JP2010277509A - サーバシステム及びその消費電力計算方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
仮想マシンの消費電力を算出する。
【解決手段】本発明のサーバシステムは、物理リソースの各動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を示すステートマッピングテーブルと、物理リソースの動作ステートの変化を検知する動作ステートデータ検知部を含み、変化を検知した動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を、ステートマッピングテーブルから得て、通知する消費電力/処理通知処理部と、消費電力/処理通知処理部からの通知に応答して、物理リソース当たりの消費電力を格納する消費電力/処理テーブルを更新する消費電力計算処理部と、物理リソースの処理数をカウントする物理リソース処理数カウント部を含み、仮想マシンに関して、物理リソースの消費電力/処理を消費電力/処理テーブルから取得し、仮想マシンが実行した物理リソースに対する処理数を物理リソース処理数カウント部から取得し、取得した消費電力/処理と前記処理数との積を、仮想マシンの消費電力として出力する仮想マシン消費電力計算処理部を有する。
【選択図】図1
仮想マシンの消費電力を算出する。
【解決手段】本発明のサーバシステムは、物理リソースの各動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を示すステートマッピングテーブルと、物理リソースの動作ステートの変化を検知する動作ステートデータ検知部を含み、変化を検知した動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を、ステートマッピングテーブルから得て、通知する消費電力/処理通知処理部と、消費電力/処理通知処理部からの通知に応答して、物理リソース当たりの消費電力を格納する消費電力/処理テーブルを更新する消費電力計算処理部と、物理リソースの処理数をカウントする物理リソース処理数カウント部を含み、仮想マシンに関して、物理リソースの消費電力/処理を消費電力/処理テーブルから取得し、仮想マシンが実行した物理リソースに対する処理数を物理リソース処理数カウント部から取得し、取得した消費電力/処理と前記処理数との積を、仮想マシンの消費電力として出力する仮想マシン消費電力計算処理部を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、物理サーバ上で仮想マシンが動作する環境において、仮想マシンの消費電力を計算するサーバシステム及びその消費電力方法に関するものである。
物理サーバの運用に実際に要する消費電力に対して従量課金することで、課金基準の正当性が高いサーバレンタルサービスを提供できる。これまで、物理サーバの消費電力に応じて従量課金する方法は存在した(特許文献1)。
上記従来技術では、物理サーバ上で仮想マシンが動作する環境において、個々の仮想マシンの消費電力を算出する方法は存在しないため、仮想マシンごとの消費電力に応じて従量課金することはできなかった。
本発明の目的は、物理サーバ上で仮想マシンが動作する環境において、個々の仮想マシンの消費電力の計算方法を提供し、仮想マシンごとの消費電力に応じて従量課金する手段を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のサーバシステムは、物理リソースの各動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を示すステートマッピングテーブルと、物理リソースの動作ステートの変化を検知する動作ステートデータ検知部を含み、変化を検知した動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を、ステートマッピングテーブルから得て、通知する消費電力/処理通知処理部と、消費電力/処理通知処理部からの通知に応答して、物理リソース当たりの消費電力を格納する消費電力/処理テーブルを更新する消費電力計算処理部と、物理リソースの処理数をカウントする物理リソース処理数カウント部を含み、仮想マシンに関して、物理リソースの消費電力/処理を消費電力/処理テーブルから取得し、仮想マシンが実行した物理リソースに対する処理数を物理リソース処理数カウント部から取得し、取得した消費電力/処理と前記処理数との積を、仮想マシンの消費電力として出力する仮想マシン消費電力計算処理部を有する。
例えばCPUの場合、ハイパフォーマンスや省電力、アイドルなどの各動作ステートに対して1命令の実行にかかる消費電力を予め定義し、動作ステートの変化を検知した場合、現在の動作ステートの1命令にかかる消費電力を取得する。取得した1命令あたりの消費電力と、その動作ステート中に仮想マシン1が実行した命令数との積を求めることでCPUの消費電力を計算する。同様の処理を各物理リソースで行い、仮想マシンの消費電力として出力する。
本発明によれば、物理サーバ上で仮想マシンが動作する環境において、個々の仮想マシンの消費電力を計算できるため、仮想マシンごとの消費電力に応じて従量課金する方法を提供できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施形態のサーバシステムの構成を示す。本実施形態では、物理CPU101と、物理メモリ102と、物理HDD103と、NIC104を搭載した物理サーバ100に、ハイパーバイザ105と、複数の仮想マシン(仮想マシン1と仮想マシン2)106が動作する仮想環境について説明する。ハイパーバイザ105は、物理サーバ100に仮想環境を作り、その仮想環境上で仮想マシン106の動作を制御する。ただし、本実施形態は、仮想マシン106の動作制御をホストOSが行うホスト型の仮想環境でも実施できる。
ハイパーバイザ105は、CPUステートマッピングテーブル111と、メモリステートマッピングテーブル112と、HDDステートマッピングテーブル113と、NICステートマッピングテーブル114と、消費電力/処理テーブル117を有し、物理リソースの動作ステート検知処理部115を含む物理リソースの消費電力/処理通知処理部と、仮想マシン1及び仮想マシン2の各々に対応する消費電力計算処理部116を含む消費電力計算処理部108を有する。また、消費電力計算処理部116は、それぞれ物理リソース処理数カウンタ120を有する。
ハイパーバイザ105を起動すると、物理リソースの動作ステート検知部115において、各物理リソースの動作ステートの変化を物理リソースの動作ステートデータ118として検知し、CPUステートマッピングテーブル111、メモリステートマッピングテーブル112、HDDステートマッピングテーブル113、NICステートマッピングテーブル114から変化のあった物理リソースの消費電力/処理データ109を取得し、消費電力計算処理部108に通知する。
消費電力計算処理部108は、通知された物理リソースの消費電力/処理データ109を用いて消費電力/処理テーブル117を更新し、消費電力/処理テーブル117を最新の状態に保つ。
仮想マシンに対応する仮想マシン消費電力計算処理部116は、物理リソース処理数カウンタ120から取得した仮想マシンが実行した各物理リソースの処理数(処理回数)と、消費電力/処理テーブル117の各物理リソースの消費電力/処理との積を求め、仮想マシンの消費電力テーブル110として出力する。図1では、仮想マシン消費電力計算処理部116は、仮想マシンの消費電力テーブル110を仮想マシン106に通知するように示しているが、図示していない管理サーバや物理サーバ100に接続する表示装置に出力しても良い。
図2は、仮想マシンに対応する仮想マシン消費電力計算処理部116が仮想マシン106に通知する仮想マシン消費電力テーブル110の一例を示す。仮想マシン消費電力テーブル110は、物理リソース130と消費電力(W)131で構成され、物理リソース130には、物理リソースとしてのCPU、メモリ、HDD、NIC、消費電力(W)131には、各物理リソースの消費電力(W)のエリアが設けられ、消費電力計算処理部116で計算された結果が格納される。仮想マシン106は、通知された仮想マシン消費電力テーブル110より、仮想マシン106の消費電力を知る。図2の消費電力(W)131の各数値例は、仮想マシン1を想定したものである。
図3は、仮想マシンに対応する仮想マシン消費電力計算処理部116が各物理リソースの消費電力を計算する際に参照する、消費電力/処理テーブル117の一例を示す。現在の消費電力/処理テーブル117は、物理リソース132と消費電力/処理(W)133で構成され、物理リソース132には、物理リソースとしてのCPU、メモリ、HDD、NIC、消費電力/処理133には、各物理リソースの消費電力/処理(W)のエリアが設けられ、物理リソースの消費電力/処理通知処理部107から通知された動作ステートが変化した物理リソースの消費電力/処理データ109によって更新することで、最新の状態に保たれる。
図4は、物理リソースの消費電力/処理通知処理部107が消費電力計算処理部108に通知する動作ステートが変化した物理リソースの消費電力/処理データ109の一例を示す。消費電力/処理データ109は、ヘッダー部134とデータ部135で構成され、ヘッダー部134には、動作ステートが変化した物理リソースとしてCPU、メモリ、HDD、NICのいずれか、またデータ部135には、ヘッダー部134の物理リソースに対応する消費電力/処理(W)が格納される。
図5は、物理リソースの動作ステート検知処理部115が検知する物理リソースの動作ステートデータ118の一例を示す。物理リソースの動作ステートデータ118は、ヘッダー部136とデータ部137で構成され、ヘッダー部136には、動作ステートが変化した物理リソースとしてCPU、メモリ、HDD、NICのいずれか、データ部137にはヘッダー部136の物理リソースに対応する動作ステートS1/S2/S3/・・・/Idleが格納される。
図6は、CPUの動作ステートが変化した場合に、物理リソースの消費電力/処理通知処理部107が変化したCPUの動作ステートに対応する消費電力/処理を取得する際に参照するCPUステートマッピングテーブル111の一例を示す。CPUステートマッピングテーブル111は、CPU動作ステート140と消費電力/実行済み命令(W)141で構成され、CPU動作ステート140にはCPUの動作ステートS1/S2/S3/・・・/Idle、消費電力/実行済み命令(W)141には、CPU動作ステート140の各動作ステートに対応する消費電力/実行済み命令(W)が格納される。CPUステートマッピングテーブル111は、物理サーバ100に搭載している物理CPU101の仕様に基づいて予め定義しておく。
図7は、メモリの動作ステートが変化した場合に、物理リソースの消費電力/処理通知処理部107が変化したメモリの動作ステートに対応する消費電力/処理を取得する際に参照するメモリステートマッピングテーブル112の一例を示す。メモリステートマッピングテーブル112は、メモリ動作ステート142と消費電力/Read,Write IO(W)143で構成され、メモリ動作ステート142にはメモリの動作ステートS1/S2/S3/・・・/Idle、消費電力/Read,Write IO(W)143には、メモリ動作ステート142の各動作ステートに対応する消費電力/Read,Write IO(W)が格納される。メモリステートマッピングテーブル112は、物理サーバ100に搭載している物理メモリ102の仕様に基づいて予め定義しておく。
図8は、HDDの動作ステートが変化した場合に、物理リソースの消費電力/処理通知処理部107が変化したHDDの動作ステートに対応する消費電力/処理を取得する際に参照するHDDステートマッピングテーブル113の一例を示す。HDDステートマッピングテーブル113は、HDD動作ステート144と消費電力/Read,Write IO(W)145で構成され、HDD動作ステート144にはHDDの動作ステートS1/S2/S3/・・・/Idle、消費電力/Read,Write IO(W)145には、HDD動作ステート144の各動作ステートに対応する消費電力/Read,Write IO(W)が格納される。HDDステートマッピングテーブル113は、物理サーバ100に搭載している物理HDD103の仕様に基づいて予め定義しておく。
図9は、NICの動作ステートが変化した場合に、物理リソースの消費電力/処理通知処理部107が変化したNICの動作ステートに対応する消費電力/処理を取得する際に参照するNICステートマッピングテーブル114の一例を示す。NICステートマッピングテーブル114は、NIC動作ステート146と消費電力/In,Out Byte(W)147で構成され、NIC動作ステート146にはNICの動作ステートS1/S2/S3/・・・/Idle、消費電力/In,Out Byte(W)147には、NIC動作ステート146の各動作ステートに対応する消費電力/In,Out Byte(W)が格納される。NICステートマッピングテーブル114は、物理サーバ100に搭載している物理NIC104の仕様に基づいて予め定義しておく。
図10は、ハイパーバイザ105の起動時の処理フローチャートである。ハイパーバイザ105は起動時に、物理リソースの消費電力/処理通知処理107を起動し(S10)、消費電力計算処理108を起動する(S11)。
図11は、仮想マシン106の起動時の処理フローチャートである。仮想マシン106は、ハイパーバイザ105によって起動される。仮想マシン106は、起動時に消費電力計算処理116を起動する(S20)。この仮想マシン106の処理は、各仮想マシンに関して同様に実行する。
図12は、物理リソースの消費電力/処理通知処理107のフローチャートである。物理リソースの動作ステート検知処理部115の実行により、物理リソースCPU、メモリ、HDD、NICの動作ステートの変化を物理リソースの動作ステートデータ118として検知したか否かを判定する(S30)。物理リソースの動作ステート検知処理部115は、物理リソースの動作ステートデータ118を監視することにより、その変化を検知する。例えば、CPUの動作ステートがIdleからS2に変化した場合は、変化のあった物理リソースの動作ステートデータ118のヘッダー部136はCPU、データ部137は、S2となる。
動作ステートの変化を検知したとき、物理リソースCPU、メモリ、HDD、NICの各動作ステートと、CPUステートマッピングテーブル111、メモリステートマッピングテーブル112、HDDステートマッピングテーブル113、NICステートマッピングテーブル114より、物理リソースの消費電力/処理データ109を作成する(S31)。例えば、CPUの動作ステートがIdleからS2に変化した場合は、CPUステートマッピングテーブル111のCPUステート140のS2に対応する消費電力/実行済み命令(W)141の0.33pWを取得し、物理リソースの消費電力/処理データ109のヘッダー部134にCPU、データ部135に0.33pWを格納する。作成した物理リソースの消費電力/処理データ109を消費電力計算処理108に通知する(S33)。
図13は、消費電力計算処理108のフローチャートである。ハイパーバイザ105から起動されると、消費電力/処理データテーブル117を作成する(S40)。消費電力/処理データテーブル117に、物理リソースCPU、メモリ、HDD、NICの動作ステートに対応する消費電力/処理を格納する。例えば、CPU、メモリ、HDD、NICの動作ステートがすべてS1の場合、CPU、メモリ、HDD、NICのステートマッピングテーブル111、112、113、114を参照して、消費電力/処理データテーブル117の物理リソース132のCPU、メモリ、HDD、NICのそれぞれに対応する消費電力/処理133に、0.42pW、275mW/300mW(Read/Write)、2.1W、0.30nWを格納する。
物理リソースの消費電力/処理データ通知処理部107から、物理リソースの消費電力/処理データ109が通知されたかどうかを確認する(S41)。通知がない場合、S41に戻る。
通知があった場合、通知された物理リソースの消費電力/処理データ109を用いて、消費電力/処理テーブル117を更新する(S42)。例えば、ヘッダー部134がCPU、データ部135が0.33pWの物理リソースの消費電力/処理データ109が通知された場合、消費電力/処理データテーブル117の物理リソース132のCPUに対応する消費電力/処理133を0.42pWから0.33pWに更新する。消費電力/処理データテーブル117の更新を仮想マシンの消費電力計算処理116に通知する(S43)。
図14は、仮想マシンの消費電力計算処理116のフローチャートである。仮想マシンの消費電力計算処理116は、CPU 実行済み命令数のカウントを開始し(S50)、メモリ Read,Write IO数のカウントを開始し(S51)、HDD Read,Write IO数のカウントを開始し(S52)、NIC In,Out Byte数のカウントを開始する(S53)。
消費電力/処理テーブル117から物理リソースCPU、メモリ、HDD、NICの消費電力/処理を取得する(S54)。例えば、消費電力/処理データテーブル117の物理リソース132のCPUに対応する消費電力/処理133は0.42pW、メモリに対応する値は、275mW/300mW(Read/Write)、HDDに対応する値は、2.1W、NICに対応する値は0.30nWである。
消費電力計算処理間隔時間が経過するまで、または消費電力/処理データテーブル117の更新が通知されるまでWaitする(S55)。
S50〜S53でカウントを開始した各物理リソースのら、仮想マシンが実行した処理数を取得する(S56)。例えば、物理リソース処理数カウンタ120による、CPU 実行済み命令数が1200kMI(Million Instructions)、メモリ Read,Write IO数がRead = 15, Write = 14、HDD Read,Write IO数がRead = 8, Write = 6、NIC ,Out Byte数がIn = 1GB, Out = 2GBである。
S54で取得した物理リソースCPU、メモリ、HDD、NICの消費電力/処理と、S56で取得した物理リソースCPU、メモリ、HDD、NICの処理数との積から仮想マシン消費電力テーブル110を作成する(S57)。例えば、S54とS56で示した数値例の場合、仮想マシン消費電力テーブル110の物理リソース130のCPUに対応する消費電力(W)131は0.42pW × 1200kMI = 50.4W、メモリに対応する消費電力(W)131は275mW × 15 + 300mW × 14 = 8.3W、HDDに対応する消費電力(W)131は2.1W × (8 + 6) = 29.4W、NICに対応する消費電力(W)131は0.3nW × (1GB + 2GB) = 0.6Wになる。
作成した仮想マシン消費電力テーブル110を仮想マシン(106)に通知する(S58)。
消費電力/処理データテーブル117が更新されたかどうかを確認する(S59)。消費電力/処理データテーブル117が更新された場合、S54に戻り、消費電力/処理データテーブル117の値を取得する。更新されていない場合、(S55)に戻りWaitする。
本実施形態によれば、物理サーバ上で仮想マシンが動作する環境において、個々の仮想マシンの消費電力を計算できるため、仮想マシンごとの消費電力に応じて従量課金する方法を提供できる。
100:物理サーバ、101:物理CPU、102:物理メモリ、103:物理HDD、104:物理NIC、105:ハイパーバイザ、106:仮想マシン、107:物理リソースの消費電力/処理通知処理部、108:消費電力計算処理部、109:物理リソースの消費電力/処理データ、110:仮想マシン消費電力テーブル、111:CPUステートマッピングテーブル、112:メモリステートマッピングテーブル、113:HDDステートマッピングテーブル、114:NICステートマッピングテーブル、115:物理リソースの動作ステート検知部、116:仮想マシン消費電力計算処理部、117:消費電力/処理テーブル、118:物理リソースの動作ステートデータ。
Claims (8)
- 物理リソースの各動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を示すステートマッピングテーブルと、前記物理リソースの動作ステートの変化を検知する動作ステートデータ検知部を含み、前記変化を検知した動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を、前記ステートマッピングテーブルから得て、通知する消費電力/処理通知処理部と、前記消費電力/処理通知処理部からの通知に応答して、前記物理リソース当たりの消費電力を格納する消費電力/処理テーブルを更新する消費電力計算処理部と、前記物理リソースの処理数をカウントする物理リソース処理数カウンタを含み、仮想マシンに関して、前記物理リソースの消費電力/処理を前記消費電力/処理テーブルから取得し、前記仮想マシンが実行した前記物理リソースに対する処理数を前記物理リソース処理数カウンタから取得し、取得した前記消費電力/処理と前記処理数との積を、前記仮想マシンの消費電力として出力する仮想マシン消費電力計算処理部を有することを特徴とするサーバシステム。
- 請求項1記載のサーバシステムにおいて、前記仮想マシンを制御するハイパーバイザが、前記物理リソース処理数カウンタを含む前記仮想マシン消費電力計算処理部と、前記消費電力/処理通知処理部と、前記物理リソースの前記ステートマッピングテーブルと、前記消費電力/処理テーブルとを有することを特徴とするサーバシステム。
- 請求項2記載のサーバシステムにおいて、前記ステートマッピングテーブルは、CPU、メモリ、HDD、NICなどの前記物理リソースの各動作ステートとその動作ステートに対応する処理あたりの消費電力を格納し、前記消費電力/処理通知処理部は、前記動作ステートに変化のあった前記物理リソースの現在の動作ステートと、前記物理リソースの前記ステートマッピングテーブルから、前記動作ステートに変化があった前記物理リソースの現在の処理当たりの消費電力を取得することを特徴とするサーバシステム。
- 請求項1記載の前記物理リソース処理数カウンタは、前記サーバシステムのCPUの実行済み命令数、メモリとHDDとのRead/Write IO数、NICのIn/Out Byte数をカウントすることを特徴とするサーバシステム。
- 物理リソースの各動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を示すステートマッピングテーブルと、前記物理リソース当たりの消費電力を格納する消費電力/処理テーブルとを有するサーバシステム上で動作する仮想マシンの消費電力の計算方法であって、
消費電力/処理通知処理部は、前記物理リソースの動作ステートの変化を検知し、前記変化を検知した動作ステートに対応する処理当たりの消費電力を、前記ステートマッピングテーブルから得、得た前記消費電力を通知し、
前記消費電力計算処理部は、前記消費電力/処理通知処理部からの前記消費電力の通知に応答して、前記消費電力/処理テーブルを更新し、
仮想マシン消費電力計算処理部は、前記物理リソースの処理数をカウントし、前記仮想マシンに関して、前記物理リソースの消費電力/処理を前記消費電力/処理テーブルから取得し、取得した前記消費電力/処理とカウントした前記処理数との積を、前記仮想マシンの消費電力として出力することを特徴とする仮想マシンの消費電力の計算方法。 - 請求項5記載の仮想マシンの消費電力の計算方法において、前記仮想マシンを制御するハイパーバイザが、前記仮想マシン消費電力計算処理部と、前記消費電力/処理通知処理部と、前記物理リソースの前記ステートマッピングテーブルと、前記消費電力/処理テーブルとを有することを特徴とする仮想マシンの消費電力の計算方法。
- 請求項6記載の仮想マシンの消費電力の計算方法において、前記ステートマッピングテーブルは、CPU、メモリ、HDD、NICなどの前記物理リソースの各動作ステートとその動作ステートに対応する処理あたりの消費電力を格納し、前記消費電力/処理通知処理部は、前記動作ステートに変化のあった前記物理リソースの現在の動作ステートと、前記物理リソースの前記ステートマッピングテーブルから、前記動作ステートに変化があった前記物理リソースの現在の処理当たりの消費電力を取得することを特徴とする仮想マシンの消費電力の計算方法。
- 請求項5記載の仮想マシンの消費電力の計算方法において、前記物理リソースの処理数のカウントは、前記サーバシステムのCPUの実行済み命令数、メモリとHDDとのRead/Write IO数、NICのIn/Out Byte数をカウントすることを特徴とする仮想マシンの消費電力の計算方法。
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