CN112052066A - 一种降低虚拟机集群功耗的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种降低虚拟机集群功耗的方法及装置，其中该方法包括：确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；将未承载虚拟机的主机休眠或下电。如此，能够在满足用户需求的前提下降低虚拟机集群的功耗。

Description

一种降低虚拟机集群功耗的方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及但不限于虚拟机资源调度领域，更具体地涉及一种降低虚拟机集群功耗的方法及装置。
背景技术
云计算平台是一个复杂的大型系统，虚拟机是云计算平台的重要部分，它具有跨系统、资源隔离、可迁移等特点，高效的虚拟机集群部署与动态迁移操作可以将分散的虚拟机组成整体、满足大规模应用需求，可提高云计算平台的运行维护与服务质量，是云计算平台的重要组成部分。
云平台运行代价包括许多方面，如固定资产投资、线路费用、电力消耗、人力成本等等，而能耗在平台运行生命周期中往往数倍于其设备投资费用，成为最主要的使用代价。对于云平台在使用过程中面临的高昂的电力消耗问题，当前大量的云平台研究工作关注点着眼于基于主机物理服务器的节能降耗方法，如有的方法仅是简单的将主机上的虚拟机尽可能迁到有限的几台主机上，空闲主机再休眠或下电，没有考虑到应用的SLA(Service-Level Agreement，服务等级协议)需要，无法满足实际的商用环境要求；有的方法提出了在需要时交换物理服务器的性能模型，不过它假设每个物理服务器只对应一个单一的应用，无法满足当前实际的应用需要；有的方法提出通过动态调整主机电压与CPU频率方法，从而节省能耗，但该方法不适用于不活跃状态节点。
因此，现有技术中并不存在一种在用户需求与性能之间进行有效管理与平衡兼顾的降低虚拟机集群功耗的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种降低虚拟机集群功耗的方法，包括：
确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；
将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
本发明实施例还提供了一种降低虚拟机集群功耗的装置，包括：
确定单元，用于确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；
迁移单元，用于将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
管理单元，用于将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
本发明实施例还提供了一种降低虚拟机集群功耗的装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述降低虚拟机集群功耗的方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息处理程序，所述信息处理程序被处理器执行时实现上述降低虚拟机集群功耗的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案，能够在满足用户需求的前提下降低虚拟机集群的功耗。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的装置的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的系统的结构示意图。
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白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供的技术方案，能够在用户需求与性能之间进行有效管理与平衡兼顾。下面通过几个实施例进行详细说明。
图1为本发明一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤101，确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；
步骤102，将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
步骤103，将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
其中，所述确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数，包括：
统计每台主机的计算资源总数；
以任务为维度，统计每台主机执行任务需要占用的计算资源数；
将每台主机的计算资源总数减去执行任务需要占用的计算资源数，得到每台主机的剩余资源数。
其中，所述每台主机执行任务需要占用的计算资源数为根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数，或者根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数再乘以预设系数得到的计算资源数。
其中，所述确定虚拟机集群中每台主机归属的资源池，包括：
将具有相同性能的主机放置在同一个资源池；
所述性能包括以下至少之一：
通信能力、计算能力。
其中，该方法还包括：
对任务标记优先级，所述优先级分为高中低三个档次；
所述迁移之后，降低承载低优先级任务的虚拟机所在主机的峰值功率。
其中，所述将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上，包括：
将每一个资源池中的全部主机按照剩余资源数从大到小进行排序；
将排名最高的主机上的虚拟机迁移到排名最低的主机上，如果迁移后超过预设资源阀值，则迁移到排名第二低的主机上，以此类推，直至迁移完所述排名最高的主机上的虚拟机。
其中，所述预设资源阀值为系统给主机设置的资源利用率阀值。
图2为本发明另一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：
步骤201，确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数；
具体而言，可以通过下面的估算方法确定主机的剩余资源数。该估算方法包括：
1，统计每台主机的计算资源总数；
其中，所述计算资源包括CPU核数、内存容量等。
2，以任务为维度，统计每台主机为执行任务需要占用的计算资源数；
其中，所述每台主机执行任务需要占用的计算资源数为根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数，或者根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数再乘以预设系数得到的计算资源数。
例如，对于重要的任务，可以再乘以一个预设系数，确保重要的任务能够有足够的资源正常运行。例如该预设系数可以为1.2。
其中，云计算环境下，资源可能存在弹性伸缩的情况，应用虚拟机根据负载量的多少能动态的增加或减少，因此，以任务为维度计算应用资源占用能真实的反映出资源的使用率情况。
3，将每台主机的计算资源总数减去每台主机为执行任务需要占用的计算资源数，就可以得出每台主机剩余资源数。
步骤202，确定每台主机归属的资源池；
其中，本实施例的方案思路为通过虚拟机的合理放置、迁移后使处于空闲状态的物理主机数量最大，然后关闭处于空闲状态下的物理主机而实现不影响用户要求的前提下取得最高的能效。为此，虚拟机放置需要考虑的因素如下：
1，节点服务器间的通讯开销
在根据任务功耗进行调度时，根据历史监控数据预测任务间的通讯量，考虑到计算节点可能存在利旧的情况，不同节点的通讯能力不一样，有的是万兆网卡，有的是千兆网卡，在虚拟机放置时，尽可能将虚拟机放置到具有相同通讯能力的主机上。例如，可以将具有相同通讯能力的主机放置在同一个资源池中，优先在同一个资源池中选择主机放置。
2，考虑节点异构性
管理程序分发任务时，可能会使用一组异构的节点共同处理任务，由于处理能力的差别会造成性能占优节点等待低速节点的情况，在虚拟机放置时，尽可能将虚拟机放置到具有相同性能的主机上。例如，可以将具有相同计算能力的主机放置在同一个资源池中，优先在同一个资源池中选择主机放置。
上述步骤201、202没有固定的前后顺序。
步骤203，将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
其中，所述将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上，包括：
将每一个资源池中的全部主机按照剩余资源数从大到小进行排序；
将排名最高的主机上的虚拟机迁移到排名最低的主机上，如果迁移后超过预设资源阀值，则迁移到排名第二低的主机上，以此类推，直至迁移完所述排名最高的主机上的虚拟机。
具体而言，在不超过系统设置的预设资源阀值的前提下，根据上述虚拟机放置的因素，将剩余计算资源数最大的主机上的所有虚拟机全部迁移到实际剩余计算资源数最小的主机；如果迁移后超过系统设置的预设资源阀值，则迁移到实际剩余计算资源数次小的主机。
其中，所述预设资源阀值为系统为主机设置的资源利用率阀值。例如该预设资源阀值可以为80％。即迁移后的目的主机的资源利用率超过80％则意味着超过系统设置的预设资源阀值，则不能进行该迁移。
步骤204，将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
如此，降低了整体虚拟机集群的能耗。
在本发明的另一实施例中，可以重复执行上述步骤201-204，直至整个数据中心的迁移都超过系统设置的预设资源阀值，则不再迁移。如此，能够最大程度地将所有未承载虚拟机的主机休眠或下电，从而降低整体数据中心的能耗。
在本发明的另一实施例中，虚拟机放置时还可以考虑时限的因素。例如，虚拟机迁移之后，降低承载低优先级任务的虚拟机所在主机的峰值功率。
其中，可以对任务标记优先级，任务优先级分为高、中、低三个档次。对于优先级为低的任务，可以降低所在主机的功率。
具体而言，优先级较低的任务并不需要服务器使用极限速度处理，可以通过调整节点服务器峰值功率的方式来降低服务器的处理速度，只要能够在时限结束之前完成任务就能够满足需求，从而降低了功耗。
本发明上述实施例提供的技术方案，通过估算满足用户要求的最小能耗虚拟机提供与管理需求，同时通过动态的虚拟机放置技术使活动状态下的虚拟机数目达到最小，从而关闭不活跃的虚拟机，在满足用户需求的前提下降低虚拟机集群的功耗，从而降低了云平台的使用费用。
图3为本发明一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：
确定单元，用于确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；
迁移单元，用于将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
管理单元，用于将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
其中，所述确定单元，具体用于统计每台主机的计算资源总数；
以任务为维度，统计每台主机执行任务需要占用的计算资源数；
将每台主机的计算资源总数减去执行任务需要占用的计算资源数，得到每台主机的剩余资源数。
其中，所述每台主机执行任务需要占用的计算资源数为根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数，或者根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数再乘以预设系数得到的计算资源数。
其中，所述确定单元，具体用于
将具有相同性能的主机放置在同一个资源池；
所述性能包括以下至少之一：
通信能力、计算能力。
其中，该装置还包括：
任务标记单元，用于对任务标记优先级，所述优先级分为高中低三个档次；
所述管理单元，还用于所述迁移之后，降低承载低优先级任务的虚拟机所在主机的峰值功率。
其中，所述迁移单元，具体用于将每一个资源池中的全部主机按照剩余资源数从大到小进行排序；
将排名最高的主机上的虚拟机迁移到排名最低的主机上，如果迁移后超过预设资源阀值，则迁移到排名第二低的主机上，以此类推，直至迁移完所述排名最高的主机上的虚拟机。
其中，所述预设资源阀值为系统为主机设置的资源利用率阀值。
图4为本发明一实施例提供的一种降低虚拟机集群功耗的系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：
应用环境、全局资源管理层和云计算基础平台。
其中，所述应用环境是一个包括了云环境中的主机应用的复合组件，全局资源管理层与多个应用交互可以为各种应用服务，一个应用环境包含如下基本组件：
1)系统应用，其为实现特殊应用功能函数的可插拨组件。
2)性能模块，其为一个可插拨的性能组件模块，用于实现资源与工作集以及QoS之间的映射。
3)应用扩展，其为一个应用伸缩扩展控制组件，实现对于现实应用规模进行控制、扩展与管理，在应用变化时可以通知新的VM(Virtual Machine，虚拟机)被分派或者被回收。
4)效用函数，其为基于应用的效用函数模块，此函数模块就服务质量的某些要求提出了固定的标准，如最常见的是平均响应时间。
其中，全局资源管理层用于实现上述实施例提供的技术方案。该全局资源管理层包括：
计算资源估算模块，可以实现上述确定单元执行的部分功能。具体而言，计算资源估算模块决定着迁移源主机的选择，它要求每个主机就给定的应用条件送回一个与应用相关的特定参数(也可以称为预设系数，用于计算资源实际占用值)，并传送给虚拟机放置模块。
虚拟机放置模块，可以实现上述确定单元执行的部分功能以及任务标记单元执行的功能。具体而言，虚拟机放置管理模块根据给定的条件结合节点服务器间的通讯开销、异构性、时限考虑虚拟机放置，将具有相同通讯能力的主机放置在同一个资源池，将相同计算能力的主机放置在同一个资源池，优先在同一个资源池中选择主机放置，同时对任务标记优先级，任务优先级分为高、中、低三个档次，对于优先级为低的任务，可以降低所在主机的功率。
虚拟机调度模块，可以实现上述迁移单元和管理单元执行的功能。具体而言，虚拟机调度模块负责具体的虚拟机放置操作，根据计算资源估算模块、虚拟机放置管理模块的处理结果来进行虚拟机的迁移。并将所有未承载虚拟机的主机休眠或下电，从而降低整体数据中心的能耗。
其中，云计算基础平台，包括物理服务器即主机。每一台主机上都可以承载虚拟机。
本发明实施例还提供了一种降低虚拟机集群功耗的装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一项所述降低虚拟机集群功耗的方法。
本发明实施例还一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息处理程序，所述信息处理程序被处理器执行时实现上述任一项所述降低虚拟机集群功耗的方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种降低虚拟机集群功耗的方法，包括：
确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；
将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数，包括：
统计每台主机的计算资源总数；
以任务为维度，统计每台主机执行任务需要占用的计算资源数；
将每台主机的计算资源总数减去执行任务需要占用的计算资源数，得到每台主机的剩余资源数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述每台主机执行任务需要占用的计算资源数为根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数，或者根据服务等级协议SLA要求需要占用的计算资源数再乘以预设系数得到的计算资源数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定虚拟机集群中每台主机归属的资源池，包括：
将具有相同性能的主机放置在同一个资源池；
所述性能包括以下至少之一：
通信能力、计算能力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
对任务标记优先级，所述优先级分为高中低三个档次；
所述迁移之后，降低承载低优先级任务的虚拟机所在主机的峰值功率。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上，包括：
将每一个资源池中的全部主机按照剩余资源数从大到小进行排序；
将排名最高的主机上的虚拟机迁移到排名最低的主机上，如果迁移后超过预设资源阀值，则迁移到排名第二低的主机上，以此类推，直至迁移完所述排名最高的主机上的虚拟机。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述预设资源阀值为系统为主机设置的资源利用率阀值。
8.一种降低虚拟机集群功耗的装置，其特征在于，包括：
确定单元，用于确定虚拟机集群中每台主机的剩余资源数以及归属的资源池；
迁移单元，用于将每一个资源池中剩余资源数最大的主机上的所有虚拟机，迁移到剩余资源数最小的主机上；
管理单元，用于将未承载虚拟机的主机休眠或下电。
9.一种降低虚拟机集群功耗的装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述降低虚拟机集群功耗的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息处理程序，所述信息处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述降低虚拟机集群功耗的方法的步骤。
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