JP2007109250A

JP2007109250A - Ｃｐｕ能力調整方法

Info

Publication number: JP2007109250A
Application number: JP2006325128A
Authority: JP
Inventors: Toyohisa Imada; 豊寿今田; Takuichi Hoshina; 卓一星名
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】
ユーザが必要としているトータルＣＰＵ能力は導入された計算機のＣＰＵ能力よりは小さく、その差分の無駄になっているＣＰＵ能力を有効に利用するシステムを提供する。
【解決手段】
物理計算機上で複数の仮想計算機が動作する仮想計算機システムにおいて、各仮想計算機が必要とするＣＰＵ能力を合計したトータルＣＰＵ能力を前記物理計算機のＣＰＵ能力内で任意に設定し、各仮想計算機を前記設定されたトータルＣＰＵ能力の範囲内で動作させるようにＣＰＵ使用率を決定し、前記物理計算機のＣＰＵ能力と前記トータルＣＰＵ能力の差分のＣＰＵ能力を保守用仮想計算機に割り当てる。
【選択図】図８

Description

本発明は、計算機システムのＣＰＵ資源を有効に使用する方法に関し、特に仮想計算機システムにおいて無駄になっているＣＰＵ資源を有効利用する方法に関する。

従来、計算機ユーザは、導入した計算機（物理計算機）上に複数の仮想計算機から構成される仮想計算機システムを構築する際、各仮想計算機が必要とするＣＰＵ能力を合計してトータルＣＰＵ能力を求め、ＣＰＵ能力の大きさにより段階的に設定されている製品モデルの中から、そのトータルＣＰＵ能力を満足する製品モデルを決めている。そして、その決定された製品モデルのＣＰＵ能力に応じて各仮想計算機にサービスする割合（サービス率）を指定していた。各仮想計算機にサービス率を指定する機能に関しては特開平９ー８１４０１に開示されている。

特開平９ー８１４０１号

即ち、ユーザが必要としているトータルＣＰＵ能力は導入された計算機のＣＰＵ能力よりも小さく、その差分のＣＰＵ能力が無駄になっていた。

本願発明の目的は、この無駄になっているＣＰＵ能力を、システム全体のモニタリング又は保守用として動作する仮想計算機に割り当て、稼働管理などに有効に利用することにある。

本発明は、物理計算機上でユーザが使用する仮想計算機（以下、ユーザ定義仮想計算機と呼ぶ。）とシステムの保守用の仮想計算機（以下、保守用仮想計算機と呼ぶ。）が制御プログラムの制御下で動作する仮想計算機システムにおいて、該仮想計算機システムは各仮想計算機の構成情報を格納する構成情報記憶手段と前記ユーザ定義仮想計算機に割り当てるシステム全体のＣＰＵ能力に対する割合値（以下、ＣＰＵ能力係数と呼ぶ。）を格納するＣＰＵ能力記憶手段とを備え、前記ユーザ定義仮想計算機の構成情報にはユーザ定義サービス率が含まれ、前記制御プログラムは、前記ユーザ定義仮想計算機を前記構成情報記憶手段に登録するステップと、前記保守用仮想計算機を前記構成情報記憶手段に登録ステップと、前記ユーザ定義仮想計算機及び前記保守用仮想計算機の初期処理を行うステップと、システム全体のＣＰＵ能力から前記ＣＰＵ能力記憶手段に格納されたＣＰＵ能力係数を引いた残りの割合値に基づいて前記保守用仮想計算機を活性化するステップと、前記ユーザ定義仮想計算機の前記ユーザ定義サービス率に前記ＣＰＵ能力係数を掛けたサービス率に基づいて前記ユーザ定義仮想計算機を活性化するステップとを有することを特徴とするＣＰＵ能力調整方法である。

本発明によれば、仮想計算機システムにおいて、ユーザは必要なＣＰＵ能力のみを使用することが可能であり、ユーザに不要なＣＰＵ能力を、保守用仮想計算機に割り当てることで、システム稼働管理等ができるようになり、ＣＰＵ資源の有効活用ができる。

以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される物理計算機システムの構成を示す。１０、１１、・・・、１ｎはそれぞれ物理プロセッサＩＰ０、物理プロセッサＩＰ１、・・・、物理プロセッサＩＰｎを示している。２０は主記憶装置を示している。３０、３１、・・・、３ｎはそれぞれＩ／ＯプロセッサＩＯＰ０、Ｉ／ＯプロセッサＩＯＰ１、・・・、Ｉ／ＯプロセッサＩＯＰｎを示している。４０はサービスプロセッサ（ＳＶＰ）、５０はコンソールディスプレイ装置（ＣＤ）、６０はハードディスク装置（ＨＤ）を示している。７０は仮想計算機システム全体の制御プログラム（ハイパバイザ）を示している。

図２は本発明に係る仮想計算機システムの構成を示す。７０はハイパバイザ、７１、７２、７Ｘはそれぞれ仮想計算機（以後、ＬＰＡＲと呼ぶ）ＬＰＡＲ１、ＬＰＡＲ２、ＬＰＡＲＸを表す。ＬＰＡＲ１、ＬＰＡＲ２はユーザが定義した仮想計算機であり、ＬＰＡＲＸは本発明で新たに設けた保守用の仮想計算機である。８１１、・・・、８１ｎはＬＰＡＲ１制御下のｎ台の論理プロセッサ（以後、ＬＩＰと呼ぶ）ＬＩＰ１、・・・、ＬＩＰｎを表す。以下同様にして、８２１、・・・、８２ｎはＬＰＡＲ２制御下のｎ台の論理プロセッサＬＩＰ１、・・・、ＬＩＰｎを表す。８Ｘ１、・・・、８ＸｎはＬＰＡＲＸ制御下のｎ台の論理プロセッサＬＩＰ１、・・・、ＬＩＰｎを表す。ハイパバイザ７０は主記憶装置２０内に存在する。尚、本実施例ではユーザが定義した仮想計算機を２台としているが、台数はこれに限定されるものではない。

図３は、ハイパバイザ７０の構成を示す。ハイパバイザ７０は各ＬＰＡＲのスケジュールを行うスケジューラ９０、各ＬＰＡＲの初期処理及びＬＰＡＲＸの活性化を行う初期処理部９１、ＳＶＰから供給される物理資源及び各ＬＰＡＲにおける論理資源を管理する資源管理部９２、各ＬＰＡＲの論理プロセッサの実行を制御する論理プロセッサ制御部９３、各ＬＰＡＲの資源割り当て、各ＬＰＡＲの稼働状態等の画面表示を制御するフレーム制御部９４等から構成される。

図４は主記憶装置２０とハードディスクＨＤ６０のデータの格納状態を示す。
ハードディスクＨＤ６０にはハイパバイザ格納部６１、Ｉ／Ｏ構成情報部６２、モニタプログラム格納部６３が設けられている。ハイパバイザの起動時に、ハイパバイザ格納部６１に格納されているハイパバイザが主記憶装置２０の拡張ハードウェアシステムエリア（ＥＨＳＡ）２２の該当部（２３）にローディングされる。モニタプログラム格納部６３に格納されたＬＰＡＲＸ用のモニタプログラムも、ハイパバイザの起動時にＥＨＳＡ２２の該当部（２４）にローディングされる。２１はハードウェアシステムエリア（ＨＳＡ）であり、計算機の立ち上げ時にハードウェアの制御情報が格納される。２４はＬＰＡＲ情報テーブルであり、各ＬＰＡＲの構成情報が格納される。

図５はＬＰＡＲ情報テーブル１００の詳細を示す。１０１はＬＰＡＲ名称欄である。１０２は主記憶容量設定欄であり、各ＬＰＡＲに与えられる主記憶容量を示す。１０３は論理ＩＰ定義欄であり、各ＬＰＡＲで生成される論理ＩＰを示す。１０４はユーザ定義のＣＰＵサービス率設定欄である。１０５は実際に各ＬＰＡＲに割り当てられるＣＰＵサービス率（実サービス率）を示す。

図６は本発明で新たに設けたＳＶＰのＣＰＵ能力制御フレームを示す。ＣＰＵ能力制御フレームは、ユーザの必要ＣＰＵ能力を、ユーザが導入した計算機システムのＣＰＵ能力を１００とした場合の係数で指定する。例えば、当計算機システムのＣＰＵ能力を１００ＭＩＰＳとし、ユーザが使用する仮想計算機のＬＰＡＲ１及びＬＰＡＲ２のＣＰＵ能力がそれぞれＡ１ＭＩＰＳ、Ａ２ＭＩＰＳでＡ１とＡ２の合計を８０ＭＩＰＳとする。この場合、８０という値をＣＰＵ能力係数として指定する。前記ＣＰＵ能力制御フレームで指定されたＣＰＵ能力係数はＣＰＵ能力指定テーブル（図７）に格納され、ハイパバイザ７０の資源管理部９２により管理される。

次に、本実施例におけるＣＰＵ能力の制御方法を説明する。

まず、物理計算機を仮想計算機モードに指定してシステムを立ち上げる。システムを立ち上げると、ハイパバイザがハードディスク装置（ＨＤ）から拡張ハードウェアシステムエリア（ＥＨＳＡ）にローディングされ、起動される。

ハイパバイザは初期処理にて、ユーザが使用するＬＰＡＲ群とは別に保守用のＬＰＡＲ（ＬＰＡＲＸ）を準備し、ＬＰＡＲＸ用の主記憶及び論理ＩＰを自動設定する。ＣＰＵ能力係数が指定されている時は、その指定されたＣＰＵ能力以外の能力（上記の例の場合は２０）をＬＰＡＲＸに割り当て、活性化させる。その後、ＬＰＡＲ１及びＬＰＡＲ２を活性化させ、システム全体として、３ＬＰＡＲを活性化させる。ＬＰＡＲ１及びＬＰＡＲ２にはそれぞれユーザ指定された主記憶及びＣＰＵ能力等を割り当てる。ＬＰＡＲ１及びＬＰＡＲ２のＣＰＵ能力は上記必要能力値（Ａ１、Ａ２）に応じて、システム全体の割合値（実サービス率）で指定する。尚、ユーザは必要ＣＰＵ能力として指定した値（Ａ１、Ａ２）に応じた割合値（ユーザ定義サービス率）だけを指定する。

次に、システム全体のＣＰＵ能力の各ＬＰＡＲへの割り当て（サービス率）について、具体的に説明する。従来（ＣＰＵ能力指定機能がない場合）は、各ＬＰＡＲの必要ＣＰＵ能力Ａ１、Ａ２に対して、例えばＡ１：Ａ２＝６０：４０の場合、ＬＰＡＲフレームでの設定に従い、ハイパバイザはＬＰＡＲ１、ＬＰＡＲ２へはシステム全体のＣＰＵ能力の６０％、４０％を割り当てる。これに対して、本発明では、システム全体のＣＰＵ能力の８０％をＬＰＡＲ１、ＬＰＡＲ２に割り当て、残りの２０％をＬＰＡＲＸに割り当てる。具体的には、ＬＰＡＲ１に対してはシステム全体のＣＰＵ能力の４８％（６０％×０.８）、ＬＰＡＲ２に対してはシステム全体のＣＰＵ能力の３２％（４０％×０.８）を割り当てる。

尚、ユーザ定義ＬＰＡＲのＣＰＵサービス率に変動が生じないようにするため、ＬＰＡＲＸはそのＣＰＵ能力を一定（本実施例では２０％）に保つ必要がある。このために、ＬＰＡＲＸに対して、ＣＰＵサービス率の上限を保証するリソースキャップ機能（ＲＣ機能）を設定する。ＲＣ機能とは、あるインターバル中においてＣＰＵサービス率の指定上限値以上のＣＰＵサービスを抑止する機能である。さらに、ＣＰＵサービス率の下限を保証するウエイトコンプリション機能（ＷＣ機能）を設定する。ＷＣ機能はプログラムがＷＡＩＴしても制御をＨ／Ｗが保留したまま保持する機能であり、ＷＡＩＴする頻度が高い場合でも、ＣＰＵをＣＰＵサービス率の指定値まで使用できる機能である。ＲＣ機能及びＷＣ機能は公知の機能であり、特開平９ー８１４０１等に開示されている。以上のように、ＲＣ機能及びＷＣ機能を設定することにより、ＬＰＡＲＸは常に一定のＣＰＵサービス率を保持できる。

最後に、ハイパバイザの概略処理フローを図８により説明する。図８はハイパバイザ初期処理の内、ユーザ定義ＬＰＡＲの登録処理からユーザ定義ＬＰＡＲの活性化処理までを示している。ユーザ定義ＬＰＡＲ登録処理ステップ４０１では、ハードディスク装置ＨＤ６０のＩ／Ｏ構成情報６２から指定したＬＰＡＲ名称を取り出し、ハイパバイザの資源管理部が管理するＬＰＡＲ情報テーブル１００に登録する。ＬＰＡＲＸ登録処理ステップ４０２では、本発明で新たに設けるＬＰＡＲをＬＰＡＲＸという名称で登録する。又、ＬＰＡＲＸに割り当てる主記憶エリア及び論理ＩＰの定義情報をＬＰＡＲ情報テーブル１００に登録する。この時、論理ＩＰは物理ＩＰの数と同じ数だけ登録する。この論理ＩＰは共有モード（他ＬＰＡＲと物理ＩＰを共有して使用するモード）とする。全ＬＰＡＲ初期処理ステップ４０３では、ＬＰＡＲ情報テーブル１００に登録されたＬＰＡＲの初期処理を行う。具体的には各ＬＰＡＲに対応する論理ＩＰの生成及び論理ＩＰの内部テーブルの初期化を行う。ＣＰＵ能力指定判定ステップ４０４では、資源管理部９２が管理している能力指定値テーブル３００を読み出し、ＣＰＵ能力指定がある場合（ＣＰＵ能力係数が１００でない場合）、ＬＰＡＲＸの活性化処理ステップ４０５を実行する。指定がない場合（ＣＰＵ能力係数が１００の場合）はＬＰＡＲＸの活性化処理は行わない。ＬＰＡＲＸ活性化処理ステップ４０５では、ＬＰＡＲＸのアクティベイト処理を行う。具体的には、ＬＰＡＲＸに割り当てられた主記憶、論理ＩＰ等をオンラインにする処理であり、ＬＰＡＲ情報テーブル１００に設定された構成情報を用いてオンライン処理を行う。その後、モニタプログラムを自動ＩＰＬする。以上でハイパバイザ初期処理が完了する。これ以降、ＬＰＡＲフレームにて、ユーザ定義ＬＰＡＲの構成情報設定処理４０６が可能となる。構成設定後、ユーザ定義ＬＰＡＲの活性化処理４０７を行い、前述したＣＰＵ能力係数をふまえたＣＰＵサービス率を割り当てる。その後、ユーザ定義ＬＰＡＲ毎にＯＳをＩＰＬした後、実稼働にはいる。尚、ＬＰＡＲＸにて動作しているモニタプログラムはＬＰＡＲフレームにて、ユーザ定義ＬＰＡＲの稼働状態を見ることもできる。

動的にＣＰＵ能力係数を変更する場合、ハイパバイザはＳＶＰから状態変更通知を受け取るとその情報を読み出し、資源管理部９２の能力指定値テーブル３００を変更する。その後、ハイパバイザは全ＬＰＡＲに対して、前述したＣＰＵの割り当て方法と同様にシステム全体における割り当て値を決め、各ＬＰＡＲのサービス率を決定する。動的にＣＰＵ能力係数を変更する処理を行うために、ＳＶＰからハイパバイザへの連絡通知を行うインタフェース（外部割込）を使用する。即ち、ＳＶＰとハイパバイザ間のやりとりを司るＨＶＡ命令にＣＰＵ能力係数データを読み込む機能を追加することにより、割込時にＣＰＵ能力係数をハイパバイザへ連絡する。動的に各ＬＰＡＲのＣＰＵ割り当て値を変更する処理は、ＬＰＡＲフレームを使用することにより実現できる。

図９は、従来技術のＣＰＵ使用率（サービス率）及び本発明によるＣＰＵ使用率（サービス率）を比較したものである。ＬＰＡＲ１、ＬＰＡＲ２については、必要ＣＰＵ能力Ａ１、Ａ２に対応するＣＰＵ使用率α１、α２が、本発明により変化しないことを示している。即ち、従来は、必要ＣＰＵ能力Ａ１、Ａ２以外のＣＰＵ能力（１００−α１−α２）をイベントサーチが使用していたが、本発明によりこのＣＰＵ能力（１００−α１−α２）がＬＰＡＲＸに割り当てられる。

本発明が適用される物理計算機システムの構成図である。本発明に係る仮想計算機システムの構成図である。図２におけるハイパバイザの構成を示す図である。図１における主記憶装置とハードディスクＨＤのデータの格納状態を示す図である。図４におけるＬＰＡＲ情報テーブルの詳細を示す図である。本発明に係るＣＰＵ能力制御フレームを示す図である。本発明に係るＣＰＵ能力指定テーブルを示す図である。図２におけるハイパバイザの概略処理フローを示す図である。従来技術及び本発明におけるＣＰＵ使用率（サービス率）を示す表である。

符号の説明

１０、１１、・・・、１ｎ物理プロセッサ（ＩＰ）
２０主記憶装置
３０、３１、・・・、３ｎＩ／Ｏプロセッサ（ＩＯＰ）
４０サービスプロセッサ（ＳＶＰ）
５０コンソールディスプレイ装置（ＣＤ）
６０ハードディスク装置（ＨＤ）
７０ハイパバイザ（ＣＰ）
７１、７２、７ｎ仮想計算機（ＬＰＡＲ）
８１１、・・・、８１ｎ論理プロセッサ（ＬＩＰ）
９０スケジューラ
９１初期処理部
９２資源管理部
９３論理プロセッサ制御部
９４フレーム制御部
２００ＣＰＵ能力制御フレーム

Claims

物理計算機上でユーザが使用する仮想計算機（以下、ユーザ定義仮想計算機と呼ぶ。）とシステムの保守用の仮想計算機（以下、保守用仮想計算機と呼ぶ。）が制御プログラムの制御下で動作する仮想計算機システムにおいて、該仮想計算機システムは各仮想計算機の構成情報を格納する構成情報記憶手段と前記ユーザ定義仮想計算機に割り当てるシステム全体のＣＰＵ能力に対する割合値（以下、ＣＰＵ能力係数と呼ぶ。）を格納するＣＰＵ能力記憶手段とを備え、前記ユーザ定義仮想計算機の構成情報にはユーザ定義サービス率が含まれ、前記制御プログラムは、前記ユーザ定義仮想計算機を前記構成情報記憶手段に登録するステップと、前記保守用仮想計算機を前記構成情報記憶手段に登録ステップと、前記ユーザ定義仮想計算機及び前記保守用仮想計算機の初期処理を行うステップと、システム全体のＣＰＵ能力から前記ＣＰＵ能力記憶手段に格納されたＣＰＵ能力係数を引いた残りの割合値に基づいて前記保守用仮想計算機を活性化するステップと、前記ユーザ定義仮想計算機の前記ユーザ定義サービス率に前記ＣＰＵ能力係数を掛けたサービス率に基づいて前記ユーザ定義仮想計算機を活性化するステップとを有することを特徴とするＣＰＵ能力調整方法。
前記物理計算機はサービスプロセッサを有し、前記制御プログラムは前記サービスプロセッサからの指示により前記ＣＰＵ能力係数を変更するステップと有することを特徴とする請求項１記載のＣＰＵ能力調整方法。