TWI493331B - 經由虛擬化機會之電力最佳化 - Google Patents

Description

經由虛擬化機會之電力最佳化

本發明係關於虛擬化之領域，且更特定言之係關於在虛擬化環境中遷移虛擬機。

資料中心已隨著時間自需要許多熟練技師以確保正在進行之大型電腦之操作的以大型電腦為中心之環境變化為經由完善之資料通信網路彼此耦接之許多不同伺服器計算平台的複雜環境。最初，資源僅對於組織之最富有者可用，個人電腦之大量生產中之最新進步以合理成本提供了對資料中心技術的存取。現代資料中心通常藉由機架推動而涉及根據習知網路協定耦接於一起之一或多個機架中之多個伺服器的配置。

關於處理機架安裝式普通電腦的不實用性及不可靠性，刀鋒伺服器(blade server)解決方案已在更完善之資料中心中變得普遍深入。在刀鋒中心環境中，不同計算平台可配置至刀鋒中且跨越單一底盤中之中平面彼此耦接。中平台可提供對統一電源、輸入輸出(I/O)器件及甚至抽取式媒體驅動器之存取。以此方式，刀鋒不需要包括或管理刀鋒自身內之電源供應器或共同使用之驅動器，從而導致顯著電力節約、減少之佔據面積及整體較低的總擁有成本。另外，可經由底盤中之刀鋒的熱調換(hot-swappable)性質滿足失效接管(failover)事項。

伺服器之機架安裝式配置提供用於部署虛擬化環境之天然平台。該虛擬化環境體現虛擬化技術。虛擬化作為一種技術旨在於硬體平台與作業系統及執行應用程式之間插入一層。自業務連續性及災變復原之觀點，虛擬化提供固有的環境可攜性優點。具體言之，移動組態有多個不同應用程式之整個環境為將虛擬影像自一支援硬體平台移動至另一支援硬體平台的事件。此外，更強大之計算環境可支援多個不同虛擬影像之共存，始終維持影像之間的虛擬分離。因此，一個虛擬影像中之故障情況不會妨害同一硬體平台中其他共同執行之虛擬影像的完整性。

虛擬機監視器(在此項技術中稱為「超管理器」)管理每一虛擬影像與由硬體平台提供的基本資源之間的互動。在此方面，裸金屬超管理器幾乎如作業系統直接執行於硬體上一般而直接執行於硬體平台上。比較而言，託管超管理器執行於主機作業系統內。在任一狀況下，超管理器均可支援不同「客體作業系統影像」(稱為虛擬機(VM)影像)之操作，VM影像之數目僅由保持VM影像之VM容器的處理資源或硬體平台自身限制。

在叢集中之伺服器的配置內部署虛擬化環境容許叢集中之VM影像的特用配置。雖然與裸金屬環境相比而言，在叢集中部署VM影像的特用配置較為有效地利用基本伺服器之計算資源，但在叢集中部署VM影像的特用配置並非最佳的。具體言之，一些VM影像將比其他VM影像消耗更多基本計算資源，使得叢集中之一個基本伺服器可能未充分地提供必要計算資源用於託管VM影像，同時其他基本伺服器可能未完全地利用可由託管VM影像使用之計算資源。

本發明之實施例處理關於部署及管理虛擬化環境中之VM影像的技術缺陷，且提供用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化的新穎且非顯而易見之方法、系統及電腦程式產品。在本發明之一實施例中，可提供一種經由虛擬化機會判定之電力最佳化的方法。該方法可包括監視一叢集中之個別伺服器主機中的電力利用，及判定該叢集中顯示出低電力利用的該等伺服器主機之一集合。該方法亦可包括選擇該集合中的伺服器主機之一子集，及將該集合中之未經選擇之伺服器主機中的每一VM遷移至伺服器主機之該子集。最後，該方法可包括使該等未經選擇之伺服器主機斷電。

在該實施例之一態樣中，監視一叢集中之個別伺服器主機中的電力利用可包括監視該等個別伺服器主機中之資源利用度量，及使該等度量與電力利用狀態相關。在該實施例之另一態樣中，該方法可更進一步包括僅在該等伺服器主機之該經判定集合超過一臨限值時執行該等選擇、遷移及斷電步驟。在該實施例之另一態樣中，選擇該集合中的伺服器主機之一子集且將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一VM遷移至伺服器主機之該子集可包括：選擇該集合中的伺服器主機之一子集，判定該子集中之該等伺服器主機中之每一者的一最佳電力利用，監視該子集中之該等伺服器主機中之每一者中的電力利用，及僅在已達到該子集中之該等伺服器主機中之每一者的經判定之最佳電力利用之前將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一VM遷移至該子集中之該等伺服器主機，且接著中斷將VM遷移至該子集中之該等伺服器主機中之經判定為已達到最佳電力利用的各者。

在本發明之另一實施例中，一種虛擬化資料處理系統可經組態用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化。該系統可包括伺服器主機之一叢集。該等伺服器主機中之每一者可支援管理至少一VM之一超管理器。多個不同管理控制器各自可耦接至該等伺服器主機中之一對應者。最後，電力最佳化邏輯可以通信方式耦接至該叢集中之該等伺服器主機中之每一者中的每一管理控制器及每一超管理器。

該邏輯可包括經啟用以監視該等伺服器主機中之個別者中之電力利用的程式碼。該程式碼亦可經啟用以判定該叢集中顯示出低電力利用的該等伺服器主機之一集合。該程式碼可更進一步經啟用以選擇該集合中的伺服器主機之一子集。該程式碼甚至可更進一步經啟用以將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一VM遷移至伺服器主機之該子集。最後，該程式碼可經啟用以使該等伺服器主機中之該等未經選擇者斷電。

本發明之額外態樣將在隨後之描述中部分地得到闡述，且將部分地自該描述而顯而易見，或可藉由實踐本發明而被獲悉。本發明之態樣將藉由在附加申請專利範圍中特別指出的元件及組合來實現及達成。應理解，上述大體描述與以下詳細描述兩者均僅為例示性的及解釋性的，且並不限制如所主張之本發明。

併入本說明書且組成其一部分的隨附圖式說明本發明之若干實施例，且連同描述一起用於解釋本發明之原理。本文所說明之實施例目前係較佳的，然而應理解，本發明不限於所示之精確配置及手段。

本發明之實施例提供一種用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化的方法、系統及電腦程式產品。根據本發明之一實施例，可監視叢集中之多個不同伺服器中的電力利用。將被視為處於低電力狀態之伺服器判定為未經充分利用。當臨限數目個伺服器被視為處於低電力狀態時，可將託管於處於低電力狀態之伺服器內的VM影像合併於處於低電力狀態的伺服器之一子集中，且可使處於低電力狀態之伺服器當中的一或多個剩餘伺服器電力關閉。以此方式，可最佳化叢集內之電力消耗。

在圖解說明中，圖1以圖形展示用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化的方法。如圖1中所示，叢集中之不同伺服器主機110可支援管理一或多個VM 130之對應虛擬化環境之各別超管理器120的操作。電力最佳化邏輯150可針對伺服器主機110中之一或多個資源(例如，中央處理單元(CPU)、固定磁碟、記憶體或通信匯流排或其任何組合)的電力利用140監視伺服器主機110中之每一者。回應於偵測到臨限數目個不同伺服器主機110中的電力之未充分利用，可將託管於伺服器主機110中之未經充分利用者內的VM 130即時遷移至伺服器主機110中的未經充分利用者之一子集。此後，電力最佳化邏輯150可將斷電指示160發出至伺服器主機110中之未經充分利用者中的剩餘各者，以便最佳化伺服器主機110中的未經充分利用者之子集之利用。

值得注意的是，為達成伺服器主機110中之最佳電力利用，可調節VM 130至伺服器主機110中的未經充分利用者中之即時遷移。在此方面，可判定子集中的伺服器主機110中之每一者的最佳電力利用。此後，在即時遷移期間，可監視子集中的伺服器主機110中之每一者中的電力利用。此後，僅可在已達到子集中的伺服器主機110中之每一者的經判定最佳電力利用之前將託管於伺服器主機110中之未經充分利用者內的VM 130即時遷移至伺服器主機110中的未經充分利用者之子集。隨後，可中斷VM 130至已達到最佳電力利用之彼等伺服器主機110的即時遷移。

結合圖1之電力最佳化邏輯150描述之方法可實施於虛擬化資料處理系統內。在進一步說明中，圖2為經組態用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化之虛擬化資料處理系統的示意性說明。該系統可包括伺服器主機210之一叢集250，該等伺服器主機210中之每一者支援由對應超管理器220管理之虛擬化環境的操作。每一超管理器220又可管理一或多個不同VM 230之執行。管理控制器240(諸如底板管理控制器(BMC))可由伺服器主機210中之每一者包括，以監視伺服器主機210中之資源利用，且向外部管理應用程式(未圖示)提供介面來擷取與資源利用相關聯之度量。

計算器件260可經由電腦通信網路270以通信方式耦接至叢集250。計算器件260可支援電力最佳化邏輯300之操作，使得電力最佳化邏輯300可存取由伺服器主機210中之每一者的每一管理控制器240提供之介面，且亦可存取伺服器主機210中之每一者的每一超管理器220。電力最佳化邏輯300可包括經啟用以藉由管理控制器240中之對應各者監視伺服器主機210中之每一者中的電力利用之程式碼。舉例而言，可根據伺服器主機210中之每一者內之CPU的電力狀態、伺服器主機210中之每一者內之固定磁碟的電力狀態、伺服器主機210中之每一者內之記憶體的電力狀態，或伺服器主機210中之每一者內的匯流排利用來量測伺服器主機210中之每一者的電力利用。

程式碼進一步可經啟用以基於所量測之電力利用判定伺服器主機210中之一或多者中的低電力利用狀態。舉例而言，可藉由參考使度量與經估計或以經驗判定之電力利用狀態相關的表來判定低電力利用狀態。回應於判定超過臨限值之一數目之伺服器主機210中的低電力利用狀態，可更進一步啟用程式碼以將該數目之伺服器主機210中之VM遷移至該數目之伺服器主機210的一子集。程式碼甚至可更進一步經啟用以指導經判定處於低電力利用狀態之該數目之伺服器主機210當中之每一剩餘主機伺服器的斷電。因此，可最佳化叢集內之電力利用。

在電力最佳化邏輯300之操作的更進一步說明中，圖3為說明用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化之方法的流程圖。在區塊310中開始，可藉由各支援管理一或多個VM之執行之超管理器的多個伺服器主機之一叢集建立通信鏈接。在區塊320中，可擷取叢集中之伺服器主機的清單，且在區塊330中，可判定伺服器清單中每一伺服器主機之資源利用狀態。在區塊340中，可將伺服器清單中之一伺服器主機集合識別為處於低電力利用狀態。在決策區塊350中，若清單中的伺服器主機之數目超過臨限值，則在區塊360中，可選擇該集合中的伺服器主機之一子集，且在區塊370中，可將該集合中未經選擇之伺服器主機中的VM遷移至該集合中經選擇之伺服器主機。此後，可在區塊380中使未經選擇之伺服器主機斷電，且在區塊390中自伺服器清單移除未經選擇之伺服器主機。該方法接著可經由區塊330重複。

本發明之實施例可採取完全硬體實施例、完全軟體實施例或含有硬體元件及軟體元件兩者之實施例的形式。在一較佳實施例中，本發明實施於軟體中，軟體包括(但不限於)韌體、常駐軟體、微碼及其類似者。此外，本發明可採取可自電腦可用或電腦可讀媒體存取之電腦程式產品之形式，電腦可用或電腦可讀媒體提供用於藉由或結合一電腦或任何指令執行系統使用的程式碼。

出於此描述之目的，電腦可用或電腦可讀媒體可為可含有、儲存、傳達、傳播或輸送用於藉由或結合指令執行系統、裝置或器件使用之程式的任何裝置。媒體可為電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統(或裝置或器件)或者傳播媒體。電腦可讀媒體之實例包括半導體或固態記憶體、磁帶、抽取式電腦磁片、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、硬磁碟及光碟。光碟之當前實例包括緊密光碟-唯讀記憶體(CD-ROM)、緊密光碟-讀取/寫入(CD-R/W)及DVD。

適合於儲存及/或執行程式碼之資料處理系統將包括直接或經由系統匯流排而間接耦接至記憶體元件之至少一處理器。記憶體元件可包括在程式碼之實際執行期間所使用之本端記憶體、大容量儲存器及快取記憶體，快取記憶體提供至少某一程式碼之暫時儲存，以便減少在執行期間必須自大容量儲存器擷取程式碼的次數。輸入/輸出或I/O器件(包括(但不限於)鍵盤、顯示器、指標器件等)可直接或經由介入之I/O控制器而耦接至系統。網路配接器亦可耦接至系統以使該資料處理系統能夠經由介入之私有或公用網路而變得耦接至其他資料處理系統或遠端印表機或儲存器件。數據機、纜線數據機及乙太網路卡僅為當前可用之網路配接器類型中的少數幾種。

110．．．伺服器主機

120．．．超管理器

130．．．虛擬機(VM)

140．．．電力利用

150．．．電力最佳化邏輯

160．．．斷電指示

210．．．伺服器主機

220．．．超管理器

230．．．虛擬機(VM)

240．．．管理控制器

250．．．叢集

260．．．計算器件

270．．．電腦通信網路

300．．．電力最佳化邏輯

圖1為用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化之方法的圖形說明；

圖2為經組態用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化之虛擬化資料處理系統的示意性說明；及

圖3為說明用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化之方法的流程圖。

110．．．伺服器主機

120．．．超管理器

130．．．虛擬機(VM)

140．．．電力利用

150．．．電力最佳化邏輯

160．．．斷電指示

Claims (9)

1. 一種經由虛擬化機會判定之電力最佳化之方法，該方法包含：監視一叢集中之個別伺服器主機中的電力利用；判定該叢集中顯示出低電力利用的該等伺服器主機之一集合；選擇該集合中之伺服器主機之一子集，且僅在該集合中之臨限數目個伺服器主機之電力利用經判定為低時將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一虛擬機(VM)遷移至伺服器主機之該子集；及使該等伺服器主機中之該等未經選擇者斷電。
2. 如請求項1之方法，其中監視一叢集中之個別伺服器主機中的電力利用包含：監視該等個別伺服器主機中之資源利用度量；及使該等度量與電力利用狀態相關。
3. 如請求項1之方法，其進一步包含僅在該等伺服器主機之所判定之該集合中之一數目之伺服器主機超過一臨限值時執行該等選擇、遷移及斷電步驟。
4. 如請求項1之方法，其中選擇該集合中的伺服器主機之一子集且將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一虛擬機(VM)遷移至伺服器主機之該子集包含：選擇該集合中的伺服器主機之一子集；判定該子集中之該等伺服器主機中之每一者的一最佳電力利用； 監視該子集中之該等伺服器主機中之每一者中的電力利用；及僅在已達到該子集中之該等伺服器主機中之每一者的該經判定之最佳電力利用之前將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一VM遷移至該子集中之該等伺服器主機，且接著中斷將VM遷移至該子集中之該等伺服器主機中之經判定為已達到最佳電力利用的各者。
5. 一種經組態用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化之虛擬化資料處理系統，該系統包含：伺服器主機之一叢集，該等伺服器主機中之每一者支援管理至少一虛擬機(VM)之一超管理器；複數個管理控制器，其每一者耦接至該等伺服器主機中之一對應者；及電力最佳化邏輯，其以通信方式耦接至該叢集中之該等伺服器主機中之每一者中的每一管理控制器及每一超管理器，該電力最佳化邏輯包含經啟用以進行以下動作之程式碼：監視該等伺服器主機中之個別者中的電力利用；判定該叢集中顯示出低電力利用的該等伺服器主機之一集合；選擇該集合中的伺服器主機之一子集；僅在該集合中之臨限數目個伺服器主機之電力利用經判定為低時將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一VM遷移至伺服器主機之該子集；及使該等伺服器主機中之該等未經選擇者斷電。
6. 一種包含一電腦可用儲存媒體之電腦程式產品，該電腦可用儲存媒體儲存用於經由虛擬化機會判定之電力最佳化的電腦可用程式碼，該電腦程式產品包含：用於監視一叢集中之個別伺服器主機中之電力利用的電腦可用程式碼；用於判定該叢集中顯示出低電力利用的該等伺服器主機之一集合的電腦可用程式碼；用於選擇該集合中之伺服器主機之一子集，且僅在該集合中之臨限數目個伺服器主機之電力利用經判定為低時將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一虛擬機(VM)遷移至伺服器主機之該子集的電腦可用程式碼；及用於使該等伺服器主機中之該等未經選擇者斷電的電腦可用程式碼。
7. 如請求項6之電腦程式產品，其中用於監視一叢集中之個別伺服器主機中之電力利用的該電腦可用程式碼包含：用於監視該等個別伺服器主機中之資源利用度量的電腦可用程式碼；及用於使該等度量與電力利用狀態相關之電腦可用程式碼。
8. 如請求項6之電腦程式產品，其進一步包含用於僅在該等伺服器主機之經判定之該集合中之一數目之伺服器主機超過一臨限值時執行該等選擇、遷移及斷電步驟的電 腦可用程式碼。
9. 如請求項6之電腦程式產品，其中用於選擇該集合中的伺服器主機之一子集且將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一虛擬機(VM)遷移至伺服器主機之該子集的該電腦可用程式碼包含：用於選擇該集合中的伺服器主機之一子集的電腦可用程式碼；用於判定該子集中之該等伺服器主機中之每一者的一最佳電力利用之電腦可用程式碼；用於監視該子集中之該等伺服器主機中之每一者中的電力利用之電腦可用程式碼；及用於僅在已達到該子集中之該等伺服器主機中之每一者的該經判定之最佳電力利用之前將該集合中之該等伺服器主機中之未經選擇者中的每一VM遷移至該子集中之該等伺服器主機，且接著中斷將VM遷移至該子集中之該等伺服器主機中之經判定為已達到最佳電力利用的各者之電腦可用程式碼。