JP2019057213A - 調整プログラム、調整装置および調整方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態の情報処理システムを示す図である。第1の実施の形態の情報処理システムは、調整装置1および物理マシン2,3,4,・・・を有する。調整装置1および物理マシン2,3,4,・・・はネットワークN1に接続されている。調整装置1は、物理マシン2,3,4,・・・における仮想マシンの移動スケジュールを調整する。物理マシン2,3,4,・・・それぞれは、CPUやメモリなどの演算リソースを有し、演算リソースを用いて仮想マシンを実行する。例えば、物理マシン2,3,4,・・・それぞれは、ハイパーバイザを実行し、ハイパーバイザの機能により、仮想マシンに対する演算リソースの割り当てを行う。ここで、物理マシンをPM(Physical Machine)と略記することがある。仮想マシンをVM(Virtual Machine)と略記することがある。
(2)処理部1bは、式(1)で示される制約条件を生成する。
例えば、処理部1bは、制約条件D3として、仮想マシンの移動所要時間の総和(移動対象が複数の仮想マシンの場合は複数の仮想マシンの移動時間の総和)を最小にするという制約条件を作成する。そして、処理部1bは、時間情報D2に基づいて、当該条件を満たすスケジュール情報を作成する。このため、ユーザU1の仮想マシンの利用に対する影響を抑えて仮想マシンの移動スケジュールを作成することができる。
[第2の実施の形態]
図3は、第2の実施の形態の情報処理システムの例を示す図である。第2の実施の形態の情報処理システムは、管理サーバ100、物理マシン200,300,400,・・・を有する。管理サーバ100および物理マシン200,300,400,・・・は、ネットワーク10に接続されている。ネットワーク10は、例えば、LAN(Local Area Network)である。ネットワーク10は、ネットワーク20に接続されている。ネットワーク20は、ネットワーク10の外部のネットワークであり、例えば、インターネットやWAN(Wide Area Network)などである。ネットワーク20には、利用者端末500,600が接続されている。また、ネットワーク10には運用者端末700が接続されている。
物理マシン200,300,400,・・・、利用者端末500,600および運用者端末700も管理サーバ100と同様のハードウェアを用いて実現できる。
図6は、管理サーバの機能例を示す図である。管理サーバ100は、インフラ管理部111およびスケジューラ112を有する。インフラ管理部111およびスケジューラ112の機能は、プロセッサ101により実現される。例えば、プロセッサ101は、RAM102に記憶された所定のプログラムを実行することで、インフラ管理部111およびスケジューラ112の機能を発揮する。あるいは、インフラ管理部111およびスケジューラ112は、FPGAやASICなどのハードワイヤードロジックにより実現されてもよい。
スケジューラ112は、物理マシンのメンテナンスを行う際に、メンテナンス対象の物理マシンで動作する仮想マシンのLMのスケジュールを決定する。スケジューラ112は、メンテナンス実施期間やメンテナンス対象の物理マシンの情報を運用者端末700から受け付けると、インフラ構成情報記憶部120およびVM性能情報記憶部130に記憶された情報に基づいて、LMのスケジュールを決定する。
イベント情報記憶部160は、ソルバ部180により作成された各仮想マシンのLMのスケジュールの情報や各物理マシンのメンテナンスのスケジュールの情報を記憶する。
(文献1)J.P.Vielma, “Mixed Integer Linear Programming Formulation Techniques,” SIAM Review, vol.57, No.1, pp.3-57, 2015.
(文献2)Free Software Foundation,Inc., “GLPK (GNU Linear Programming Kit),” URL:http://www.gnu.org/software/glpk/glpk.html.
(文献3)Zuse Institute Berlin, “SCIP (Solving Constraint Integer Programs),”URL:http://scip.zib.de/.
(文献4)IBM Corporation, “IBM ILOG CPLEX Optimizer,”URL:http://www-01.ibm.com/software/commerce/optimization/cplex-optimizer/index.html.
また、SATソルバには、次の文献が参考になる。
(文献6)N.Een and N.Sorensson, “MiniSat,” URL:http://minisat.se/Main.html.
(文献7)G.Audemard and L.Simon, “Glucose,”URL:http://www.labri.fr/perso/lsimon/glucose/.
ただし、ソルバ部180として、上記のMILPソルバやSATソルバ以外のソルバを利用することもできる。
図9は、物理マシン構成テーブルの例を示す図である。物理マシン構成テーブル121は、インフラ構成情報記憶部120に予め格納されている。物理マシン構成テーブル121は、物理マシン名、CPUコア数、メモリ容量およびディスク容量の項目を含む。
図10は、仮想マシン構成テーブルの例を示す図である。仮想マシン構成テーブル122は、インフラ構成情報記憶部120に予め格納されている。仮想マシン構成テーブル122は、仮想マシン名、CPUコア数、メモリ容量、ディスク容量およびユーザID(IDentifier)の項目を含む。
図11は、仮想マシン稼働テーブルの例を示す図である。仮想マシン稼働テーブル123は、インフラ構成情報記憶部120に予め格納されている。仮想マシン稼働テーブル123は、各仮想マシンの初期配置先の物理マシンを示す情報である。仮想マシン稼働テーブル123は、物理マシン名、仮想マシン名およびユーザIDの項目を含む。
図12は、依存関係テーブルの例を示す図である。依存関係テーブル124は、インフラ構成情報記憶部120に予め格納されている。依存関係テーブル124は、仮想マシンのグループに対する依存関係を示す情報である。依存関係テーブル124は、グループ名、仮想マシン名およびルールの項目を含む。
図13は、LM所要時間テーブルの例を示す図である。LM所要時間テーブル131は、VM性能情報記憶部130に予め格納されている。LM所要時間テーブル131は、時刻、仮想マシン名およびLM所要時間の項目を含む。
図14は、メンテナンススケジュールテーブルの例を示す図である。メンテナンススケジュールテーブル161は、ソルバ部180により生成され、イベント情報記憶部160に格納される。メンテナンススケジュールテーブル161は、物理マシン名、開始日時および終了日時の項目を含む。
図15は、LMスケジュールテーブルの例を示す図である。LMスケジュールテーブル162は、ソルバ部180により生成され、イベント情報記憶部160に格納される。LMスケジュールテーブル162は、仮想マシン名、開始日時、終了日時、移動元、移動先および状態の項目を含む。
なお、LMスケジュールテーブル162のうち、仮想マシン名、開始日時および終了日時の項目の内容が利用者に提示される内容である。また、LMスケジュールテーブル162のうち、仮想マシン名、開始日時、終了日時、移動元および移動先の項目が運用者に提示される内容である。
図17は、制約充足問題における変数の例を示す図である。制約条件生成部170は、図7〜図13で例示した各情報(場合によっては、図16の情報も含む)に含まれる値を制約充足問題の入力とする。ソルバ部180は、制約充足問題を解くことで、図14で例示したメンテナンススケジュールテーブル161および図15で例示したLMスケジュールテーブル162を出力し、イベント情報記憶部160に格納する。
tsは、メンテナンス実施期間の開始日時である。teは、メンテナンス実施期間の終了日時である。T={ts,・・・,te}は、メンテナンス実施期間を分単位に離散化した時刻の集合である。Tにおけるある時刻から、その次の時刻(1分後の時刻)の直前までの期間を1つのタイムスロットと呼ぶ。時刻tsおよびteの値は、メンテナンス実施期間情報M1から得られる。
mp(t)は、PM単位のメンテナンス実施期間を示し、時刻tにPMpがメンテナンス中の場合は1、それ以外の場合は0を示す。mp(t)は、メンテナンススケジュールテーブル161の作成に用いられる。
図18は、変数によるLMの表現の例を示す図である。図18(A)は、時刻ti,ti+1,・・・,ti+5における、仮想マシンv1,v2に対するmigrationDurationvを例示する。
例えば、lpv1(ti+2)=1であり、それ以外の時刻ではlpv1(t)=0である。これは、時刻ti+2に、仮想マシンv1の物理マシンCへのLMが完了したことを示す。ここで、図18(A)によれば、時刻ti+2で仮想マシンv1のLMが完了するには、タイムスロットを2つ要する。したがって、仮想マシンv1のLMの実施期間は、時刻ti+1,ti+2で示される2つのタイムスロットの期間である。
例えば、時刻ti,ti+1,ti+2では、apv1(t)==1となるpは、物理マシンA(仮想マシンv1のLMの移動元)である。そして、図18(B)で例示されるように、仮想マシンv1は、時刻ti+2で物理マシンCへのLMが完了する。このため、時刻ti+3以降では、apv1(t)==1となるpは、物理マシンCである。
仮想マシンv1について、LM実施期間は時刻[ti+1,ti+2](時刻ti+1から時刻ti+2まで)であり、移動元が物理マシンA、移動先が物理マシンCである。
制約条件生成部170は、上記に例示した各変数を用いた制約条件を生成する。ソルバ部180は、生成された制約条件に関する制約充足問題を解くことで、メンテナンススケジュールテーブル161およびLMスケジュールテーブル162を作成する。
第1の制約条件は、VMvが初期配置先のPMp上で起動することである。第1の制約条件は、式(2)で表される。
図19は、管理サーバの処理例を示すフローチャートである。以下、図19に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
(S5)スケジューラ112は、メンテナンスおよびLMの日程再調整の処理を実行する。日程再調整の処理の詳細は後述される。スケジューラ112は、日程再調整に応じて、メンテナンススケジュールテーブル161およびLMスケジュールテーブル162を更新する。
(S11)制約条件生成部170は、制約充足問題の生成処理を実行する。制約充足問題の生成処理の詳細は後述される。制約条件生成部170は、制約充足問題の生成処理の結果、複数の制約条件を含む制約充足問題を出力する。
(S13)ソルバ部180は、メンテナンス実施期間の各時刻における出力変数の値から、スケジューリング結果として、メンテナンススケジュールテーブル161およびLMスケジュールテーブル162を作成する。ソルバ部180は、当該スケジューリング結果をイベント情報記憶部160に格納する。なお、この段階では、LMスケジュールテーブル162の状態の項目は、全て“未確定”である。
図22は、日程再調整例を示すフローチャートである。以下、図22に示す処理をステップ番号に沿って説明する。以下に示す手順は、図19のステップS5に相当する。
(S35)制約条件生成部170は、仮想マシンvのLM実施日時を確定する。具体的には、制約条件生成部170は、イベント情報記憶部160に記憶されたLMスケジュールテーブル162における仮想マシンvのレコードの状態の項目を、“未確定”から“確定”に変更する。そして、制約条件生成部170は、ステップS37に処理を進める。
(S41)ソルバ部180は、メンテナンス実施期間の各時刻における出力変数の値から、メンテナンススケジュールテーブル161およびLMスケジュールテーブル162を更新する。ソルバ部180は、LMスケジュールテーブル162においてLMスケジュールを更新した仮想マシンの状態の項目を“未確定”から“確定”に変更する。ソルバ部180は、再スケジューリング結果として、更新後のメンテナンススケジュールテーブル161およびLMスケジュールテーブル162を出力する。ソルバ部180は、当該再スケジューリング結果をイベント情報記憶部160に格納する。
図24は、ソルバ部に対する入力データの例(その1)を示す図である。例えば、入力データは、変数ts、te、P、maintDurationp、cpuCapp、ramCappおよびdiskCappを含む。
maintDurationp:=(“PM01” 60)、(“PM02” 120)、・・・;は、物理マシン毎のメンテナンスの所要時間(単位は分)である。1つのレコードは、(物理マシン名(PM名) メンテナンスの所要時間)の組となる。なお、図中では1行が1つのレコードとなる(入力データに含まれる以降の他の変数についても同様である)。
V:=“accounting−db−13”、“vm−67”、・・・;は、仮想マシン名(VM名)の集合である。
migrationDurationv(t):=・・・、(“server−90” 27180 15)、(“mysql−67” 27180 15)、・・・、(“server−90” 27239 15)、(“mysql−67” 27239 15)、・・・;は、仮想マシン毎のLMの所要時間である。1つのレコードは、(VM名 時刻 LMの所要時間(分))の組となる。
cpuReqv:=(“accounting−db−13” 2)、(“vm−67” 2)、・・・;は、仮想マシン毎に割り当てるCPUコア数である。1つのレコードは、(VM名 CPUコア数)の組となる。
lpv(t)=(“PM01” “server−90” 27238 0)、(“PM01” “server−90” 27239 0)、・・・、(“PM02” “server−90” 27238 0)、(“PM02” “server−90” 27239 1)、(“PM02” “server−90” 27240 0)、・・・;は、各仮想マシンの移動先物理マシンへのLM完了時刻を示す。1つのレコードは、(PM名 VM名 時刻 0or1)の組である(最後の値は、該当のPM上への該当のVMのLMが完了した時刻の場合は“1”、それ以外の場合は“0”である)。
スケジューラ112は、ソルバ部180により作成したLMスケジュールを利用者に提示し、利用者による確認を促す。次に、管理サーバ100により利用者端末500に提供される画面の例を説明する。
VMシンボル801,802は、該当の利用者が利用する、LM対象の仮想マシンを示す。例えば、VMシンボル801は、仮想マシン名“server−90”の仮想マシンを示す。また、VMシンボル802は、仮想マシン名“mysql−67”の仮想マシンを示す。画面800の例では、VMシンボル801,802それぞれの行の左側から右側へ向かう方向を時系列の正方向として、各仮想マシンのLMスケジュールを示す。
図32は、利用者に対するLMスケジュール画面の例(その2)を示す図である。画面800aは、画面800のLMスケジュールに対する変更内容(LM実施拒否日時)を入力するための画面である。画面800aは、利用者によるボタン832への入力に応じて、管理サーバ100から利用者端末500に提供される画面である。画面800aは、VMシンボル801,802、LMシンボル811,812、予測負荷シンボル群821,822、ボタン833,834およびLM実施拒否日時シンボル841を有する。
ボタン834は、LM実施拒否日時シンボル841を用いて選択されたLM実施拒否日時を設定するためのボタンである。利用者端末500は、ボタン834に対する入力を受け付けると、選択された仮想マシンのLM実施拒否日時を示すLM実施拒否日時情報M3を含む拒否日時メッセージを管理サーバ100に送信する。なお、画面800aにおいて、LM実施拒否日時が選択されていない仮想マシンについては、利用者端末500は、確定メッセージを管理サーバ100に送信する。
上記の例では、利用者端末500に提供される画面800,800a,800bを例示したが、利用者端末600にも当該利用者端末600の利用者が利用する仮想マシンに関してLMスケジュールを確認するための画面が提供される。
PMシンボル901,902は、メンテナンス対象の物理マシンを示す。例えば、PMシンボル901は、物理マシン名“PM01”の物理マシンを示す。また、PMシンボル902は、物理マシン名“PM02”の物理マシンを示す。画面900の例では、PMシンボル901,902それぞれの行の左側から右側へ向かう方向を時系列の正方向として、各物理マシン上の仮想マシンの稼働予定、LM予定およびメンテナンススケジュールを示す。
1a 記憶部
1b 処理部
2,3,4,・・・ 物理マシン
2a,2b,3a,3b,4a,4b,・・・ 仮想マシン
5 端末装置
D1 構成情報
d1 物理マシン構成情報
d2 仮想マシン構成情報
d3 依存関係情報
D2 時間情報
N1 ネットワーク
U1 ユーザ
Claims (12)
- 物理マシンに関するメンテナンスの実施期間を取得すると、前記物理マシンおよび前記物理マシンで動作する仮想マシンに関する構成情報および前記物理マシンから他の物理マシンへの前記仮想マシンの移動の所要時間を示す時間情報から前記移動のスケジュールを決定するための制約条件を前記仮想マシンに対して作成し、
前記制約条件および前記実施期間に基づいて前記移動のスケジュール情報を作成し、
前記仮想マシンのユーザが使用する装置に前記スケジュール情報を出力する、
処理をコンピュータに実行させる調整プログラム。 - 出力した前記スケジュール情報に対して前記ユーザにより入力された前記移動の禁止時間帯または前記移動の許容時間帯を取得し、前記禁止時間帯または前記許容時間帯に基づいて前記制約条件を再作成し、再作成した前記制約条件に基づいて前記スケジュール情報を再作成し、再作成した前記スケジュール情報を前記装置に出力する、請求項1記載の調整プログラム。
- 前記スケジュール情報と共に前記スケジュール情報に含まれる各時刻に対して予測される前記仮想マシンの負荷を示す情報を前記装置に出力する、請求項1または2記載の調整プログラム。
- 前記時間情報は、前記実施期間に属する各時刻における仮想マシン毎の前記移動の所要時間を示す情報である、請求項1乃至3の何れか1項に記載の調整プログラム。
- 前記スケジュール情報の作成では、更に、前記物理マシンのメンテナンスの所要時間に基づいて、前記実施期間のうち、前記物理マシンに対してメンテナンスを行う期間を決定する、請求項1乃至4の何れか1項に記載の調整プログラム。
- 前記制約条件の作成では、前記構成情報に含まれる前記仮想マシンの第1のグループに属する各仮想マシンを同一の物理マシンで動作させる第1の制約条件を作成し、
前記スケジュール情報の作成では、前記第1の制約条件に基づいて、前記第1のグループに属する各仮想マシンの移動先を同一の物理マシンとする、
請求項1乃至5の何れか1項に記載の調整プログラム。 - 前記制約条件の作成では、前記構成情報に含まれる前記仮想マシンの第2のグループに属する各仮想マシンをそれぞれ別個の物理マシンで動作させる第2の制約条件を作成し、
前記スケジュール情報の作成では、前記第2の制約条件に基づいて、前記第2のグループに属する各仮想マシンの移動先をそれぞれ別個の物理マシンとする、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の調整プログラム。 - 前記制約条件の作成では、前記時間情報に基づいて複数の前記仮想マシンの前記移動の所要時間の和を最小にする第3の制約条件を作成し、
前記スケジュール情報の作成では、前記第3の制約条件に基づいて前記和を最小にするスケジュールを決定する、
請求項1乃至7の何れか1項に記載の調整プログラム。 - 作成した前記スケジュール情報に基づいて、前記仮想マシンの前記移動を前記物理マシンに指示する、請求項1乃至8の何れか1項に記載の調整プログラム。
- 前記移動の所要時間は、ライブマイグレーションの所要時間である、請求項1乃至9の何れか1項に記載の調整プログラム。
- 物理マシンおよび前記物理マシンで動作する仮想マシンに関する構成情報と前記物理マシンから他の物理マシンへの前記仮想マシンの移動の所要時間を示す時間情報とを記憶する記憶部と、
前記物理マシンに関するメンテナンスの実施期間を取得すると、前記記憶部に記憶された前記構成情報および前記時間情報から前記移動のスケジュールを決定するための制約条件を前記仮想マシンに対して作成し、前記制約条件および前記実施期間に基づいて前記移動のスケジュール情報を作成し、前記仮想マシンのユーザが使用する装置に前記スケジュール情報を出力する処理部と、
を有する調整装置。 - コンピュータが、
物理マシンに関するメンテナンスの実施期間を取得すると、前記物理マシンおよび前記物理マシンで動作する仮想マシンに関する構成情報および前記物理マシンから他の物理マシンへの前記仮想マシンの移動の所要時間を示す時間情報から前記移動のスケジュールを決定するための制約条件を前記仮想マシンに対して作成し、
前記制約条件および前記実施期間に基づいて前記移動のスケジュール情報を作成し、
前記仮想マシンのユーザが使用する装置に前記スケジュール情報を出力する、
調整方法。
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