TW201407476A - 虛擬機資源配置系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種虛擬機資源配置系統及方法，該系統用於：獲取一台虛擬機特定資源的使用率；每隔一個分析週期，計算該虛擬機特定資源的平均使用率，並根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級；根據該虛擬機的資源層級獲取推薦的資源規格，並將該推薦的資源規格發送至用戶端；當用戶端接受該推薦的資源規格時，根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。利用本發明可以根據用戶端虛擬機使用過程中特定資源使用率的變化，提供給用戶推薦的資源規格。

Description

虛擬機資源配置系統及方法
本發明涉及一種雲計算服務系統及方法，尤其涉及一種虛擬機資源配置系統及方法。
雲服務提供用戶一種節省運算成本的解決方案，用戶無須花費大量成本購買硬體，只要透過虛擬化的應用即可達到多台實體主機的運算目的。目前的雲服務提供商主要有Amazon EC2、CloudShare或Citrix等，他們都提供不同特色的用戶操作介面與服務。
用戶向雲服務提供商申請虛擬機（Virtual Machine，VM）時，可以依據需求選擇資源規格與價格，但用戶在選擇虛擬機資源時，可能無法準確預測將使用到多少資源，而選擇太多或太少的資源將造成成本浪費。雖然部份廠商有提供用多少資源則付多少價錢的方案，但也可能因用戶無法掌握虛擬機使用狀況而造成預算超額使用。
鑒於以上內容，有必要提供一種虛擬機資源配置系統及方法，其可根據用戶端虛擬機使用過程中特定資源使用率的變化，提供給用戶推薦的資源規格，並根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。
一種虛擬機資源配置系統，該系統包括：資料獲取模組，用於獲取一台虛擬機特定資源的使用率；計算模組，用於每隔一個分析週期，計算該虛擬機特定資源的平均使用率，並根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級；推薦模組，用於根據該虛擬機的資源層級獲取推薦的資源規格，並將該推薦的資源規格發送至用戶端；配置模組，用於當用戶端接受該推薦的資源規格時，根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。
一種虛擬機資源配置方法，該方法包括：資料獲取步驟，獲取一台虛擬機特定資源的使用率；計算步驟，每隔一個分析週期，計算該虛擬機特定資源的平均使用率，並根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級；推薦步驟，根據該虛擬機的資源層級獲取推薦的資源規格，並將該推薦的資源規格發送至用戶端；配置步驟，當用戶端接受該推薦的資源規格時，根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。
相較於習知技術，所述的虛擬機資源配置系統及方法，其可即時監控用戶端虛擬機的資源使用狀況，根據用戶端虛擬機使用過程中特定資源使用率的變化，提供給用戶推薦的資源規格，並根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源，避免用戶申請過量或不足的資源。
本發明適合應用在提供IaaS（Infrastructure as a Service，基礎設施即服務）的場景下，不僅讓用戶省下不必要的花費，也可提高服務提供商的硬體資源使用率。
參閱圖1所示，係本發明控制伺服器的網路架構圖。在本實施方式中，所述控制伺服器2透過網路與多個用戶端1（圖中僅示出一個）、多個資料庫伺服器3（圖中僅示出一個）、多個虛擬機伺服器（圖1中為虛擬機伺服器4和5）相連。所述網路可以是企業內部網（Intranet），也可以是網際網路（Internet）或其他類型的通訊網路，如GPRS、Wi-Fi/WLAN、3G/WCDMA、3.5G/HSDPA等。
其中，每台虛擬機伺服器中都安裝有虛擬機監控程序，用於每隔預定時間，監控用戶端1虛擬機的特定資源的使用率，並將監控得到的虛擬機特定資源的使用率發送至控制伺服器2。例如，虛擬機伺服器4監控虛擬機41和42的資源使用率，虛擬機伺服器5監控虛擬機51和52的資源使用率。在本實施方式中，所述特定資源使用率包括三種類型，CPU使用率（CPU%）、記憶體使用率（Memory%）和硬碟使用率（Disk%）。在其他實施方式中，也可以增加或減少資源使用率的類型。
控制伺服器2作為虛擬機伺服器中心，根據虛擬機的名稱將每個虛擬機的資源使用率存到對應的資料表中。例如，虛擬機41的資源使用率儲存到資料表Table41，虛擬機42的資源使用率儲存到資料表Table42。其中，每個資料表包括以下資料，虛擬機名稱、ID、CPU使用率、記憶體使用率、硬碟使用率與儲存時間等。
在本實施方式中，所述多個資料庫伺服器3提供分散式平行運算功能。參閱圖5所示，所述多個資料庫伺服器3的架構為主從式架構（Master/Slave），由一台主伺服器（Master Server）負責分割資料並分配到不同的從伺服器（Slave Server），從伺服器負責運算分配到的資料，並將結果回傳給主伺服器，主伺服器再將匯總的數據傳給控制伺服器2，以進一步進行運算。
參閱圖2所示，係本發明虛擬機資源配置系統的運行環境示意圖。該虛擬機資源配置系統運行於控制伺服器2中。該控制伺服器2還包括透過資料匯流排相連的顯示設備20、輸入設備22、儲存器23和處理器25。
所述儲存器23用於儲存所述虛擬機資源配置系統24的程式碼和虛擬機資源使用率的資料表等資料。所述顯示設備20用於顯示虛擬機的資源使用率等資料。所述輸入設備22用於輸入用戶設置的各種資料，如虛擬機的名稱等。
所述虛擬機資源配置系統24用於根據用戶端1虛擬機使用過程中特定資源使用率的變化，提供給用戶推薦的資源規格，並根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源，具體過程以下描述。
在本實施方式中，所述虛擬機資源配置系統24可以被分割成一個或多個模組，所述一個或多個模組被儲存在所述儲存器23中並被配置成由一個或多個處理器（本實施方式為一個處理器25）執行，以完成本發明。例如，參閱圖3所示，所述虛擬機資源配置系統24被分割成資料獲取模組240、計算模組241、推薦模組242和配置模組243。本發明所稱的模組是完成一特定功能的程式段，比程式更適合於描述軟體在控制伺服器2中的執行過程。以下將結合圖4說明各模組的具體功能。
參閱圖4所示，係本發明虛擬機資源配置方法的較佳實施方式的流程圖。
步驟S10，用戶透過用戶端1登錄到虛擬機管理介面，啟動一台虛擬機（如虛擬機41）。其中包含選擇該虛擬機的資源規格、價格與安全機制等。假設用戶初始選擇的資源規格為（CPU，儲存器，硬碟）=（2.5GB，4GB，200GB）。
步驟S11，資料獲取模組240獲取虛擬機伺服器偵測到的該虛擬機特定資源的使用率，並將該虛擬機特定資源的使用率儲存於一個資料表。例如，資料獲取模組240每隔1分鐘，獲取虛擬機伺服器偵測到的該虛擬機特定資源的使用率，如CPU使用率、記憶體使用率和硬碟使用率。
步驟S12，計算模組241每隔一個分析週期，計算該虛擬機特定資源的平均使用率，並根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級。其中，該虛擬機的資源層級包括每種特定資源的平均使用率層級。
其中，所述計算模組241運用分散式平行運算（分割與合併），計算該虛擬機特定資源的平均使用率。當需要對一個虛擬機的特定資源使用率進行分析時，計算模組241依據該虛擬機特定資源使用率的獲取時間順序，將該虛擬機特定資源使用率分割成不同區塊（Split），並將各區塊分派給不同的資料庫伺服器3進行平行加法運算。
例如，參閱圖6所示，計算模組241將每10筆資料分割成一個區塊，得到區塊split1、split2、…、splitm，其中，區塊split1包括時間點為time1至time10的CPU使用率、記憶體使用率、硬碟使用率，區塊split2包括時間點為time11至time20的CPU使用率、記憶體使用率、硬碟使用率。然後，計算模組241將區塊split1分派給從伺服器1進行加法運算，將區塊split2分派給從伺服器2進行加法運算等等，並將運算結果傳回至控制伺服器2。
計算模組241對每台從伺服器算出的總和進行分組，同一組的資料再進行加總獲得分組總和。接著，計算模組241再將所有分組總和加總得出最終加總值。最後，計算模組241再將最終加總值除以記錄數獲得特定資源的平均使用率，如CPU平均使用率、儲存器平均使用率、硬碟平均使用率。
例如，參閱圖6所示，n代表週期（即記錄數），i代表時間點，Ci代表時間點i的CPU使用率，Mi代表時間點i的記憶體使用率，Di代表時間點i的硬碟使用率，C'代表CPU平均使用率，M'代表儲存器平均使用率，D'代表硬碟平均使用率。
在本實施方式中，以三種資源類型為例進行說明，每種資源的平均使用率被兩個閥值分成三個層級。根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級的方法為：
如果第一類型資源的平均使用率（如CPU平均使用率）小於或等於第一閥值（如20%），則確定該第一類型資源的平均使用率為層級一，記為I；
如果第一類型資源的平均使用率大於第一閥值，且小於或等於第二閥值（70%），則確定該第一類型資源的平均使用率為層級二，記為II；
如果第一類型資源的平均使用率大於第二閥值，則確定該第一類型資源的平均使用率為層級三，記為III。
同理，如果第二類型資源的平均使用率（如儲存器平均使用率）小於或等於第三閥值（如40%），則確定該第二類型資源的平均使用率為層級一，記為A；
如果第二類型資源的平均使用率大於第三閥值，且小於或等於第四閥值（80%），則確定該第二類型資源的平均使用率為層級二，記為B；
如果第二類型資源的平均使用率大於第四閥值，則確定該第二類型資源的平均使用率為層級三，記為C。
同理，如果第三類型資源的平均使用率（如硬碟平均使用率）小於或等於第五閥值（如30%），則確定該第三類型資源的平均使用率為層級一，記為i；
如果第三類型資源的平均使用率大於第五閥值，且小於或等於第六閥值（60%），則確定該第三類型資源的平均使用率為層級二，記為ii；
如果第三類型資源的平均使用率大於第六閥值，則確定該第三類型資源的平均使用率為層級三，記為iii。
舉例而言，假設SpecCPU代表CPU平均使用率的層級，SpecMEM代表儲存器平均使用率的層級，SpecDisk代表硬碟平均使用率的層級，Spec(SpecCPU，SpecMEM，SpecDisk)代表該虛擬機的資源層級，則確定該虛擬機資源層級的演算法如下。
If (C’ ≦ Threshold1) SpecCPU= I；
Else if (Threshold1＜ C’ ≦ Threshold2) SpecCPU= II；
Else if (Threshold2＜ C’ ) SpecCPU= III；
If (M’ ≦ Threshold3) SpecMEM= A；
Else if (Threshold3＜ M’ ≦ Threshold4) SpecMEM= B；
Else if (Threshold4＜ M’ ) SpecMEM= C；
If (D’ ≦ Threshold5) SpecDisk= i；
Else if (Threshold5＜ D’ ≦ Threshold6) SpecDisk= ii；
Else if (Threshold6＜ D’ ) SpecDisk= iii。
其中，Threshold1至Threshold6分別代表第一閥值至第六閥值。
在本實施方式中，每種特定資源的平均使用率被兩個閥值分成三個層級，其中，CPU平均使用率被分為I、II、III三個層級，儲存器平均使用率被分為A、B、C三個層級，硬碟平均使用率被分為i、ii、iii三個層級。因此，根據排列組合可以得到27種不同的虛擬機資源層級，每種資源層級都預設有推薦的資源規格，層級越低分配的資源越少，層級越高分配的資源越多。例如，Spec(I，A，i)代表三項資源的平均使用率都較低，則推薦使用低資源規格。Spec(III，C，iii)代表三項資源的平均使用率都較高，則推薦使用高資源規格。
在其他實施方式中，也可以透過增加或減少閥值，組合得到其他不同的虛擬機資源層級，方法類似，在此不再贅述。
步驟S13，推薦模組242根據該虛擬機的資源層級獲取推薦的資源規格，並將該推薦的資源規格發送至用戶端1。例如，假設計算出的CPU平均使用率C'=60%，儲存器平均使用率M'=85，硬碟平均使用率D'=20%，則可得知：
Threshold1< 60% < Threshold2，SpecCPU=I；
Threshold4<85%，SpecMEM=C；
20% < Threshold5，SpecDisk=i；
則該虛擬機的資源層級Spec(SpecCPU，SpecMEM，SpecDisk) = Spec(I，C，i)，假設資源層級(I，C，i)推薦的資源規格為：
CPU={500MB,…,1.75GB}，
儲存器={3.2GB,…,4GB}，
硬碟={最低容量,…,60GB}。
用戶可自行選擇上述範圍內的資源項目，或自行輸入上述範圍內的值或由推薦模組242推薦固定的資源類別給用戶。其中，上述修改可以在虛擬機運行時完成（Hot Plug），也可以暫停虛擬機運行後再修改完成。
步驟S14，配置模組243判斷用戶端1是否接受推薦的資源規格。例如，如果用戶選擇特定的資源規格（500MB，3.2GB，20GB）或選擇由推薦模組242推薦固定的資源類別，則判定用戶端1接受推薦的資源規格，執行步驟S15。如果用戶端1沒有接受推薦的資源規格，則流程結束。
步驟S15，配置模組243根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。例如，如果用戶在該推薦的資源規格中選擇（500MB，3.2GB，20GB），則配置模組243根據該用戶選擇的資源規則重新為該虛擬機分配資源。如果用戶選擇由控制伺服器2推薦固定的資源類別，則配置模組243從該推薦的資源規格中隨機或按照預定的順序（如資源從小到大的順序）選取特定的資源。
其中，用戶初始選擇的資源規格，即（CPU，儲存器，硬碟）=（2.5GB，4GB，200GB），不會被該推薦的資源規格覆蓋，將儲存於儲存器23中。
在其他實施方式中，所述資料庫伺服器3也可以為一台，甚至可以將控制伺服器2和資料庫伺服器3合併為一台伺服器。進一步地，虛擬機伺服器4也可以為一台，甚至可以將控制伺服器2和虛擬機伺服器4合併為一台伺服器。
最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式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。
1．．．用戶端
2．．．控制伺服器
3．．．資料庫伺服器
4、5．．．虛擬機伺服器
41、42、51、52．．．虛擬機
20．．．顯示設備
22．．．輸入設備
23．．．儲存器
24．．．虛擬機資源配置系統
25．．．處理器
240．．．資料獲取模組
241．．．計算模組
242．．．推薦模組
243．．．配置模組
圖1係本發明控制伺服器的網路架構圖。
圖2係本發明虛擬機資源配置系統的運行環境示意圖。
圖3係虛擬機資源配置系統的功能模組圖。
圖4係本發明虛擬機資源配置方法的較佳實施方式的流程圖。
圖5係多個資料庫伺服器的主/從架構示意圖。
圖6係多個資料庫伺服器分散式平行運算的示意圖。
2．．．控制伺服器
20．．．顯示設備
22．．．輸入設備
23．．．儲存器
24．．．虛擬機資源配置系統
25．．．處理器

Claims (14)

  1. 一種虛擬機資源配置系統，該系統包括：
    資料獲取模組，用於獲取一台虛擬機特定資源的使用率；
    計算模組，用於每隔一個分析週期，計算該虛擬機特定資源的平均使用率，並根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級；
    推薦模組，用於根據該虛擬機的資源層級獲取推薦的資源規格，並將該推薦的資源規格發送至用戶端；及
    配置模組，用於當用戶端接受該推薦的資源規格時，根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬機資源配置系統，其中，所述計算模組運用分散式平行運算方法，計算該虛擬機特定資源的平均使用率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬機資源配置系統，其中，所述分散式平行運算方法為：
    依據該虛擬機特定資源使用率的獲取時間順序，將該虛擬機特定資源的使用率分割成不同區塊，並將各區塊分派給不同的資料庫伺服器進行平行加法運算；
    匯總所有資料庫伺服器的運算結果，根據該匯總的運算結果計算該虛擬機特定資源的平均使用率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬機資源配置系統，其中，該虛擬機的資源層級包括每種特定資源的平均使用率層級。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之虛擬機資源配置系統，其中，每種特定資源的平均使用率被預設的閥值分成多個層級。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之虛擬機資源配置系統，其中，每種特定資源對應的預設閥值的數量為兩個，每種特定資源的平均使用率被兩個閥值分成三個層級。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬機資源配置系統，其中，該推薦的資源規格不會覆蓋該虛擬機初始設定的資源規格。
  8. 一種虛擬機資源配置方法，該方法包括：
    資料獲取步驟，獲取一台虛擬機特定資源的使用率；
    計算步驟，每隔一個分析週期，計算該虛擬機特定資源的平均使用率，並根據該虛擬機特定資源的平均使用率確定該虛擬機的資源層級；
    推薦步驟，根據該虛擬機的資源層級獲取推薦的資源規格，並將該推薦的資源規格發送至用戶端；及
    配置步驟，當用戶端接受該推薦的資源規格時，根據該推薦的資源規格重新為該虛擬機分配資源。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之虛擬機資源配置方法，其中，該虛擬機特定資源的平均使用率根據分散式平行運算方法獲得。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之虛擬機資源配置方法，其中，所述分散式平行運算方法為：
    依據該虛擬機特定資源使用率的獲取時間順序，將該虛擬機特定資源的使用率分割成不同區塊，並將各區塊分派給不同的資料庫伺服器進行平行加法運算；
    匯總所有資料庫伺服器的運算結果，根據該匯總的運算結果計算該虛擬機特定資源的平均使用率。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之虛擬機資源配置方法，其中，該虛擬機的資源層級包括每種特定資源的平均使用率層級。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之虛擬機資源配置方法，其中，每種特定資源的平均使用率被預設的閥值分成多個層級。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之虛擬機資源配置方法，其中，每種特定資源對應的預設閥值的數量為兩個，每種特定資源的平均使用率被兩個閥值分成三個層級。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之虛擬機資源配置方法，其中，該推薦的資源規格不會覆蓋該虛擬機初始設定的資源規格。
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