CN107135123A - 一种rack服务器资源动态池化的调配方法 - Google Patents

一种rack服务器资源动态池化的调配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种RACK服务器资源动态池化的调配方法，在RACK服务器系统中建立系统资源集中管理控制单元，建立服务器节点资源利用率及状态数据的采集机制，获取系统资源的利用率、系统环境的实时运行状态信息；建立服务器节点资源利用率及状态数据转发控制机制，建立服务器资源的动态池化调配方法，上层应用运行的服务器接收到RACK服务器传输的节点资源利用率及状态数据，将系统中的所有资源统一编码，形成CPU资源池、内存空间池、网络带宽池，并将各个节点的资源利用率汇总相加，得出每个资源池的总体利用率。实现RACK服务器资源的动态池化设计。

Description

一种RACK服务器资源动态池化的调配方法
技术领域
本发明涉及服务器集群领域，尤其涉及一种RACK服务器资源动态池化的调配方法。
背景技术
当前RACK服务器集群系统中，由20到42个的运算服务器节点组成，各个运算服务器节点之间相互独立，均通过集中的数据交换机挂接到数据网络中。尽管RACK服务器集群系统实现风扇散热的集中管理，但是各节点资源分散，为充分发挥服务器集群的运算及资源优势，需要实时监测集群中的各个节点利用率状态，通过优化资源配置，实现运算任务的高效分配与实现，随着系统运算业务的不断增长，RACK服务器资源成本投入也在不断提升，服务器节点的有效利用率因此也越来也受到重视，RACK服务器集群系统资源的动态池化设计成为系统高效运行的关键因素之一。
当前，RACK服务器集群系统的服务器节点，各节点资源分散，每个节点的资源只能运行上层应用系统前一个时间指定的预定任务，系统很多情况下，并没有进入满负荷，如CPU的线程、内存分配、网络实际带宽等关键资源数据，并没有达到系统的最大值，由于上层应用系统无法获取当前节点的运行信息，因此上层系统只有等待节点任务运行完成之后，再分配新的运算任务，这造成很大的资源浪费。因此当前RACK服务器系统的资源调配方法存在明显的弊端，其中服务器节点的实际运行负载信息无法获取，很多节点运行负载较轻，系统的资源利用率不高，造成资源浪费，严重影响系统运行效率。系统新业务任务分配，需要人工根据业务模型及以往的资源分配情况，选择对应的空闲资源，无法实现自动资源分配，系统运营成本较高。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，调配方法包括：
步骤一：在RACK服务器系统中建立系统资源集中管理控制单元，作为整系统的集中管理单元；
步骤二：建立服务器节点资源利用率及状态数据的采集机制，获取系统资源的利用率、系统环境的实时运行状态信息；
步骤三：建立服务器节点资源利用率及状态数据转发控制机制，系统资源集中管理控制单元通过I2C总线轮询方法实时获取服务器节点上的资源利用率及状态数据，并将各个节点的数据存储在EEPROM中，并通过管理网络接口，将EEPROM中的信息传输给上层应用运行的服务器；
步骤四：建立服务器资源的动态池化调配方法，上层应用运行的服务器接收到RACK服务器传输的节点资源利用率及状态数据，将系统中的所有资源统一编码，形成CPU资源池、内存空间池、网络带宽池，并将各个节点的资源利用率汇总相加，得出每个资源池的总体利用率。
优选地，步骤一还包括：系统资源集中管理控制单元对外提供多路I2C通讯链路、至少一个MDI电气标准的管理网络接口；
多路I2C通讯链路分别链接到RACK服务器的BMC管理模块上，管理网络接口通过网线链接到上层应用运行的主机。
优选地，在系统资源集中管理控制单元端采用射极跟随运算放大器，将I2C的电平由3.3V提升至12V，在RACK服务器的BMC管理模块，采用电阻分压方式将I2C的电平由12V降至至3.3V。
优选地，步骤二还包括：系统资源的利用率包含CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用数据，系统环境的实时运行状态信息，包括实时的运行温度数据、总功耗数据。
优选地，系统资源的利用率获取方法为：在各个服务器节点的应用操作系统中，建立一个资源利用率的收集代理程序，通过操作系统的驱动接口，实时获取CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用等资源利用率数据，操作系统通过DMI总线将资源利用率数据直接传送主板上的南桥PCH；
主板上的南桥PCH通过LPC总线，连接到主板上BMC管理模块；系统环境的实时运行状态信息获取方法为：服务器节点上BMC管理模块获取主板的各个关键IC位置附近上温度传感器的数据，从而获取实时的运行温度信息，同时通过PMBUS总线，连接到系统PSU电源模块，获取系统的总功耗信息，对系统的运行压力进行收集评估。
优选地，步骤三还包括：系统资源集中管理控制单元每隔预设时间段采集一个节点，按照节点在RACK机柜中的安装顺序，从上到下依次读取采集各个节点的资源利用率及状态数据。
优选地，在系统资源集中管理控制单元中建立独立的数据存储单元，用来存储各个节点的采集数据。
优选地，步骤四还包括：新业务任务产生时，首先判断当前资源池是否可以满足业务需求，需求满足时，依次向资源池中的服务器节点分解业务需求，当有业务完成或退出时，将资源释放入资源池，首先分解确认CPU资源需求，按照业务需求的 1.5倍划分对应的节点CPU使用量，然后优先在CPU对应的内存空间内，分解内存空间需求，按照业务需求的 2倍划分对应的内存使用量，接下来在上述两个资源的对应的节点范围内，优先选定网络带宽资源。
优选地，当CPU资源、内存空间、网络带宽资源无法在同一个节点实现，在其他节点上通过资源地址空间的虚拟映射分配，使其他节点运算完成后将数据归集到指定的主资源节点服务器，实现资源的虚拟分配。
优选地，在步骤一中，采用FPGA芯片MachXO在RACK服务器系统中建立系统资源集中管理控制单元，作为整系统的集中管理单元。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
RACK服务器资源动态池化的调配方法实现RACK服务器资源的动态池化设计，不仅达到了系统资源的高效利用要求，而且实现系统资源的统一管理，实现集群RACK服务器系统资源的高效动态管理应用。建立系统资源集中管理控制单元，连接到RACK服务器系统的每个服务器节点上，获取节点的资源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为RACK服务器资源动态池化的调配方法流程图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
本实施例提供一种RACK服务器资源动态池化的调配方法，如图1所示，调配方法包括：
S1：在RACK服务器系统中建立系统资源集中管理控制单元，作为整系统的集中管理单元；
S2：建立服务器节点资源利用率及状态数据的采集机制，获取系统资源的利用率、系统环境的实时运行状态信息；
S3：建立服务器节点资源利用率及状态数据转发控制机制，系统资源集中管理控制单元通过I2C总线轮询方法实时获取服务器节点上的资源利用率及状态数据，并将各个节点的数据存储在EEPROM中，并通过管理网络接口，将EEPROM中的信息传输给上层应用运行的服务器；
S4：建立服务器资源的动态池化调配方法，上层应用运行的服务器接收到RACK服务器传输的节点资源利用率及状态数据，将系统中的所有资源统一编码，形成CPU资源池、内存空间池、网络带宽池，并将各个节点的资源利用率汇总相加，得出每个资源池的总体利用率。
本实施例中，S1还包括：系统资源集中管理控制单元对外提供多路I2C通讯链路、至少一个MDI电气标准的管理网络接口；多路I2C通讯链路分别链接到RACK服务器的BMC管理模块上，管理网络接口通过网线链接到上层应用运行的主机。
在系统资源集中管理控制单元端采用射极跟随运算放大器，将I2C的电平由3.3V提升至12V，在RACK服务器的BMC管理模块，采用电阻分压方式将I2C的电平由12V降至至3.3V。
本实施例中，S2还包括：系统资源的利用率包含CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用数据，系统环境的实时运行状态信息，包括实时的运行温度数据、总功耗数据。
系统资源的利用率获取方法为：在各个服务器节点的应用操作系统中，建立一个资源利用率的收集代理程序，通过操作系统的驱动接口，实时获取CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用等资源利用率数据，操作系统通过DMI总线将资源利用率数据直接传送主板上的南桥PCH；
主板上的南桥PCH通过LPC总线，连接到主板上BMC管理模块；系统环境的实时运行状态信息获取方法为：服务器节点上BMC管理模块获取主板的各个关键IC位置附近上温度传感器的数据，从而获取实时的运行温度信息，同时通过PMBUS总线，连接到系统PSU电源模块，获取系统的总功耗信息，对系统的运行压力进行收集评估。
本实施例中，S3还包括：系统资源集中管理控制单元每隔预设时间段采集一个节点，按照节点在RACK机柜中的安装顺序，从上到下依次读取采集各个节点的资源利用率及状态数据。
在系统资源集中管理控制单元中建立独立的数据存储单元，用来存储各个节点的采集数据。
本实施例中，S4还包括：新业务任务产生时，首先判断当前资源池是否可以满足业务需求，需求满足时，依次向资源池中的服务器节点分解业务需求，当有业务完成或退出时，将资源释放入资源池，首先分解确认CPU资源需求，按照业务需求的 1.5倍划分对应的节点CPU使用量，然后优先在CPU对应的内存空间内，分解内存空间需求，按照业务需求的 2倍划分对应的内存使用量，接下来在上述两个资源的对应的节点范围内，优先选定网络带宽资源。
当CPU资源、内存空间、网络带宽资源无法在同一个节点实现，在其他节点上通过资源地址空间的虚拟映射分配，使其他节点运算完成后将数据归集到指定的主资源节点服务器，实现资源的虚拟分配。
具体的，采用FPGA芯片MachXO，建立系统资源集中管理控制单元，作为整系统的集中管理单元，该单元通过I2C的expander扩展芯片，对外提供42路I2C通讯链路，通过网络功能模块IP，实现1个MDI电气标准的管理网络接口；其中42路I2C通讯链路分别链接到RACK服务器的42个节点的BMC管理模块上，管理网络接口通过网线链接到上层应用运行的主机。
建立服务器节点资源利用率及状态数据的采集机制，在各个服务器节点的应用操作系统中，建立一个资源利用率的收集代理程序，通过操作系统的驱动接口，实时获取CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用等资源利用率数据，操作系统通过DMI总线将资源利用率数据直接传送主板上的南桥PCH。主板上的南桥PCH通过LPC总线，连接到主板上BMC管理模块。服务器节点上BMC管理模块获取主板的各个关键IC位置附近上温度传感器的数据，从而获取实时的运行温度信息，同时通过PMBUS总线，连接到系统PSU电源模块，获取系统的总功耗信息，对系统的运行压力进行收集评估。
建立服务器节点资源利用率及状态数据转发控制机制，系统资源集中管理控制单元通过I2C总线轮询方法实时获取服务器节点上的资源利用率及状态数据，并将各个节点的数据存储在EEPROM中，并通过管理网络接口，将EEPROM中的信息传输给上层应用运行的服务器。系统资源集中管理控制单元每隔50ms即采集一个节点，按照节点在RACK机柜中的安装顺序，从上到下依次读取采集各个节点的资源利用率及状态数据。在系统资源集中管理控制单元中建立独立的数据存储单元，用来存储各个节点的采集数据，即实际运行过程中系统资源集中管理控制单元每隔50ms依次刷新数据存储单元。
建立服务器资源的动态池化调配方法，上层应用运行的服务器接收到RACK服务器传输的节点资源利用率及状态数据，将系统中的所有资源统一编码，形成CPU资源池、内存空间池、网络带宽池，并将各个节点的资源利用率汇总相加，得出每个资源池的总体利用率。新业务任务产生时，首先判断当前资源池是否可以满足业务需求，需求满足时，依次向资源池中的服务器节点分解业务需求，当有业务完成或退出时，将资源释放入资源池，首先分解确认CPU资源需求，即按照业务需求的 1.5倍划分对应的节点CPU使用量，然后优先在CPU对应的内存空间内，分解内存空间需求，按照业务需求的 2倍划分对应的内存使用量，接下来在上述两个资源的对应的节点范围内，优先选定网络带宽资源。如果CPU资源、内存空间、网络带宽资源无法在同一个节点实现，可在其他节点上通过资源地址空间的虚拟映射分配，即其他节点运算完成后将数据归集到指定的主资源节点服务器，实现资源的虚拟分配。
经过上面详细的实施，可以很方便的实现RACK服务器资源的动态池化设计，不仅达到了系统资源的高效利用要求，而且实现系统资源的统一管理，实现集群RACK服务器系统资源的高效动态管理应用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，调配方法包括：
步骤一：在RACK服务器系统中建立系统资源集中管理控制单元，作为整系统的集中管理单元；
步骤二：建立服务器节点资源利用率及状态数据的采集机制，获取系统资源的利用率、系统环境的实时运行状态信息；
步骤三：建立服务器节点资源利用率及状态数据转发控制机制，系统资源集中管理控制单元通过I2C总线轮询方法实时获取服务器节点上的资源利用率及状态数据，并将各个节点的数据存储在EEPROM中，并通过管理网络接口，将EEPROM中的信息传输给上层应用运行的服务器；
步骤四：建立服务器资源的动态池化调配方法，上层应用运行的服务器接收到RACK服务器传输的节点资源利用率及状态数据，将系统中的所有资源统一编码，形成CPU资源池、内存空间池、网络带宽池，并将各个节点的资源利用率汇总相加，得出每个资源池的总体利用率。
2.根据权利要求1所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
步骤一还包括：系统资源集中管理控制单元对外提供多路I2C通讯链路、至少一个MDI电气标准的管理网络接口；
多路I2C通讯链路分别链接到RACK服务器的BMC管理模块上，管理网络接口通过网线链接到上层应用运行的主机。
3.根据权利要求2所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
在系统资源集中管理控制单元端采用射极跟随运算放大器，将I2C的电平由3.3V提升至12V，在RACK服务器的BMC管理模块，采用电阻分压方式将I2C的电平由12V降至至3.3V。
4.根据权利要求1所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
步骤二还包括：系统资源的利用率包含CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用数据，系统环境的实时运行状态信息，包括实时的运行温度数据、总功耗数据。
5.根据权利要求4所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
系统资源的利用率获取方法为：在各个服务器节点的应用操作系统中，建立一个资源利用率的收集代理程序，通过操作系统的驱动接口，实时获取CPU的实时占用率、内存的空间分配、网络带宽占用等资源利用率数据，操作系统通过DMI总线将资源利用率数据直接传送主板上的南桥PCH；
主板上的南桥PCH通过LPC总线，连接到主板上BMC管理模块；系统环境的实时运行状态信息获取方法为：服务器节点上BMC管理模块获取主板的各个关键IC位置附近上温度传感器的数据，从而获取实时的运行温度信息，同时通过PMBUS总线，连接到系统PSU电源模块，获取系统的总功耗信息，对系统的运行压力进行收集评估。
6.根据权利要求1所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
步骤三还包括：系统资源集中管理控制单元每隔预设时间段采集一个节点，按照节点在RACK机柜中的安装顺序，从上到下依次读取采集各个节点的资源利用率及状态数据。
7.根据权利要求6所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
在系统资源集中管理控制单元中建立独立的数据存储单元，用来存储各个节点的采集数据。
8.根据权利要求1所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
步骤四还包括：新业务任务产生时，首先判断当前资源池是否可以满足业务需求，需求满足时，依次向资源池中的服务器节点分解业务需求，当有业务完成或退出时，将资源释放入资源池，首先分解确认CPU资源需求，按照业务需求的 1.5倍划分对应的节点CPU使用量，然后优先在CPU对应的内存空间内，分解内存空间需求，按照业务需求的 2倍划分对应的内存使用量，接下来在上述两个资源的对应的节点范围内，优先选定网络带宽资源。
9.根据权利要求8所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
当CPU资源、内存空间、网络带宽资源无法在同一个节点实现，在其他节点上通过资源地址空间的虚拟映射分配，使其他节点运算完成后将数据归集到指定的主资源节点服务器，实现资源的虚拟分配。
10.根据权利要求1所述的RACK服务器资源动态池化的调配方法，其特征在于，
在步骤一中，采用FPGA芯片MachXO在RACK服务器系统中建立系统资源集中管理控制单元，作为整系统的集中管理单元。
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