DE102012217202A1

DE102012217202A1 - Verfahren und System zum Optimieren des Platzierens virtueller Maschinen in Cloud-Computing-Umgebungen

Info

Publication number: DE102012217202A1
Application number: DE102012217202A
Authority: DE
Inventors: Torsten Teich; Amadeus Podvratnik; Thomas Spatzier
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: GB201217787D0; US10719343B2; GB2495820B; DE102012217202B4; GB2495820A8; GB2495820A; US9495215B2; US20130097601A1; US20170031706A1

Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Optimieren des Platzierens von Instanzen der Abbilder (103) virtueller Maschinen in einer Cloud-Computing-Umgebung bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Empfangen einer Anforderung zum Nutzen einer neuen Instanz eines VM-Abbilds; Lesen von benutzerspezifischen und allgemeinen VM-Ressourcen-Nutzungsprofilen, die erste Ressourcen-Inanspruchnahmedaten umfassen; Lesen von Ressourcen-Poolprofilen, die zweite Ressourcen-Inanspruchnahmedaten umfassen; für jedes der Ressourcen-Poolprofile Analysieren und Angleichen des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils an die gelesenen Ressourcen-Poolprofile, Berechnen eines kumulierten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils und Ermitteln des einen der mehreren Ressourcen-Pools, der die geringste kumulierte Ressourcen-Inanspruchnahme aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Cloud-Computing und insbesondere auf ein Verfahren und ein System zum Optimieren des Platzierens von Instanzen der Abbilder virtueller Maschinen in Cloud-Computing-Umgebungen.
Hintergrund
Cloud-Computing wird zu einem innovativen Datenverarbeitungs-Paradigma. Es gewährleistet zuverlässige, kundenorientierte und garantierte Datenverarbeitungs-Infrastrukturen für Benutzer. Das Konzept des Cloud-Computing bezieht sich auf die Verwendung von Datenverarbeitungskapazitäten von Maschinen, die von mehr als einem Diensteanbieterzentrum weltweit bereitgestellt werden. Angeschlossen durch ein Netzwerk stellen diese Maschinen Ressourcen bereit wie z. B. CPUs, die aufgerufen werden können, um eine virtuelle Maschine oder andere Prozesse für eine begrenzte oder definierte Dauer einzurichten. Der Benutzer kann Ressourcen für die Verwendung bei einer Anwendung anfordern und z. B. eine spezielle virtuelle Maschine (VM) erhalten, um eine Anwendung auszuführen.
Die Steuerung der Ressourcen-Inanspruchnahme ist ein Schlüsselelement in heutigen Infrastrukturen mit Cloud-Einsatz. Obwohl Cloud-Systeme so empfunden werden, als ob sie nahezu unbegrenzte Ressourcen-Möglichkeiten haben, sind sie durch Hardware-Ressourcen eingeschränkt, die durch den Diensteanbieter des Cloud-Systems installiert werden. Erhöhte Anforderungen führen zu einem Ansteigen der erforderlichen installierten Ressourcen, was Lösungen für den Erfolg einer Infrastruktur mit Cloud-Einsatz erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und System zum Optimieren des Platzierens von Abbildern virtueller Maschinen in Cloud-Computing-Umgebungen bereitzustellen. Das Verfahren vergleicht Profile der Ressourcen-Inanspruchnahme eines Benutzers, der das VM-Abbild anfordert, das angeforderte Abbild einer virtuellen Maschine und jeden Ressourcen-Pool der Cloud-Computing-Umgebungen, um die optimale Stelle für die angeforderten virtuellen Maschinen zu finden. Das Ziel wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der hier verwendete Ausdruck ”Cloud-Computing” bezeichnet eine Datenverarbeitungsplattform, bei der der Benutzer Zugang zu Anwendungen oder Datenverarbeitungs-Ressourcen haben kann, die in Form von Diensten über ein Netzwerk bereitgestellt werden. Eine vereinfachte Benutzerschnittstelle und eine Anwendungsprogrammierungs-Schnittstelle (API) an der Cloud bewirken, dass die Infrastruktur diese Dienste für den Benutzer transparent unterstützt.
Der hier verwendete Ausdruck ”virtuelle Maschine” kann die Software-Implementierung eines Computers bezeichnen, der wie ein physischer Computer Programme ausführt.
Der hier verwendete Ausdruck ”Abbild einer virtuellen Maschine” umfasst eine Menge von Daten, insbesondere ausführbare Daten und/oder Daten, die z. B. OS, RAM, Plattenspeicherkapazität usw. spezifizieren und eine bestimmte Konfiguration der zugehörigen virtuellen Maschine angeben, die das System verwendet, um die virtuelle Maschine zu betreiben.
Der hier verwendete Ausdruck ”Register” bezeichnet einen Datenspeicher auf einem materiellen computerlesbaren Speichermedium. Ein Datenspeicher umfasst computer- und/oder benutzerspezifische Einstellungen. Die benutzerspezifischen Einstellungen umfassen z. B. eine Dienstgütevereinbarung (Service Level Agreement, SLA), die eine minimale Qualität des Dienstes, den der Benutzer erhält, definiert.
Der hier verwendete Ausdruck ”Ablage” (repository) kann jeden Typ von Informationsspeicher bezeichnen wie etwa eine Datenbank, ein Datenverzeichnis, ein Systemregister oder andere Mittel zum Speichern verschiedener Typen von Informationen.
Der hier verwendete Ausdruck ”Ersatzbaugruppe” (Spare) bezeichnet eine zusätzliche Ressourcen-Komponente wie etwa ein Laufwerk oder ein Band, das für eine Verwendung als Ersatz für eine ausgefallene Komponente vorbestimmt ist.
Der hier verwendete Ausdruck ”Host-Plattform” bezeichnet eine physische Einheit, die Datenverarbeitungs-, Netzwerk- oder Speicher-Ressourcen bereitstellt.
Der hier verwendete Ausdruck ”Ressourcen-Pool” bezeichnet eine Sammlung von Host-Plattformen, die gemeinsam gebündelt sind. Der Zweck dieser Bündelung besteht darin, die Datenverarbeitungs-, Netzwerk-, Speicher- und weitere Typen von Ressourcen zu kombinieren, so dass sie als eine einzige Ressource erscheinen. Das Cloud-Computing-Verwaltungssystem kann aus diesen Ressourcen bis zu den Grenzen des Ressourcen-Pools zuweisen, was andernfalls die physischen Ressourcen einer einzelnen Host-Plattform übersteigen würde. Ressourcen des Ressourcen-Pools sind Benutzern zu dem Zeitpunkt zugewiesen, wenn sie Dienste oder Ressourcen von dem Cloud-Computing-Verwaltungssystem anfordern. Eine Ressource kann zum Beispiel – ohne darauf beschränkt zu sein – ein Prozessor, eine Netzwerkkomponente, ein Plattenspeicher usw. sein, die einem Benutzer zugewiesen sein kann.
Der hier verwendete Ausdruck ”Ressourcen-Nutzungsprofil” bezeichnet eine Menge von Daten der Ressourcen-Inanspruchnahme, die die Nutzung der Ressource über eine Zeitperiode angeben.
Der hier verwendete Ausdruck ”computerlesbares Speichermedium” umfasst jedes materielle Speichermedium, das Befehle speichern kann, die durch einen Prozessor einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt werden können. Das computerlesbare Speichermedium kann als ein computerlesbares dauerhaftes Speichermedium bezeichnet werden. Das computerlesbare Speichermedium kann außerdem als ein materielles computerlesbares Speichermedium bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein computerlesbares Speichermedium Daten speichern, auf die der Prozessor der Datenverarbeitungseinheit zugreifen kann. Zu Beispielen von computerlesbaren Speichermedien gehören, ohne auf diese beschränkt zu sein: Diskette, Lochstreifen, Lochkarte, magnetisches Festplattenlaufwerk, Halbleiterdatenträger, Flash-Speicher, USB-Stick, Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM), optische Platte, magnetooptische Platte und die Registerdatei der Prozessors. Zu Beispielen optischer Platten gehören Compact Disks (CD) und Digital Versatile Disks (DVD), z. B. CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW oder DVD-R-Platten. Der Ausdruck computerlesbares Speichermedium bezeichnet außerdem verschiedene Typen von Aufzeichnungsmedien, auf die durch die Computereinheit über ein Netzwerk oder eine Datenübertragungsverbindung zugegriffen werden kann. Daten können zum Beispiel über ein Modem, über das Internet oder über ein lokales Netzwerk abgerufen werden. Bezugnahmen auf ein computerlesbares Speichermedium sollten so interpretiert werden, dass sie möglicherweise mehrere computerlesbare Speichermedien sind. Verschiedene ausführbare Komponenten eines Programms oder von Programmen können an unterschiedlichen Speicherorten gespeichert sein. Das computerlesbare Speichermedium kann z. B. ein computerlesbares Mehrfach-Speichermedium in dem gleichen Computersystem sein. Das computerlesbare Speichermedium kann außerdem ein computerlesbares Speichermedium sein, das über mehrere Computersysteme oder Datenverarbeitungseinheiten verteilt ist.
In einem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Optimieren des Platzierens von Instanzen mehrerer Abbilder virtueller Maschinen in einer Cloud-Computing-Umgebung. Die Cloud-Umgebung umfasst mehrere Ressourcen-Pools. Jeder Ressourcen-Pool umfasst eine oder mehrere Ressourcen. Das Verfahren umfasst Folgendes:

– Empfangen einer Anforderung eines Benutzers zum Verwenden einer neuen Instanz einer der Abbilder virtuellen Maschinen, wobei die Anforderung eine Angabe des Abbilds virtuellen Maschinen ist, das instanziiert werden soll;
– Während die Verwendung des Abbilds einer virtuellen Maschinen gefordert wird, wählt der Benutzer wahlweise ein benutzerspezifisches VM-Ressourcen-Nutzungsprofil aus, das das resultierende VM-Ressourcen-Nutzungsprofil wird, wobei das resultierende VM-Ressourcen-Nutzungsprofil Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme umfasst, wobei die Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme für den spezifischen Benutzer der geforderten Instanz des angegebenen Abbilds der virtuellen Maschine über eine erste Zeitperiode ist;
– Wenn der Benutzer kein benutzerspezifisches VM-Ressourcen-Nutzungsprofil auswählt, Lesen durch eine Ersatzmaschine eines VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen Abbild der virtuellen Maschine gespeichert wurde, wobei das gelesene VM-Ressourcen-Nutzungsprofil erste Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme umfasst, wobei die ersten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen Abbilds der virtuellen Maschine über eine erste Zeitperiode ist;
– Lesen durch eine Platzierungsmaschine eines Ressourcen-Poolprofils für jeden der mehreren Ressourcen-Pools, wobei jedes Ressourcen-Poolprofil zweite Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme umfasst, wobei die zweiten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool ist, der dem Ressourcen-Poolprofil zugeordnet ist, über eine zweite Zeitdauer ist, wobei das Ressourcen-Poolprofil eine aktuelle Inanspruchnahme der Ressource in dem Ressourcen-Pool umfasst;
– Für jedes der Ressourcen-Poolprofile Ausführen der folgenden Schritte durch die Platzierungsmaschine:
– Analysieren des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des gelesenen Ressourcen-Poolprofils, wobei die Analyse das Angleichen des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des gelesenen Ressourcen-Poolprofils umfasst durch das Angleichen der zweiten Zeitperiode der gelesenen Ressourcen-Poolprofile des Ressourcen-Pools an die erste Zeitperiode des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils
– Berechnen eines zusammengeführten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils, das eine Vorhersage für eine Ressourcen-Gesamtinanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool ist, durch Kumulieren der Ressourcen-Inanspruchnahme der angeglichenen Profile; und
– Als ein Ergebnis der Analyse aller Ressourcen-Poolprofile Ermitteln des einen der mehreren Ressourcen-Pools, der die geringste Ressourcen-Inanspruchnahme aufweist.

Die Ausführungsformen können dahingehend vorteilhaft sein, dass sie eine optimierte Zuweisung von Cloud-Ressourcen in Abhängigkeit von Nutzungsprofilen ermöglichen. Die Profile beschreiben die mittlere Ressourcen-Inanspruchnahme über eine Zeitperiode z. B. über mehrere Stunden, Tage oder Wochen. Die Zeitperiode kann den gegenwärtigen Zeitpunkt erfassen, wenn z. B. der Analyseschritt ausgeführt wird, und kann außerdem künftige Stunden, Tage oder Wochen erfassen. Wenn die vorhergesagte Zeitspanne der Ressourcen-Inanspruchnahme für eine bestimmte Instanz einer virtuellen Maschine viel mehr Informationen umfasst als ein Datenwert der mittleren Ressourcen-Inanspruchnahme ohne Zeitinformation, kann eine Ermittlung einer erwarteten Ressourcen-Inanspruchnahme einer Abbildinstanz der virtuellen Maschine in zukünftigen Zeitperioden viel genauer sein. Es kann einen weiteren Vorteil dahingehend geben, dass die Nutzung von Ressourcen-Inanspruchnahmeprofilen zum Ermitteln des Ressourcen-Pools mit der geringsten Ressourcen-Gesamtinanspruchnahme die Gesamtwirksamkeit des Cloud-Systems erhöhen kann und seine gute Leistungsfähigkeit sichert. Das ist aufgrund der Tatsache der Fall, dass sie eine Möglichkeit des vollautomatischen und dynamischen Anpassens des Instanziierens von Abbildern virtueller Maschinen auf eine Vielzahl von Ressourcen-Pools gemäß einer sich dynamisch verändernden Arbeitsbelastung der Ressourcen-Pools und der angeforderten VM-Abbildinstanzen während eines Tageslaufs ermöglicht. Ein noch weiterer Vorteil dieser Ausführungsformen besteht darin, dass sie die Wartedauer des Benutzers minimal machen und somit die Benutzerzufriedenheit verbessern. Das ist der Fall, da es durch das Bewerten von Ressourcen-Inanspruchnahmeprofilen, die außerdem die vorhergesagte Ressourcen-Inanspruchnahme für zukünftige Zeitpunkte umfassen, anstatt lediglich eine gegenwärtig beobachtete physische Arbeitsbelastung der Ressourcen-Pools zu berücksichtigen, möglich ist, ein angefordertes VM-Abbild auf einen Ressourcen-Pool auch dann zu instanziieren, wenn das Nutzungsprofil der VM-Ressource angibt, dass die Ressourcen, die durch die angeforderte Instanz gefordert werden, durch einen bestimmten Ressourcen-Pool zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht bereitgestellt werden können, jedoch gemäß dem Ressourcen-Poolprofil des Ressourcen-Pools zu dem zukünftigen Zeitpunkt, wenn sie tatsächlich benötigt werden, bereitgestellt werden können. Dieses Merkmal wird durch die Tatsache ermöglicht, dass auch die Ressourcen-Poolprofile eine zukünftige Zeitperiode abdecken können und deswegen eine Angabe der Ressourcen sein können, die in einem bestimmten Ressourcen-Pool zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung stehen.
1. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte:

– Lesen eines benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen VM-Abbild gespeichert ist und in Verbindung mit einer Kennung des Benutzers gespeichert ist, wobei das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil Fremdressourcen-Nutzungsdaten umfasst, wobei die Fremdressourcen-Nutzungsdaten eine Angabe einer vorhergesagten benutzerspezifischen Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen Abbilds der virtuellen Maschine über die erste Zeitperiode sind, wobei die benutzerspezifische Ressourcen-Inanspruchnahme für den Benutzer vorhergesagt wurde; und
– Verwenden der gelesenen benutzerspezifischen Ressourcen-Inanspruchnahme anstelle des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, wenn die Analyse ausgeführt wird.

Die Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da das Kombinieren von Informationen des VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils eine bessere Vorhersage der Ressourcen-Inanspruchnahme für einzelne VMs ermöglicht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt zum Instanziieren des angegebenen VM-Abbilds auf den Ressourcen-Pool, der ermittelt wurde. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie eine bessere Möglichkeit zum Nutzen und Instanziieren eines oder mehrerer angeforderter VM-Abbilder auf eine Vielzahl von verfügbaren Ressourcen-Pools bereitstellt. Somit kann eine bessere Ausnutzung von verfügbaren Hardware-Ressourcen wie etwa Prozessoren, Speicher und Plattenspeicherkapazität erreicht werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der Ressourcen-Pool, der die geringste Ressourcen-Nutzung aufweist, aus der Gruppe ausgewählt, die Folgendes umfasst:

– den Ressourcen-Pool, für den der niedrigste Wert der ganzheitlichen Ressourcen-Inanspruchnahme des Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils berechnet wurde,
– den Ressourcen-Pool, für den der niedrigste Wert der ganzheitlichen Ressourcen-Inanspruchnahme des Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils berechnet wurde, und wobei das Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofil keinen Wert umfasst, der einen Schwellenwert übersteigt.

Diese Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da sie den Aufwand vermindert, der entstünde, wenn die Instanzen auf Ressourcen-Pools ausgeführt werden, die Ressourcen mit geringerer Verfügbarkeit aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das benutzerspezifische VM-Profil Regeln auf. Das Verfahren wendet ferner beim Ausführen der Analyse die Regeln auf das gelesene VM-Ressourcen-Nutzungsprofil, das gelesene benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil und/oder die gelesenen Ressourcen-Poolprofile an.
Die Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da sie ermöglicht, dass die Cloud-Dienstumgebung garantiert, dass die Cloud-Dienste in Übereinstimmung mit bestimmten Bedingungen an die Nutzung des Cloud-Computing bereitgestellt werden. Diese Bedingungen können eine zulässige Zeitperiode sein zum Betreiben einer Instanz des VM-Abbilds eines bestimmten Typs durch einen speziellen Benutzer an den Ressourcen-Pools. Das kann eine optimale Nutzung der Ressourcen-Pools und eine auf feingegliederte Regeln beruhende Modulation eines hauptsächlich auf dem Ressourcen-Inanspruchnahmeprofil beruhenden Prozesses des Instanziierens des VM-Abbilds sicherstellen.
Gemäß einiger Ausführungsformen weisen wenigstens einige der Regeln benutzerspezifische Bedingungen in Bezug auf Anzahl, Typ und/oder Verfügbarkeit von Ressourcen auf. Diese Bedingungen entsprechen einer Dienstgütevereinbarung. Die Dienstgütevereinbarungen spezifizieren die geforderte Qualität des Dienstes, den der Benutzer und der Cloud-Dienstanbieter vertraglich vereinbaren. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die VM-Ressourcen-Nutzungsprofile von wenigstens einem der Abbilder der virtuellen Maschinen durch Ausführen der folgenden Schritte erzeugt:

– Bewerten der gegenwärtigen Ressourcen-Inanspruchnahme aller Instanzen des wenigstens einen VM-Abbilds durch ein VM-Nutzungsüberwachungsmodul, wodurch erste bewertete Daten bereitgestellt werden;
– Vorhersagen der Ressourcen-Inanspruchnahme einer Instanz des wenigstens einen VM-Abbilds über eine erste Zeitperiode durch Bewerten der ersten bewerteten Daten; und
– Aktualisieren des VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem wenigstens einen VM-Abbild gespeichert wurde, mit den vorhergesagten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme.

Die Bewertung der Ressourcen-Inanspruchnahme der VM-Instanz erfolgt durch Abrufen der gemessenen Daten von physischen Ressourcen, die dieser Instanz zugeordnet sind.
Diese Ausführungsformen können dahingehend vorteilhaft sein, dass sie das System mit den Benutzer- und/oder VM-Abbild-Ressourcen-Anforderungen ständig aktualisieren. Das vermeidet dann eine Fehlzuordnung von Ressourcen, wenn sich die Benutzer- und/oder VM-Abbild-Ressourcen-Anforderung in Bezug auf die ursprünglichen Anforderungen entwickeln.
Gemäß weiterer Ausführungsformen wird das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil wenigstens eines der VM-Abbilder durch Ausführen der folgenden Schritte erzeugt:

– Überwachen der gegenwärtigen Ressourcen-Inanspruchnahme aller Instanzen des wenigstens einen VM-Abbilds, deren Instanziierung durch den Benutzer gefordert wurde, durch ein VM-Nutzungsüberwachungsmodul, wodurch zweite Überwachungsdaten bereitgestellt werden;
– Vorhersagen der Ressourcen-Inanspruchnahme einer Instanz des wenigstens einen VM-Abbilds, die durch den Benutzer angefordert werden soll, über die zweite Zeitperiode durch Bewerten der zweiten Überwachungsdaten; und
– Aktualisieren des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem wenigstens einen VM-Abbild gespeichert wurde, mit den Daten der vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme.

Die Merkmale können vorteilhaft sein, da benutzerspezifische Anforderungen berücksichtigt werden können, wenn die benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofile erzeugt werden. Wenn sich die Anforderungen mit der Zeit ändern, wird eine aktualisierte Version des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils bereitgestellt und kann zum Ermitteln des Ressourcen-Pools mit der geringeren Ressourcen-Gesamtinanspruchnahme verwendet werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die Ressourcen-Poolprofile durch das Ausführen der folgenden Schritte für jeden der Ressourcen-Pools erzeugt:

– Überwachen von Anzahl und Typ von Ressourcen des Ressourcen-Pools, die einem des einen oder der mehreren VM-Abbilder zugeordnet sind, die in dem Ressourcen-Pool (108) ausgeführt werden, wodurch zweite Überwachungsdaten bereitgestellt werden, wobei die zweiten Überwachungsdaten eine gemessene physische Zuweisung von Ressourcen zu Abbildinstanzen einer virtuellen Maschine über die zweite Zeitperiode umfassen;
– Überlagern der zweiten Überwachungsdaten, die für alle Abbildinstanzen einer virtuellen Maschine, die in dem Ressourcen-Pool ausgeführt werden, wodurch ein überlagertes Ressourcen-Inanspruchnahmeprofil für den Ressourcen-Pool erzeugt wird; und – Verwenden des überlagerten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils zum Erzeugen und/oder Aktualisieren des Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils des Ressourcen-Pools.

Diese Ausführungsformen können vorteilhaft sein, da die Gesamt-Ressourcen-Nutzung, die aus allen ausgeführten virtuellen Maschineninstanzen eines bestimmten Ressourcen-Pool abgeleitet wird, die beste Schätzung der Ressourcenverwendung eines Ressourcen-Pools ergibt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird jeder Instanz einer virtuellen Maschine, die auf einem der Ressourcen-Pools ausgeführt wird, eine oder mehrere Ressourcen des Ressourcen-Pools zugeordnet, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:

– Ermitteln aller Ressourcen in dem wenigstens einen Ressourcen-Pool, die während der zweiten Zeitperiode nicht belegt sind, durch den VM-Nutzungs-Supervisor, wobei das Ermitteln durch Subtrahieren des Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils von einer bekannten Anzahl aller Ressourcen des wenigstens einen Ressourcen-Pools ausgeführt wird;
– Ermitteln für die angeforderte Abbildinstanz der virtuellen Maschine, die in dem wenigstens einen Ressourcen-Pool instanziiert werden soll, einer oder mehrerer gegenwärtig benötigter Ressourcen durch Bewerten des VM-Ressourcen-Nutzungsprofils oder des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils des angegebenen Abbilds der virtuellen Maschine;
– Falls die Anzahl von Ressourcen eines ersten Ressourcen-Typs, von denen festgestellt wurde, dass sie von der angeforderten Instanz benötigt werden, die ermittelte Anzahl von gegenwärtig nicht belegten Ressourcen des ersten Ressourcen-Typs übersteigt, Auslösen des Instanziierens der angeforderten Abbildinstanz der virtuellen Maschine in einem anderen Ressourcen-Pool durch die Platzierungsmaschine.

Diese Ausführungsformen können vorteilhaft sein, da sie garantieren können, dass selbst dann, wenn die gegenwärtige Ressourcen-Inanspruchnahme der VM-Abbildinstanzen, die in einem bestimmten Ressourcen-Pool ausgeführt werden, größer als vorhergesagt sein kann und die Anzahl von tatsächlich verfügbaren Ressourcen in einem bestimmten Ressourcen-Pool übersteigt, eine automatisierte und intelligente Bewältigung der Situation gewährleistet ist. In Ausführungsformen der Erfindung kann eine gegenwärtig ausgeführte VM-Abbildinstanz von einem ersten Ressourcen-Pool zu einem anderen verschoben werden, wenn festgestellt wurde, dass in dem ersten Ressourcen-Pool ausreichend nichtbelegte Ressourcen fehlen. Diese Merkmale können unplanmäßige Beendigungen von VM-Abbildinstanzen vermeiden, wenn die Ressourcenanforderungen durch die Instanzen nicht mehr erfüllt sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform führt ein Ressourcen-Manager eine Neuzuweisung von Ressourcen aus, die der genutzten virtuellen Maschine bei ihrer Instanziierung zugewiesen wurden, wobei zum Ermitteln von einer der Abbildinstanzen der virtuellen Maschine, der die Ressource neu zugeordnet werden soll, die Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofile als Eingabe verwendet werden. Diese Ausführungsform kann den Vorteil haben, dass Ressourcen, die einer bestimmten VM-Abbildinstanz zugeordnet wurden, jedoch von der Instanz tatsächlich nicht benötigt werden, für die Nutzung durch andere Ressourcen freigegeben werden.
Gemäß Ausführungsformen weist das Verfahren ferner den Schritt zum Aktualisieren der für die Ressourcen-Pools spezifischen Ressourcen-Inanspruchnahmeprofile der Ressourcen-Pools mit neuen Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme auf, die sich aus der Neuzuweisung von Ressourcen oder aus der Verlagerung der Abbildinstanz der virtuellen Maschine ergeben.
Gemäß Ausführungsformen weisen die ersten und zweiten Zeitperioden von jedem der VM-Ressourcen-Nutzungsprofile und der Ressourcen-Poolprofile eine Menge von Messpunkten auf, die durch eine im Voraus definierte Zeitperiode voneinander getrennt sind, wobei jeder Messpunkt einen Datenwert zur Ressourcen-Inanspruchnahme für jeden von einer Vielzahl von Ressourcen-Typen umfasst, wobei jeder der Datenwerte zur Ressourcen-Inanspruchnahme ein Vorhersageergebnis ist, das aus der überwachten physischen Ressourcen-Inanspruchnahme berechnet wurde.
Gemäß Ausführungsformen wird jedes VM-Abbild in Verbindung mit einem für den Nutzungstyp spezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofil gespeichert, wobei ein Nutzungstyp z. B. ”Entwicklung”, ”Prüfung”, ”Produktion” oder dergleichen lauten kann. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte:

– Empfangen einer Angabe eines angeforderten Nutzungstyps. Der angeforderte Nutzungstyp legt fest, wie die angeforderte VM-Abbildinstanz durch den anfordernden Benutzer verwendet wird. Der angeforderte Nutzungstyp ist typischerweise einer von einer Vielzahl von im Voraus definierten Nutzungstypen. Der angeforderte Nutzungstyp kann z. B. gemeinsam mit der Anforderung des Benutzers zum Instanziieren einer der Abbilder einer virtuellen Maschine empfangen werden.
– Ermitteln des für den Nutzungstyp spezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils für das in der Anforderung des Benutzers angegebene VM-Abbild;
– Verwenden des ermittelten, für den Nutzungstyp spezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils als das VM-Ressourcen-Nutzungsprofil, das zum Ausführen der Analyse der Profile zum Bestimmen des Ressourcen-Pools mit der geringsten Gesamtressourcen-Inanspruchnahme gelesen wird.

Gemäß Ausführungsformen wird die Ressourcen-Inanspruchnahme, die in dem VM-Ressourcen-Nutzungsprofil und/oder dem benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofil spezifiziert ist, verwendet, um festzustellen, ob die Ressourcen, die an einem oder mehreren zukünftigen Zeitpunkten durch die Abbildinstanz einer virtuellen Maschine angefordert werden, an dem einen oder den mehreren zukünftigen Zeitpunkten in dem wenigstens einen Ressourcen-Pool zur Verfügung stehen.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein computerlesbares nichtflüchtiges Speichermedium, das computerlesbare Befehle enthält, die bei einer Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor das Verfahren nach einem der Verfahrensschritte der oben beschriebenen Ausführungsformen ausführt.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computersystem, das Folgendes umfasst:

– eine Speichereinheit, die eine Vielzahl von VM-Abbildern aufweist;
– mehrere Ressourcen-Pools, wobei jeder Ressourcen-Pool eine oder mehrere Ressourcen aufweist;
– eine Schnittstelle, die eingerichtet ist zum Empfangen einer Anforderung eines Benutzers zum Nutzen einer neuen Instanz von einem der VM-Abbilder, wobei die Anforderung eine Angabe des VM-Abbilds ist, das instanziiert werden soll;
– eine Platzierungsmaschine, die eingerichtet ist zum: • Lesen eines VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen VM-Abbild gespeichert wird, wobei das gelesene VM-Ressourcen-Nutzungsprofil erste Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme umfasst, wobei die ersten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen VM-Abbilds über eine erste Zeitperiode sind; • Lesen eines Ressourcen-Poolprofils für jeden der mehreren Ressourcen-Pools (108), wobei jedes für einen Ressourcen-Pool spezifische Profil zweite Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme umfasst, wobei die zweiten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool, der dem Ressourcen-Poolprofil zugehörig ist, über eine zweite Zeitperiode sind, wobei das Ressourcen-Poolprofil ferner eine gegenwärtigen Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool umfasst; • Analysieren des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des Ressourcen-Poolprofils für jedes der Ressourcen-Poolprofile, wobei die Analyse das Angleichen des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und der gelesenen Ressourcen-Poolprofile durch Angleichen der zweiten Zeitperiode der gelesenen Ressourcen-Poolprofile des Ressourcen-Pools an die erste Zeitperiode des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils umfasst; • Berechnen eines Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils, das eine Angabe einer vollständigen Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool ist, für jedes der Ressourcen-Poolprofile durch Aufsummieren der Ressourcen-Inanspruchnahme der angeglichenen Profile; und • Ermitteln des einen der mehreren Ressourcen-Pools, der die geringste Gesamtressourcen-Nutzung aufweist, als ein Ergebnis der Analyse aller Ressourcen-Poolprofile.

Für einen Fachmann ist klar, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung als ein System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgeführt werden können. Deswegen können, falls nicht ausdrücklich anders angegeben, Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form einer reinen Hardware-Ausführungsform, einer reinen Software-Ausführungsform (mit Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Software- und Hardware-Aspekte kombinierenden Ausführungsform, die hier alle allgemein als ein ”Modul” oder ”System” bezeichnet werden können, aufweisen. Jede Kombination aus einem oder mehreren computerlesbaren Medien kann verwendet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft durch Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, worin:
1 eine Systemarchitektur für die Ausführung des Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
2 ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Optimieren des Platzierens eines Abbilds einer virtuellen Maschine in Cloud-Umgebungen ist,
3 ein benutzerspezifisches VM-Ressourcen-Nutzungsprofil und ein Ressourcen-Poolprofil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
4 ein Ablaufplan ist, der einen Anwendungsfall gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
Genaue Beschreibung
Im Folgenden sind in diesen Figuren gleich nummerierte Elemente entweder ähnliche Elemente oder führen eine gleichwertige Funktion aus. Elemente, die zuvor erläutert wurden, werden in späteren Figuren nicht notwendigerweise erläutert, wenn die Funktion gleichwertig ist.
1 stellt eine vorgeschlagene Systemarchitektur 100 dar, die funktionsmäßig in der Lage ist, den Prozess des Platzierens von Abbildern einer virtuellen Maschine in Cloud-Umgebungen gemäß der offenbarten Architektur der vorliegenden Erfindung auszuführen. Eine Abbildablage 102 enthält eine Anzahl von VM-Abbildern 103, aus denen neue VM-Abbildinstanzen bereitgestellt werden können. Zugehörig zu diesen VM-Abbildern sind Ressourcen-Nutzungsprofile 104 (Resource Usage Profiles, RUPs), die sowohl den Typ der VM als auch Informationen über die Ressourcen-Inanspruchnahme für verschiedene Ressourcen (z. B. CPU, Speicher, Platte usw.) für die VM anhand von ”Vergangenheitsdaten” d. h. überwachten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme angeben. Ein Benutzerregister 105 enthält Benutzerprofile 106 für alle Benutzer, die in dem System registriert sind. Ein Benutzer, der in der Cloud-Dienstumgebung eingeloggt ist, kann das Instanziieren einer bestimmten Abbildinstanz einer virtuellen Maschine und die Bereitstellung dieser Instanz durch das System anfordern. Das Benutzerregister 105 enthält außerdem benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofile, die hier als Benutzer-Ressourcen-Nutzungsprofile 107 (User Resource Usage Profiles, URUPs) bezeichnet werden, die ein mittleres erwartetes Ressourcen-Nutzungsprofil einer Instanz eines bestimmten VM-Abbilds, die durch den Benutzer angefordert wird, angeben. Ein hier verwendetes ”Profil” umfasst eine zeitliche Reihe von Datenwerten, die die Angabe einer vorhergesagten oder ”erwarteten” Ressourcen-Inanspruchnahme über eine Zeitperiode sind. Dieses Profil kann mehrere mittlere Ressourcen-Inanspruchnahmewerte umfassen, die für unterschiedliche Ressourcen-Typen, z. B. CPU-Nutzung, Speichernutzung, Plattenspeichernutzung usw. abgeleitet wurden. Mit anderen Worten ein Profil gibt an, wie ein spezieller Benutzer VMs bestimmter Typen über eine im Voraus definierte Zeitperiode verwendet.
In einigen Ausführungsformen weist das benutzerspezifische VM-Profil Regeln auf. Einige dieser Regeln umfassen benutzerspezifische Bedingungen in Bezug auf Anzahl, Typ und/oder Verfügbarkeit der Ressourcen. Diese Bedingungen sind in Übereinstimmung mit einer Dienstgütevereinbarung. Die Dienstgütevereinbarungen legen die geforderte Qualität des Dienstes fest, auf die sich der Benutzer und der Cloud-Diensteanbieter vertraglich geeinigt haben.
Das System enthält ferner eine Anzahl von Ressourcen-Pools/Host-Plattformen 108, die ausgeführte Instanzen von VMs 109 beherbergen. Jede ausgeführte VM 109 weist außerdem ein Ressourcen-Poolprofil auf, das als ”Resource Usage Profile” (HRUP-Hosted RUP) 113 bezeichnet wird, das dem Ressourcen-Poolprofil-Register 112 zugeordnet ist und darin gespeichert wird. Während einer anfänglichen Bereitstellung einer VM von einem VM-Abbild 103 wird das HRUP 113 der VM mit Daten von dem RUP 104 des VM-Abbilds 103 aktualisiert. Während der Lebensdauer einer VM überwacht ein VM-Nutzungs-Supervisor 110 periodisch die tatsächliche Ressourcen-Inanspruchnahme von VMs in einem Pool und aktualisiert ihre zugehörigen HRUPs 113 dementsprechend. Dazu verwendet er die APIs jeder Host-Plattform, um Ressourcen-Nutzungsdaten von ausgeführten VMs abzufragen. Es ist z. B. zu jedem Zeitpunkt möglich zu sehen, wie viel CPU und Speicher eine VM in Anspruch nimmt.
Wenn durch einen Benutzer eine neue VM angefordert wird, analysiert eine Platzierungsmaschine 110 die Ressourcen-Nutzungscharakteristiken, die in dem RUP 104 gespeichert sind, das dem durch den Benutzer ausgewählten VM-Abbild 103 zugeordnet ist. Diese Informationen können dann außerdem durch eine vorteilhafte Nutzung des URUP 107 des Benutzers ergänzt werden. Die Ressourcen-Nutzungscharakteristiken können mit Ressourcen-Nutzungsprofilen von VMs 109, die in verschiedenen Ressourcen-Pools 108 ausgeführt werden, verglichen werden, um den optimalen Ressourcen-Pool zu finden, bei dem eine beste Anpassung zwischen vorhergesagter Ressourcen-Verfügbarkeit und vorhergesagter Ressourcen-Nutzung angenommen werden kann. Ersatz-Ressourcen werden dynamisch berechnet durch Vergleichen der VM-Ressourcen-Nutzungsprofile (oder benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofile) aller VM-Abbilder, die in einem bestimmten Ressourcen-Pool instanziiert wurden, mit ständig empfangenen Überwachungsdaten, die eine Angabe der tatsächlichen physischen Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool darstellen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass jeder Ressourcen-Mangel schnell erfasst wird und eine vorhandene VM-Abbildinstanz unmittelbar zu einem anderen Ressourcen-Pool umgesetzt werden kann.
Schließlich kann ein Ressourcen-Manager 111 verwendet werden, um den Umfang und den Typ von Ressourcen, die ausgeführten VM-Instanzen 109 zugewiesen sind, aktiv und dynamisch zu steuern, indem Ressourcen freigegeben werden und indem diese Ressourcen auf der Grundlage einer Bewertung von Profilen neuen VM-Instanzen neu zugewiesen werden. Das heißt, bei physischen Ressourcen, die ausgeführten VMs zugewiesen sind, kann die Zuweisung zu diesen VM-Instanzen aufgehoben werden und sie können dann zum Instanziieren und Betreiben zusätzlicher VMs verwendet werden, oder sie können anderen vorhandenen Instanzen von VM-Abbildern neu zugewiesen werden. Diese Neuzuweisung von Ressourcen kann z. B. erfolgen, indem die VM-Ressourcen-Nutzungsprofile und/oder das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil verwendet werden, um die bestimmten VMs vorherzusagen, deren Instanzen die Ressourcen in einer zukünftigen Zeitperiode höchstwahrscheinlich nicht benötigen, und diese Ressourcen anderen Instanzen eines VM-Abbilds neu zuzuweisen.
2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Optimieren des Platzierens von Abbildern einer virtuellen Maschine in Cloud-Umgebungen. Nach dem Empfangen einer Anforderung eines Benutzers zum Nutzen einer neuen Instanz einer der VM-Abbilder im Schritt 201 liest die Platzierungsmaschine im Schritt 202 das VM-Ressourcen-Nutzungsprofil, das in Verbindung mit dem angeforderten VM-Abbild gespeichert wird. Das gelesene VM-Ressourcen-Nutzungsprofil umfasst erste Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme. Die ersten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme geben die vorhergesagte Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen VM-Abbilds über eine erste Zeitperiode an. Im Schritt 204 liest die Platzierungsmaschine ein Ressourcen-Poolprofil für jeden der mehreren Ressourcen-Pools. Jedes Ressourcen-Poolprofil umfasst zweite Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme. Die zweiten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme geben die gegenwärtige und vorhergesagte Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool, der dem Ressourcen-Poolprofil zugeordnet ist, über eine zweite Zeitperiode an. Im Schritt 205 analysiert die Platzierungsmaschine das erste und das zweite Ressourcen-Profil und berechnet im Schritt 206 die Ressourcen-Gesamtinanspruchnahme von ausgeführten Instanzen 109 und der angeforderten Instanz in jedem der mehreren Ressourcen-Pools 108. Im Schritt 207 bestimmt die Platzierungsmaschine 101 einen der mehreren Ressourcen-Pools, der die geringste Gesamtressourcen-Nutzung aufweist. Der Schritt 205 wird in dem Beispiel von 3 weiter erläutert.
3 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der mittleren Instanzen-Inanspruchnahme von Ressourcen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Vielfalt von Ressourcen kann berücksichtigt werden wie etwa die CPU-Nutzung, Speichernutzung, Plattenspeichernutzung usw. Die Darstellung 303 von 3 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der erwarteten Ressourcen-Inanspruchnahme einer Instanz eines VM-Abbilds 103, die durch einen Gastbenutzer für Zwecke der Software-Entwicklung angefordert wird. Sie ist ein Ergebnis der Überlagerung der Ressourcen-Nutzung des Benutzers und der Ressourcen-Inanspruchnahme des VM-Abbilds. Es ist klar, dass die in 3 dargestellten Profile unter Verwendung von ständigen zeitlichen Änderungen gezeigt werden. Die tatsächliche Ressourcen-Inanspruchnahme ändert sich jedoch zeitlich diskret. Diese Figuren dienen dementsprechend lediglich zur Veranschaulichung des Konzepts.
Wie in der Darstellung 303 ersichtlich steigt die Ressourcen-Inanspruchnahme zum Zeitpunkt t1, nachdem der Betrieb der Instanz der virtuellen Maschine, die von dem angeforderten VM-Abbild bereitgestellt wurde, begonnen wurde. Er erreicht eine bestimmte maximale Ressourcen-Inanspruchnahme zum Zeitpunkt t2. Die Ressourcen-Inanspruchnahme verringert sich und beginnt zum Zeitpunkt t3 wieder anzusteigen, um einen zweiten Maximalwert zum Zeitpunkt t4 zu erreichen. Das ist ein Veranschaulichungsbeispiel eines Benutzers, der eine Entwicklungsmaschine anfordert, die gewöhnlich lediglich während des Tages läuft. Dieser Benutzer verwendet diese Art von Maschinen gewöhnlich in der regulären Arbeitszeit während des Morgens (Zeitpunkt t2) und am Nachmittag (Zeitpunkt t4). Eine Produktionsmaschine (nicht gezeigt) kann in Abhängigkeit von dem bestimmten Szenario des Verwendungsfalls einer Instanz des VM-Abbilds ein anderes benutzerspezifisches VM-Ressourcen-Nutzungsprofil aufweisen.
Die Darstellung 302 veranschaulicht die gegenwärtige und die erwartete Ressourcen-Inanspruchnahme durch einen Ressourcen-Pool, der ausgeführte Instanzen einer virtuellen Maschine hält. In diesem Beispiel betreiben die ausgeführten Instanzen der virtuellen Maschine über Nacht Stapelprozesse. Wie in der Darstellung 302 veranschaulicht erreicht die Ressourcen-Inanspruchnahme den Maximalwert während der Nacht zum Zeitpunkt t0 und verringert sich auf seinen Minimalwert während des Tages.
Die Darstellung 301 veranschaulicht die vorhergesagte Ressourcen-Inanspruchnahme des Ressourcen-Pools und das angeforderte benutzerspezifische VM-Abbild. Wie in der Darstellung 301 veranschaulicht kann ein Schwellenwert der Ressourcen-Inanspruchnahme Tr1 306 festgelegt sein. Dieser Schwellenwert kann verwendet werden, um das Platzieren und Instanziieren einer neuen VM im Ressourcen-Pool auszulösen.
Die Auswahl des Ressourcen-Pools, wo die angeforderte VM platziert wird, erfolgt auf der Grundlage des vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils 301 jeder der Host-Plattformen. Wenn eine Zeitperiode zwischen einem Anfangszeitpunkt ti und einem Endzeitpunkt tf den Zeitpunkt für die Anforderung einer VM-Instanz enthalten kann, sind zwei Kriterien gefordert, um den Ressourcen-Pool auszuwählen, um diese angeforderte VM-Instanz zu halten:

– die Ressourcen-Spitzennutzungen für eine vorgegebene Host-Plattform darf den Schwellenwert Tr1 306 in der Zeitperiode zwischen ti und tf nicht übersteigen. In dem Beispiel von 3 würde die Host-Plattform dieses Kriterium für die Zeitperiode zwischen dem Zeitpunkt t1 und t3 nicht erfüllen. In der Zeitperiode zwischen t3 und t5 wird dagegen die Host-Plattform für die endgültige Auswahl berücksichtigt, da der Maximalwert der Inanspruchnahme den Schwellenwert Tr1 306 nicht übersteigt.
– wenn mehr als eine Host-Plattform vorhanden sind, die das obige Kriterium erfüllen, wird die eine Host-Plattform mit der geringsten sich ergebenden Ressourcen-Inanspruchnahme als ein Integral der überlagerten Ressourcen-Inanspruchnahmekurve 301 zwischen dem Zeitpunkt ti und dem Zeitpunkt tf ausgewählt.

4 ist ein Ablaufplan, der einen Verwendungsfall der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Schritt 401 fordert der Benutzer eine neue VM anhand eines spezifizierten Abbilds 103 von dem vorhandenen Abbildregister 102. Im Schritt 402 prüft die Platzierungsmaschine 101 den vorgegebenen Benutzer, ob ein benutzerdefiniertes RUP 107 bereits vorhanden ist. Wenn das URUP 107 nicht vorhanden ist, kopiert die Platzierungsmaschine 101 das RUP 104 des angeforderten VM-Abbilds für den Benutzer im Schritt 403. Wenn das URUP 107 vorhanden ist, verknüpft die Platzierungsmaschine im Schritt 404 Daten von dem RUP eines VM-Abbilds und des URUP des anfordernden Benutzers, um benutzerspezifische Nutzungsmuster (URUP) für eine VM eines vorgegebenen Typs zu berücksichtigen. Im Schritt 405 berechnet die Platzierungsmaschine 101 für die vorhandenen Host-Plattformen die beste Position für die angeforderte VM-Instanz. Das erfolgt durch Vergleichen des URUP 107 mit den Ressourcen-Nutzungsprofilen von jedem der Ressourcen-Pools. Das Ressourcen-Nutzungsprofil des Ressourcen-Pools wird erhalten als Überlagerung der zugewiesenen Ressourcen-Nutzungsprofile aller Instanzen aller VM-Abbilder, die in dem Ressourcen-Pool ausgeführt werden. Die Platzierungsmaschine 101 berechnet die gesamte vorhergesagte Ressourcen-Inanspruchnahme jeder VM-Instanz, die tatsächlich in dem Ressourcen-Pool ausgeführt wird, und des angeforderten VM-Abbilds. Wenn im Schritt 406 eine oder mehrere freie Ressourcen der Host-Plattform 109 ermittelt werden können, kann die VM in der Host-Plattform 109 ohne Neuzuweisung von Ressourcen instanziiert werden. Die Platzierungsmaschine 101 wählt die Host-Plattform mit der geringsten mittleren Ressourcen-Inanspruchnahme über eine abgestimmte Zeitperiode.
Wenn kein freier Ressourcen-Pool, der auch als ”Host-Plattform” bezeichnet wird, ermittelt werden konnte, das heißt, es wird anhand der gegenwärtigen Zuweisung von Ressourcen zu Ressourcen-Pools vorhergesagt, dass das angeforderte VM-Abbild in keine Host-Plattform passt, berechnet die Platzierungsmaschine 101 eine Host-Plattform 108 anhand der vorhandenen HRUPs 113 und des URUP 107, deren erwartetes Ressourcen-Nutzungsprofil die beste verfügbare Anpassung an die Ressourcen-Anforderungen der angeforderten VM-Instanz liefert. Die Ressourcen, die in dieser am besten angepassten Host-Plattform zur Verfügung stehen, können jedoch zukünftig für die Anforderungen dieser VM-Abbildinstanz nicht ausreichend sein, das angeforderte VM-Abbild wird trotzdem in der am besten angepassten Host-Plattform instanziiert. Dann stellt die Platzierungsmaschine 101 durch Bewerten der Ressourcen-Poolprofile aller Ressourcen-Pools und des VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und/oder des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils fest, welche VM-Instanz eine bestimmte Ressource an einem zukünftigen Zeitpunkt eigentlich nicht benötigt, wenn die instanziierte VM-Abbildinstanz eine Ressource dieses Ressourcen-Typs anfordert. Das Ergebnis dieser Feststellung wird für die Neuzuweisung dieser Ressource zu der VM-Instanz, die sie an diesem zukünftigen Zeitpunkt tatsächlich benötigt, verwendet. Nachdem im Schritt 410 festgestellt wurde, dass eine Ressource von einer ersten VM-Abbildinstanz zu einer zweiten VM-Abbildinstanz, die Teil des gleichen oder eines anderen Ressourcen-Pools sein kann, neu zugeordnet werden sollte, sendet die Platzierungsmaschine im Schritt 411 eine Ressourcen-Neuzuweisungsanforderung an den VM-Nutzungs-Supervisor 110. Der VM-Nutzungs-Supervisor 110 weist eine oder mehrere Ressourcen in Übereinstimmung mit den Spezifikationen in der Ressourcen-Neuzuweisungsanforderung neu zu.
Im Schritt 409 sendet die Platzierungsmaschine 101 eine Anforderung zum Platzieren einer VM-Abbildinstanz, das heißt eine Anforderung zum Instanziieren des VM-Abbilds, an den VM-Nutzungs-Supervisor 110. Der VM-Nutzungs-Supervisor 110 erzeugt eine neue VM-Abbildinstanz auf der ausgewählten Host-Plattform 108. Der Benutzer wird über die erzeugte VM-Abbildinstanz benachrichtigt.

Claims

Verfahren zum Optimieren des Platzierens einer Vielzahl von Abbildern virtueller Maschinen (103) in einer Cloud-Umgebung, wobei die Cloud-Umgebung mehrere Ressourcen-Pools (108) aufweist, wobei jeder Ressourcen-Pool (108) eine oder mehrere Ressourcen aufweist, wobei das Verfahren aufweist: – Empfangen (201) einer Anforderung eines Benutzers zum Nutzen einer neuen Instanz eines der Abbilder virtueller Maschinen (103), wobei die Anforderung eine Angabe des Abbilds der virtuellen Maschine (103), die instanziiert werden soll, darstellt; – Lesen (202) eines VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen Abbild einer virtuellen Maschine (103) gespeichert ist, durch eine Platzierungsmaschine (101), wobei das gelesene VM-Ressourcen-Nutzungsprofil erste Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme aufweist, wobei die ersten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen Abbilds einer virtuellen Maschine (101) über eine erste Zeitperiode sind; – Lesen (204) eines Ressourcen-Poolprofils für jeden der mehreren Ressourcen-Pools (108) durch die Platzierungsmaschine (101), wobei jedes Ressourcen-Poolprofil zweite Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme aufweist, wobei die zweiten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool, der mit dem Ressourcen-Poolprofil verbunden ist, über eine zweite Zeitperiode sind, wobei das Ressourcen-Poolprofil des Weiteren eine gegenwärtige Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool aufweist; – Gegebenenfalls Lesen eines benutzerspezifischen VM-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen VM-Abbild (103) gespeichert wird und in Verbindung mit einer Kennung des Benutzers gespeichert wird, wobei das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil dritte Ressourcen-Nutzungsdaten aufweist, wobei die dritten Ressourcen-Nutzungsdaten eine Angabe einer vorhergesagten benutzerspezifischen Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen Abbilds (103) einer virtuellen Maschine über eine erste Zeitperiode sind, wobei die benutzerspezifische Ressourcen-Inanspruchnahme für den Benutzer vorhergesagt wurde; – wobei für jedes der Ressourcen-Poolprofile die Platzierungsmaschine die Schritte ausführt: – Erzeugen (402) eines resultierenden VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, indem entweder das gelesene benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil (falls verfügbar) oder das gelesene VM-Ressourcen- Nutzungsprofil verwendet wird, – Analysieren (205) des resultierenden VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des gelesenen Ressourcen-Poolprofils, wobei die Analyse das Angleichen des resultierenden VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des gelesenen Ressourcen-Poolprofils durch Angleichen der zweiten Zeitperiode des gelesenen Ressourcen-Poolprofils des Ressourcen-Pools an die erste Zeitperiode des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils aufweist; – Berechnen (206) eines Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils, das eine Vorhersage einer Ressourcen-Gesamtinanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool ist, durch Zusammenfassen der Ressourcen-Inanspruchnahme der angeglichenen Profile; und – Ermitteln (207) des einen von den mehreren Ressourcen-Pools (108), der die geringste Gesamtressourcen-Inanspruchnahme aufweist, als ein Ergebnis der Analyse der Ressourcen-Poolprofile.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt aufweist: Instanziieren des angegebenen Abbilds (103) einer virtuellen Maschine in dem bestimmten Ressourcen-Pool.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte aufweist: – Empfangen der Anforderung eines Benutzers zum Verwenden eines separaten vom Benutzer gewählten VM-Ressourcen-Nutzungsprofils anstelle des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen VM-Abbild (103) und in Verbindung mit einer Kennung des Benutzers gespeichert wird; und – Verwenden des vom Benutzer gewählten VM-Ressourcen-Nutzungsprofils anstelle des gelesenen benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, wenn die Analyse ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ressourcen-Pool (108), der die geringste Ressourcen-Nutzung aufweist, aus der Gruppe ausgewählt wird, die enthält: – den Ressourcen-Pool (108), für den der niedrigste integrale Ressourcen-Inanspruchnahmewert des Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils berechnet wurde; – den Ressourcen-Pool (108), für den der niedrigste integrale Ressourcen-Inanspruchnahmewert des Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofils berechnet wurde und wobei das Ressourcen-Gesamtinanspruchnahmeprofil keinen Wert aufweist, der einen Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil Regeln aufweist, wobei das Verfahren ferner aufweist: – beim Ausführen der Analyse Anwenden der Regeln auf das gelesene VM-Ressourcen-Nutzungsprofil, das gelesene benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil und/oder die gelesenen Ressourcen-Poolprofile.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei wenigstens einige der Regeln benutzerspezifische Bedingungen in Bezug auf Anzahl, Typ und/oder Verfügbarkeit von Ressourcen aufweisen, um zu garantieren, dass die Anzahl und der Typ von Ressourcen, die dem angeforderten Abbild (103) einer virtuellen Maschine zugewiesen sind, einer Dienstgütevereinbarung entsprechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das VM-Ressourcen-Nutzungsprofil von wenigstens einem der Abbilder einer virtuellen Maschine durch Ausführen der folgenden Schritte erzeugt wird: – Bewerten der gegenwärtigen Ressourcen-Inanspruchnahme aller Instanzen (109) des wenigstens einen VM-Abbilds durch ein Modul (110) eines VM-Nutzungs-Supervisors, wodurch erste bewertete Daten bereitgestellt werden; – Vorhersagen der Ressourcen-Inanspruchnahme einer Instanz des wenigstens einen VM-Abbilds über die erste Zeitperiode durch Bewerten der ersten bewerteten Daten; und – Aktualisieren des VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem wenigstens einen VM-Abbild (103) gespeichert wird, mit den vorhergesagten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil des wenigstens einen der VM-Abbilder durch Ausführen der folgenden Schritte erzeugt wird: – Überwachen der gegenwärtigen Ressourcen-Inanspruchnahme aller Instanzen (109) des wenigstens einen VM-Abbilds, deren Instanziieren durch den Benutzer gefordert wurde, durch ein Modul (110) des VM-Nutzungs-Supervisor, wodurch zweite Überwachungsdaten bereitgestellt werden; – Vorhersagen der Ressourcen-Inanspruchnahme einer Instanz des wenigstens einen VM-Abbilds, die durch den Benutzer angefordert werden soll, über die zweite Zeitperiode durch Bewerten der zweiten Überwachungsdaten; und – Aktualisieren des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem wenigstens einen VM-Abbild (103) gespeichert wird, mit den vorhergesagten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ressourcen-Poolprofile erzeugt werden, indem für jeden der Ressourcen-Pools (108) die folgenden Schritte ausgeführt werden: – Überwachen von Anzahl und Typ der Ressourcen des Ressourcen-Pools (108), die einer von der einen oder den mehreren VM-Abbildinstanzen (109) zugewiesen sind, die in dem Ressourcen-Pool (108) ausgeführt werden, wodurch zweite Überwachungsdaten bereitgestellt werden, wobei die zweiten Überwachungsdaten eine gemessene physische Zuweisung von Ressourcen zu Abbildinstanzen einer virtuellen Maschine über die zweite Zeitperiode aufweisen; – Überlagern der zweiten Überwachungsdaten, die für alle Abbildinstanzen (109) einer virtuellen Maschine, die in dem Ressourcen-Pool ausgeführt werden, erhalten werden, wodurch ein überlagertes Ressourcen-Inanspruchnahmeprofil für den Ressourcen-Pool (108) erzeugt wird; und – Verwenden des überlagerten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils zum Erzeugen und/oder Aktualisieren des Ressourcen-Poolprofils des Ressourcen-Pools (108).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, wobei jeder der VM-Abbildinstanzen, die in einem der Ressourcen-Pools ausgeführt werden, eine oder mehrere Ressourcen des Ressourcen-Pools zugewiesen sind, wobei das Verfahren ferner aufweist: – Ermitteln aller Ressourcen in dem wenigstens einen Ressourcen-Pool, die während der zweiten Zeitperiode nicht belegt sind, durch den VM-Nutzungs-Supervisor (110), wobei das Ermitteln durch Subtrahieren des gesamten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils von einer bekannten Anzahl aller Ressourcen des wenigstens einen Ressourcen-Pools ausgeführt wird; – für die angeforderte Abbildinstanz einer virtuellen Maschine, die in dem wenigstens einen Ressourcen-Pool instanziiert werden soll, Ermitteln von einer oder mehreren gegenwärtig angeforderten Ressourcen durch Bewerten des VM-Ressourcen-Nutzungsprofils oder des benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils des angegebenen Abbilds einer virtuellen Maschine; – falls die festgestellte Anzahl von Ressourcen eines ersten Ressourcen-Typs, die durch die angeforderte Instanz gefordert wird, die festgelegte Anzahl von gegenwärtig nicht belegten Ressourcen des ersten Ressourcen-Typs übersteigt, Auslösen des Instanziierens der geforderten Abbildinstanz einer virtuellen Maschine in einem anderen Ressourcen-Pool (108) durch die Platzierungsmaschine (101).
Computerlesbares nichtflüchtiges Speichermedium, das computerlesbare Befehle aufweist, die bei Ausführung durch einen Prozessor bewirken, dass der Prozessor das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt.
Computersystem, aufweisend: – Speichereinheit, die eine Vielzahl von VM-Abbildern (103) aufweist; – mehrere Ressourcen-Pools (108), wobei jeder Ressourcen-Pool (108) eine oder mehrere Ressourcen aufweist; – eine Schnittstelle, die eingerichtet ist zum Empfangen einer Anforderung eines Benutzers zum Nutzen einer neuen Instanz des VM-Abbilds (103), wobei die Anforderung eine Angabe des VM-Abbilds (103) ist, das instanziiert werden soll; – eine Platzierungsmaschine (101), eingerichtet zum • falls verfügbar Lesen eines benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, das in Verbindung mit dem angegebenen VM-Abbild (103) gespeichert wird und in Verbindung mit einer Kennung des Benutzers gespeichert wird, wobei das benutzerspezifische VM-Ressourcen-Nutzungsprofil erste Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme aufweist, wobei die ersten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme der angeforderten Instanz des angegebenen VM-Abbilds (103) über eine erste Zeitperiode sind; • Lesen eines Ressourcen-Poolprofils für jeden der mehreren Ressourcen-Pools (108), wobei jedes spezifische Profil des Ressourcen-Pools (108) zweite Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme aufweist, wobei die zweiten Daten zur Ressourcen-Inanspruchnahme eine Angabe einer vorhergesagten Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool (108) sind, der mit dem Ressourcen-Poolprofil über ein zweite Zeitperiode verbunden ist, wobei das Ressourcen-Poolprofil ferner eine gegenwärtige Ressourcen-Inanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool aufweist; • Erzeugen (402) eines resultierenden VM-Ressourcen-Nutzungsprofils entweder durch Wählen des gelesenen benutzerspezifischen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils (falls verfügbar) oder durch Wählen des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils, • für jedes der Ressourcen-Poolprofile Analysieren (205) des resultierenden VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und des Ressourcen-Poolprofils, wobei die Analyse das Angleichen des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils und der gelesenen Ressourcen-Poolprofile aufweist durch Angleichen der zweiten Zeitperiode der gelesenen Ressourcen-Poolprofile des Ressourcen-Pools an die erste Zeitperiode des gelesenen VM-Ressourcen-Nutzungsprofils; • für jedes der Ressourcen-Poolprofile Berechnen eines kumulierten Ressourcen-Inanspruchnahmeprofils, das eine Angabe einer Ressourcen-Gesamtinanspruchnahme in dem Ressourcen-Pool ist, durch Kumulieren der Ressourcen-Inanspruchnahme der angeglichenen Profile; und • Ermitteln des einen der mehreren Ressourcen-Pools (108), der die geringste kumulierte Ressourcen-Nutzung aufweist, als ein Ergebnis der Analyse aller Ressourcenprofile.