5)超融合存储系统的管理节点采集分布式系统各个节点的IO相关数据，并获取其访问其节点的对应虚拟机的相对位置，作为存储资源迁移调度的参考数据。
(6)管理节点的监控模块根据采集的计算资源和存储资源的性能数据综合分析，获得相关的调度策略，并向虚拟化平台发送相应的迁移命令。
(7)当集群中的服务器出现故障时，管理节点能够快速感知，迅速作出相应的调度策略，使系统实现高可用。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，超融合存储的虚拟化解决方案主要由虚拟化平台上的虚拟机组成的计算资源池和有ECFS分布式文件系统组成的存储资源池两部分组成。在虚拟化平台上有一个特殊的虚拟机CVM(控制虚拟机)由他作为ECFS的宿主系统，各个虚拟机实际为访问CVM构建的ECFS文件系统，在简单介绍了超融合存储的解决方案后，我们重点来解释超融合存储的数据访问和资源的迁移调度。
(1)如图2所示由4台物理机组成的虚拟化集群的系统中，各个虚拟机的存储资源为2副本的冗余存储，以实现系统的高可用，而各个虚拟化平台通过NFS协议访问系统的存储资源。我们以虚拟机E数据写入为例，当虚拟机E中有数据写入时，先通过本地的网络即storage I\O将数据写入，然后分布式系统再将数据通过共有网络即network I\O写入到对应的副本位置，确保数据的高可用。当数据读取时则可真正实现无网络的访问到数据E，这样就能实现无网络的NFS使得系统的性能获得极大提高，这也是时后面提到的存储资源迁移的重要原则——尽量实现无网络的NFS访问。
(2)在虚拟化平台的集群中，根据平台的CPU，内存等情况将各个虚拟机热迁移到集群中的各个分布式平台，在商用的方案中如VMware的HA，如图3所示，在超融合存储的方案中由于在资源的使用中采用统一命令空间，所以计算资源的迁移对存储资源透明，如在图3中的应用虚拟机D有虚拟化平台的HA引发虚拟机的迁移，应用虚拟机被迁移到另一个虚拟化平台，发生迁移后依然可以访问到原来的存储资源，存储资源不用发生迁移，但这是系统的监控模块采集相关计算资源的相对位置，根据系统的传输代价，可以引发存储资源的迁移。
(3)如图4所示，当集群中的机器出现宕机时，图中第二台机器宕机，其上的计算资源DEF和存储资源ABCDEF全部不可用，在存储资源池中由于采用2副本技术，在其他机器上仍然有可用的对应的存储资源，计算资源的HA就可以将对应的应用虚拟主机迁移到其他的节点上这样实现整个虚拟化集群的高可用。
(4)在进行计算资源的迁移后，将会出现大量的跨网络的NFS访问，这个不利于超融合存储的系统性能，所以超融合存储的监控系统将对计算资源的相对位置进行分析，获取一个最佳的迁移方案，将系统还原为计算资源与存储资源就近的系统，迁移后如图5所示。
综上所述，本发明通过基于超融合存储的虚拟机迁移调度，在虚拟化平台中，优化了IO处理机制，使得虚拟化平台整体性能得到提高。

Claims (9)

1.一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在每个虚拟化平台上创建一个虚拟机作为控制虚拟机；
2)在各个控制虚拟机上安装分布式文件系统，并由各个控制虚拟机组建分布式集群；
3)整个分布式文件系统构成的存储资源挂载给虚拟化平台进行使用；
4)控制虚拟机的监控模块实时采集虚拟化平台的计算负载信息和分布式文件系统的存储负载信息；
5)控制虚拟机根据计算负载信息和存储负载信息进行虚拟机的计算资源和存储资源迁移。
2.根据权利要求1所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，所述的各个控制虚拟机组建的分布式文件系统使用NFS协议向虚拟化平台提供存储资源，并在NFS协议层实现高可用性HA。
3.根据权利要求1所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，所述的分布式文件系统提供统一的命名空间并使用多副本冗余存储，使得存储资源具有高可用性，并各虚拟化平台对应的存储资源的具体物理位置透明。
4.根据权利要求3所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，所述的多副本为两副本或三副本。
5.根据权利要求1所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，所述的采集虚拟化平台的计算负载信息具体为：
所述的控制虚拟机采集各虚拟化平台上的各个运行虚拟机的CPU、内存和网络的计算负荷信息，从而获得整个虚拟化平台的CPU、内存和网络的计算负载信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，所述的采集存储负载信息具体为：
所述的控制虚拟机获取分布式文件系统的IO负载信息，并获取各个使用其存储资源的各个虚拟机的位置信息。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，控制虚拟机根据计算负载信息和存储负载信息进行虚拟机的计算资源和存储资源迁移具体为：
1)计算资源调度根据集群中每个运行的应用虚拟机所使用CPU和内存情况，使用回溯算法将其均匀分布运行到各个虚拟化管理平台上；
2)控制虚拟机根据当前收集的各个控制虚拟机的IOPS和带宽情况，判断存储的负载情况和均衡程度是否均在虚拟机迁移的阀值内，若为是进行步骤3，否则触发虚拟化平台的重新分配，返回步骤1)；
3)将应用虚拟机的计算位置和存储位置放置到同一台虚拟化平台上，实现数据的本地化，完成无网络的NFS最优通信代价；
4)资源调度器将根据策略定时扫描系统，检测是否需要进行资源的迁移。
8.根据权利要求7所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，当集群中的某个物理节点故障时，资源调度器的HA功能对运行在故障节点上的应用虚拟机进行调度迁移，在其计算资源进行稳态后，其故障节点对应的存储资源副本根据其对应虚拟机的分配，来迁移存储资源副本，以实现迁移后虚拟机与迁移后存储资源副本的位置最近。
9.根据权利要求8所述的一种基于超融合存储的资源迁移调度方法，其特征在于，物理节点故障包括节点宕机或节点失联。
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