TW201321925A - Cpu使用率調整系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種CPU使用率調整方法，該方法包括：設置主機作業系統的CPU使用率範圍；讀取主機作業系統的CPU使用率；設置並計算評價主機作業系統的CPU使用率的積分，根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍；判斷連續預設次數修改的CPU使用率範圍的值是否處於來回震盪，若連續預設次數修改的CPU使用率範圍的值處於來回震盪，以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該主機作業系統的CPU使用率範圍。

Description

CPU使用率調整系統及方法

本發明涉及一種對資料中心的主機作業系統進行處理的系統及方法，尤其是關於一種對資料中心的主機作業系統的CPU使用率範圍進行優化的系統及方法。

資料中心（data center），通常包括幾台乃至上萬台伺服器，也稱為伺服器農場（server farm），指用於安置電腦系統及相關部件的設施，例如，電信和儲存系統。通常，資料中心包含冗餘和備用電源，環境控制（例如空調、滅火器）和安全設備，冗餘資料通信連接，其中，資料中心裏最重要的設備為用於儲存資料的伺服器。

虛擬機（Virtual Machine）是指透過軟體類比的、具有完整硬體系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整電腦系統。透過在資料中心的伺服器上安裝虛擬機宿主作業系統（Host Operation System，Host OS），可以在該安裝的Host OS上類比出一台或多台虛擬的客戶作業系統（Guest OS），每個Guest OS都相互獨立，互不影響。如此一來，可以減少資料中心的伺服器設備的採購成本。

一般而言，在資料中心的伺服器的CPU使用率大增的情況下，會影響到其中Guest OS的運行，在資源不足的情況下，可能會導致伺服器崩潰，從而影響用戶的使用。通常用戶會在伺服器中設置主機作業系統的CPU使用率範圍，例如，用戶設置CPU使用率範圍為30%至80%之間，若超過80%，即把伺服器中多餘的客戶作業系統遷出該伺服器以降低該伺服器的CPU使用率，若低於30%，則把其他伺服器中的客戶作業系統遷入到該伺服器中，以提高該伺服器的使用效率，然而，用戶所設置的CPU使用率範圍為一個固定值，並沒有根據伺服器本身的運行情況進行調整，以更好的提高該伺服器的使用效率。

鑒於以上內容，有必要提供一種CPU使用率調整系統及方法，可以優化資料中心的伺服器的CPU使用率範圍，以提高伺服器的效率，方便了用戶，提高了資料中心的穩定性。

一種CPU使用率調整系統，該系統包括：設置模組，用於設置主機作業系統的CPU使用率範圍；讀取模組，用於讀取主機作業系統的CPU使用率；判斷模組，用於判斷所讀取的主機作業系統的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，以確定是否需要從主機作業系統中遷入或遷出客戶作業系統，及當執行遷出處理時，判斷遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，當執行遷入處理時，判斷遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內；計算模組，用於設置評價主機作業系統的CPU使用率的積分，當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍之內，對積分進行加分，而當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍之內，對積分進行減分；修改模組，用於根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍；所述判斷模組，還用於判斷在所有修改的CPU使用率範圍的次數中是否有連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，若連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，則直接結束流程，此時，以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該主機作業系統的CPU使用率範圍。

一種CPU使用率調整方法，該方法包括：設置主機作業系統的CPU使用率範圍；讀取主機作業系統的CPU使用率；設置評價主機作業系統的CPU使用率的積分，當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍之內，對積分進行加分，而當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍之內，對積分進行減分；根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍；判斷在所有修改的CPU使用率範圍的次數中是否有連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，若連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，則直接結束流程，此時，以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該主機作業系統的CPU使用率範圍。

相較於習知技術，本發明提供的CPU使用率調整系統及方法，可以優化資料中心的伺服器的CPU使用率範圍，以提高伺服器的效率，方便了用戶，提高了資料中心的穩定性。

參閱圖1所示，係本發明CPU使用率調整系統200較佳實施例的應用環境圖。該CPU使用率調整系統200應用於監控伺服器20中。該監控伺服器20與資料中心（Data Center）50透過網路40進行通信連接。

所述網路40可以是網際網路、區域網路或者其他通訊網絡。

所述資料中心50包括多個伺服器500（圖中以四個為例），所述伺服器500可以為刀片伺服器。在本實施例中，所述伺服器500被稱為Host主機，每個Host主機上安裝有一個宿主作業系統（Host Operating System, Host OS），在該Host OS上還安裝有多個客戶作業系統（Guest Operating System，Guest OS），為了更有效的管理這些Guest OS，每個Host主機上還安裝有Hypervisor軟體。所述Hypervisor軟體是一種運行在伺服器500和伺服器500的Host OS之間的中間軟體層，可允許Guest OS共用伺服器500上的硬體，也可叫做虛擬機監視器（virtual machine monitor，VMM）。Hypervisor軟體可以訪問伺服器500上包括CPU、磁片和記憶體在內的所有物理設備，Hypervisor不但協調著這些硬體資源的訪問，也同時在各個Guest OS之間施加防護。當伺服器500啟動並執行Hypervisor軟體時，Hypervisor軟體會分配給每個Guest OS適量的記憶體、CPU、網路和磁片等資源，以保證Guest OS的運行。

所述監控伺服器20用於監控伺服器500中的Guest OS運行情況，若其中一個伺服器500中的Guest OS在運行時，該伺服器500的資源使用量（具體指伺服器500中CPU的使用率、記憶體使用率及網路使用率）超過了某一個設定的標準，所述監控伺服器20及時將該伺服器500中的一個或多個Guest OS遷移到其他伺服器500，以降低該伺服器500的資源使用量。該監控伺服器20還安裝有動態主機設置協定（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）服務，透過DHCP服務可以分配網路之間互連的協定（Internet Protocol，IP）位址給資料中心50中的各個伺服器500，使監控伺服器20能夠與資料中心50中的各個伺服器500進行通信。具體而言，如圖1所示，資料中心50有四個伺服器500，透過DHCP服務給每個伺服器500單獨分配一個IP位址，以和各個伺服器500建立通信連接。該監控伺服器20可以是個人電腦、網路伺服器，還可以是任意其他適用的電腦。此外，該監控伺服器20還可以放置在資料中心50內部，用戶只需透過用戶端10進行操作就可以實現對伺服器500中Guest OS的監控。

所述監控伺服器20透過一個資料庫連接與資料庫30連接。其中，所述資料庫連接可為一開放式資料庫連接（Open Database Connectivity, ODBC），或Java資料庫連接(Java Database Connectivity, JDBC)。所述資料庫30用於儲存從資料中心50的各個伺服器500傳送過來的資料，該資料包括資料中心50的各個伺服器500的IP位址，每個Guest OS在各個時間段的資源使用量。

在此需說明的是，資料庫30可獨立於監控伺服器20，也可位於監控伺服器20內。所述資料庫30可儲存於監控伺服器20的硬碟或者快閃記憶體盤中。從系統安全性的角度考慮，本實施例中的資料庫30獨立於監控伺服器20。

此外，用戶端10用於提供一個互動式介面給用戶，便於用戶進行操作並將操作過程中的各種資料儲存於監控伺服器20中。該用戶端10可以是個人電腦、筆記本電腦以及其他任意能與監控伺服器20連接的設備或系統。

參閱圖2所示，係本發明監控伺服器20較佳實施例的結構示意圖。該監控伺服器20除了包括CPU使用率調整系統200，還包括記憶體260和處理器270。該CPU使用率調整系統200包括設置模組210、讀取模組220、判斷模組230、計算模組240及修改模組250。模組210至250的程式化代碼儲存於記憶體260中，處理器270執行這些程式化代碼，實現CPU使用率調整系統200提供的下述功能。

設置模組210用於設置Host OS的CPU使用率範圍。在本較佳實施例中，設置模組210第一次設置CPU使用率範圍為30%至80%。此外，設置模組210還可以設置讀取Host OS的CPU使用率的時間間隔，例如，設置每5秒鐘讀取一次Host OS的CPU使用率。需要說明的是，除第一次設置為人工設置之外，此後的CPU使用率範圍的變動均為自動完成，並不需要人為的參與，即透過計算出來的CPU使用率範圍自動修改Host OS的CPU使用率範圍。

讀取模組220用於讀取Host OS的CPU使用率。通常，在Host OS運行的過程中，每個Host OS的資源管理器會即時顯示該Host OS的CPU使用率，讀取模組220直接從Host OS的資源管理器中獲取該Host OS的CPU使用率。

判斷模組230用於判斷所讀取的Host OS的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，以確定是否需要從Host OS中遷入或遷出Guest OS。具體而言，若所讀取的CPU使用率超過設置的CPU使用率範圍的上限時，執行遷出處理，即將某一個Guest OS從Host OS中遷出，以降低Host OS的CPU使用率。若所讀取的CPU使用率小於設置的CPU使用率範圍的下限時，執行遷入處理，即將某一個Guest OS從Host OS中遷入，以提高Host OS的CPU使用率。在本較佳實施例中，透過調用Hypervisor軟體執行Guest OS遷入或遷出Host OS。需要說明的是，由於在對Guest OS進行遷移過程中，會對該Guest OS上運行的應用程式進行中斷，為了保證伺服器500的穩定性，首先考慮的是當前時間每個Guest OS是否為不可遷移，通常每個Guest OS都會定時向Host OS報告該Guest OS是否可遷移，例如，某個Guest OS上運行有上下班打卡系統，當時間為下班時間時，該Guest OS不允許遷移，以免資料丟失，而該Guest OS會像Host OS報告在打卡時間，該Guest OS不允許遷移。其次，考慮的是在執行遷入或遷出Guest OS時，找到所花費的時間最短的Guest OS，具體方式為讀取每個Guest OS所佔用的硬碟空間，記憶體空間，以及當前的網路速度，通常硬碟空間佔用最小，記憶體空間佔用最小的Guest OS在進行遷移時所花費的時間最短。

所述判斷模組230還用於當執行遷出處理時，判斷遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，及當執行遷入處理時，判斷遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內。

所述計算模組240用於設置評價Host OS的CPU使用率的積分，當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內或當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍之內時，對積分進行加分，而當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內或當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍之內時，對積分進行減分。在本較佳實施例中，積分的初始值為零，每一個積分代表一個CPU使用率的百分點，例如，10分代表10%，以用於對Host OS的CPU使用率範圍進行修改。具體而言，減分的情況如下：當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率超過設置的CPU使用率範圍的上限時，減20分，當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率小於設置的CPU使用率範圍的下限時，減10分，當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率小於設置的CPU使用率範圍的下限時，減20分，當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率超過設置的CPU使用率範圍的上限時，減10分。而加分的情況如下：當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內時，加2分，當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍時，加2分。

所述修改模組250用於根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍。具體而言，當確定需要從Host OS中遷出Guest OS時，所計算出來的積分為2分，則在CPU使用率範圍的上限直接加2%，例如，CPU使用率範圍的上限為80%，則將CPU使用率範圍修改為30%至82%之間。當確定需要從Host OS中遷入Guest OS時，所計算出來的積分為2分，則在CPU使用率範圍的下限直接減2%，例如，CPU使用率範圍的下限為30%，則將CPU使用率範圍修改為28%至80%之間。

所述判斷模組230還用於判斷在所有修改的CPU使用率範圍的次數中是否有連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，若連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，則直接結束流程，此時，以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該Host OS的CPU使用率範圍。具體而言，假設用戶第一次設置的CPU使用率範圍是30%至80%之間，若第N次修改後的CPU使用率範圍為30%至82%，第N+1次修改後的CPU使用率範圍為30%至78%，第N+2次修改後的CPU使用率範圍為30%至81%，第N+3次修改後的CPU使用率範圍為30%至77%，第N+4次修改後的CPU使用率範圍為30%至83%，則表明連續五次修改後的CPU使用率範圍的數值在第一次設置的CPU使用率範圍的上限附近來回震盪。此外，若連續五次修改後的CPU使用率範圍的數值在第一次設置的CPU使用率範圍的下限附近來回震盪，同樣是處於來回震盪。

如圖3所示，係本發明CPU使用率調整方法較佳實施例的流程圖。

步驟S10，設置模組210設置Host OS的CPU使用率範圍。在本較佳實施例中，設置模組210第一次設置CPU使用率範圍為30%至80%。此外，設置模組210還可以設置讀取Host OS的CPU使用率的時間間隔，例如，設置每5秒鐘讀取一次Host OS的CPU使用率。需要說明的是，除第一次設置為人工設置之外，此後的CPU使用率範圍的變動均為自動完成，並不需要人為的參與，即透過計算出來的CPU使用率範圍自動修改Host OS的CPU使用率範圍。

步驟S20，讀取模組220讀取Host OS的CPU使用率。通常，在Host OS運行的過程中，每個Host OS的資源管理器會即時顯示該Host OS的CPU使用率，讀取模組220直接從Host OS的資源管理器中獲取該Host OS的CPU使用率。

步驟S30，判斷模組230判斷所讀取的Host OS的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，以確定是否需要從Host OS中遷入或遷出Guest OS。具體而言，若所讀取的CPU使用率超過設置的CPU使用率範圍的上限時，執行遷出處理，則流程進入步驟S40。若所讀取的CPU使用率小於設置的CPU使用率範圍的下限時，執行遷入處理，則流程進入步驟S50。

在本較佳實施例中，透過調用Hypervisor軟體執行將Guest OS遷入或遷出Host OS。需要說明的是，由於在對Guest OS進行遷移過程中，會對該Guest OS上運行的應用程式進行中斷，為了保證伺服器500的穩定性，首先考慮的是當前時間每個Guest OS是否為不可遷移，通常每個Guest OS都會定時向Host OS報告該Guest OS是否可遷移，例如，某個Guest OS上運行有上下班打卡系統，當時間為下班時間時，該Guest OS不允許遷移，以免資料丟失，而該Guest OS會像Host OS報告在打卡時間該Guest OS不允許遷移。其次，考慮的是在執行遷入或遷出Guest OS時，找到所花費的時間最短的Guest OS，具體方式為讀取每個Guest OS所佔用的硬碟空間，記憶體空間，以及當前的網路速度，通常硬碟空間佔用最小、記憶體空間佔用最小的Guest OS在進行遷移時所花費的時間最短。

步驟S40，判斷模組230判斷遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內。當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率超過設置的CPU使用率範圍的上限時，或當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率小於設置的CPU使用率範圍的下限時，表示遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內，流程進入步驟S70。當遷出Guest OS之後Host OS的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內時，流程進入步驟S60。

步驟S50，判斷模組230判斷遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率是否在設置的範圍之內。當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率小於設置的CPU使用率範圍的下限時，或當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率超過設置的CPU使用率範圍的上限時，表示遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內，流程進入步驟S70。當遷入Guest OS之後Host OS的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍時，流程進入步驟S60。

步驟S60，計算模組240設置評價Host OS的CPU使用率的積分，對積分進行加分。在本較佳實施例中，積分的初始值為零，每一個積分代表一個CPU使用率的百分點，例如，10分代表10%，以用於對Host OS的CPU使用率範圍進行修改。

步驟S70，計算模組240設置評價Host OS的CPU使用率的積分，對積分進行減分。在本較佳實施例中，積分的初始值為零，每一個積分代表一個CPU使用率的百分點，例如，10分代表10%，以用於對Host OS的CPU使用率範圍進行修改。

步驟S80，修改模組250根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍。具體而言，當確定需要從Host OS中遷出Guest OS，且所計算出來的積分為2分時，則在CPU使用率範圍的上限直接加2%，例如，CPU使用率範圍的上限為80%，則將CPU使用率範圍修改為30%至82%之間。當確定需要從Host OS中遷入Guest OS，且所計算出來的積分為2分時，則在CPU使用率範圍的下限直接減2%，例如，CPU使用率範圍的下限為30%，則將CPU使用率範圍修改為28%至80%之間。

步驟S90，判斷模組230判斷在所有修改的CPU使用率範圍的次數中是否有連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪。

若修改的CPU使用率範圍的數值沒有來回震盪，則返回步驟S20。

在本較佳實施例中，若連續5次修改的CPU使用率範圍的數值來回震盪，則直接結束流程，此時，以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該Host OS的CPU使用率範圍。具體而言，假設用戶第一次設置的CPU使用率範圍是30%至80%之間，若第N次修改後的CPU使用率範圍為30%至82%，第N+1次修改後的CPU使用率範圍為30%至78%，第N+2次修改後的CPU使用率範圍為30%至81%，第N+3次修改後的CPU使用率範圍為30%至77%，第N+4次修改後的CPU使用率範圍為30%至83%，則表明連續五次修改後的CPU使用率範圍的數值在第一次設置的CPU使用率範圍的上限附近來回震盪。此外，若連續五次修改後的CPU使用率範圍的數值在第一次設置的CPU使用率範圍的下限附近來回震盪，同樣是處於來回震盪。

最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

10．．．用戶端

20．．．監控伺服器

30．．．資料庫

40．．．網路

50．．．資料中心

500．．．伺服器

200．．．CPU使用率調整系統

210．．．設置模組

220．．．讀取模組

230．．．判斷模組

240．．．計算模組

250．．．修改模組

260．．．記憶體

270．．．處理器

圖1係本發明CPU使用率調整系統較佳實施例的應用環境圖。

圖2係本發明監控伺服器較佳實施例的結構示意圖。

圖3係本發明CPU使用率調整方法較佳實施例的流程圖。

10．．．用戶端

20．．．監控伺服器

30．．．資料庫

40．．．網路

50．．．資料中心

500．．．伺服器

200．．．CPU使用率調整系統

Claims (8)

1. 一種CPU使用率調整系統，該系統包括：
   設置模組，用於設置主機作業系統的CPU使用率範圍；
   讀取模組，用於讀取主機作業系統的CPU使用率；
   判斷模組，用於判斷所讀取的主機作業系統的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，以確定是否需要從主機作業系統中遷入或遷出客戶作業系統，及當執行遷出處理時，判斷遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內，當執行遷入處理時，判斷遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率是否在設置的CPU使用率範圍內；
   計算模組，用於設置評價主機作業系統的CPU使用率的積分，當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍之內時，對積分進行加分，而當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍之內時，對積分進行減分；
   修改模組，用於根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍；及
   所述判斷模組，還用於判斷在所有修改的CPU使用率範圍的次數中是否有連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，若連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，則以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該主機作業系統的CPU使用率範圍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之CPU使用率調整系統，其中，所述從主機作業系統中遷入或遷出客戶作業系統是透過調用Hypervisor軟體將客戶作業系統遷移到資料中心內的其他伺服器上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之CPU使用率調整系統，其中，所述積分用於對Host OS的CPU使用率範圍進行修改，其中，每一個積分代表一個CPU使用率的百分點，積分的初始值為零。
4. 如申請專利範圍第1項所述之CPU使用率調整系統，其中，所述預設次數為5次。
5. 一種CPU使用率調整方法，該方法包括：
   設置主機作業系統的CPU使用率範圍；
   讀取主機作業系統的CPU使用率；
   設置評價主機作業系統的CPU使用率的積分，當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率在設置的CPU使用率範圍之內時，對積分進行加分，而當遷出客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍內或當遷入客戶作業系統之後主機作業系統的CPU使用率不在設置的CPU使用率範圍之內時，對積分進行減分；
   根據所計算出來的積分修改CPU使用率範圍；及
   判斷在所有修改的CPU使用率範圍的次數中是否有連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，若連續預設次數的CPU使用率範圍的數值來回震盪，則直接結束流程，以最後一次修改的CPU使用率範圍作為該主機作業系統的CPU使用率範圍。
6. 如申請專利範圍第5項所述之CPU使用率調整方法，其中，所述從主機作業系統中遷入或遷出客戶作業系統是透過調用Hypervisor軟體將客戶作業系統遷移到資料中心內的其他伺服器上。
7. 如申請專利範圍第5項所述之CPU使用率調整方法，其中，所述預設次數為5次。
8. 如申請專利範圍第5項所述之CPU使用率調整方法，其中，所述積分用於對Host OS的CPU使用率範圍進行修改，其中，每一個積分代表一個CPU使用率的百分點，積分的初始值為零。