TWI697786B - 基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法 - Google Patents

基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法 Download PDF

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Abstract

本文說明一種基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法，其適用於以一個控制裝置控制多個資料伺服器的超融合基礎架構中。此虛擬機器建立方法在收到建立虛擬機器的指令時，會依據建立虛擬機器所需的資料在這些資料伺服器中的分布狀況來決定要將虛擬機器建立在哪一個資料伺服器中。

Description

基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法
本發明是有關於一種虛擬機器建立方法，特別是有關於一種基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法。
超融合基礎架構（Hyper-Converged Infrastructure，HCI），是一種整合多個機台為一個虛擬檔案伺服中心的系統。對內，在這種系統中，許多各自具有儲存裝置的機台會被整合在一起；對外，這些機台會受到一個控制中心的統一調派而完成儲存與提供資料的操作。由於使用者無須面對複雜的硬體調度等問題，所以超融合基礎架構的利用也正逐日增加。
除了作為檔案伺服系統使用之外，各機台本身所具備的運算能力也可以被用來進行其它的運作，例如可以用來執行虛擬機器（Virtual Machine）等程式。在選擇用來執行虛擬機器的機台的時候，現有的技術都著眼在機台的計算能力及運作負載等參數上來建立機台的選擇機制。但是，由於執行虛擬機器的時候必須使用到一些對應的資料，而具有高計算能力的機台又未必儲存有執行虛擬機器時所必須用的資料，於是在超融合基礎架構中運作的虛擬機器常常要花費許多時間來獲取所需的資料，這種情況極大地拖累了虛擬機器的運作速度。
有鑑於此，本說明提供了一種基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法，其可以降低在超融合基礎架構中運作的虛擬機器花費在讀取資料上的時間，間接的增進虛擬機器的運作效率。
從一個角度來看，本說明提供了一種基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法，其適用於以一台控制裝置控制多個資料伺服器的超融合基礎架構中。此超融合基礎架構適於儲存多個資料，每一筆資料被儲存在多個資料伺服器中的一台主要資料伺服器裡，並被備份在這些資料伺服器中的至少一台備份資料伺服器裡。此虛擬機器建立方法在接收到建立虛擬機器的請求指令時，先使控制裝置判斷此虛擬機器在這些資料中需要使用的一部份；接下來，控制裝置獲得與需要使用的這部分的資料中的每一者相對應的主要資料伺服器及所有的備份資料伺服器；最後，控制裝置根據需要使用的這部分的資料在資料伺服器中的分布狀況決定以這些資料伺服器之中的哪一者來建立此虛擬機器。
在一個實施例中，上述控制裝置根據需要使用的這部分的資料在資料伺服器中的分布狀況決定以這些資料伺服器之中的哪一者來建立此虛擬機器的步驟，首先計算每一個資料伺服器作為與需要使用的這部分的資料中的每一者相對應的主要資料伺服器的合計次數；之後再以這些資料伺服器的合計次數由多到少依序作為建立此虛擬機器的候選者。
在一個實施例中，上述控制裝置根據需要使用的這部分的資料在資料伺服器中的分布狀況決定以這些資料伺服器之中的哪一者來建立此虛擬機器的步驟，首先計算每一個資料伺服器中儲存的需要使用的這部分的資料的數量；之後再以這資料伺服器中儲存的需要使用的這部分的資料的數量由多到少依序作為建立此虛擬機器的候選者。
在一個實施例中，上述以這資料伺服器中儲存的需要使用的這部分的資料的數量最多者建立此虛擬機器，是以這些資料伺服器中儲存的需要使用的這部分的資料的總位元數由多到少依序作為建立此虛擬機器的候選者。
在一個實施例中，上述以這資料伺服器中儲存的需要使用的這部分的資料的數量最多者建立此虛擬機器，是以這些資料伺服器中儲存的需要使用的這部分的資料的檔案數由多到少依序作為建立此虛擬機器的候選者。
綜上所述，本說明中提供的基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法在建立虛擬機器之前會先判斷所需使用到的資料的分布狀況，再根據所需使用到的資料的分布狀況來決定用來建立虛擬機器的資料伺服器。因此，本說明提供的虛擬機器建立方法可以降低在超融合基礎架構中運作的虛擬機器花費在讀取資料上的時間，間接的增進虛擬機器的運作效率。
請參照圖1，其為根據本發明一實施例的超融合基礎架構的示意方塊圖。如圖所示，本實施例中的超融合基礎架構10包括了一個控制裝置100以及四個資料伺服器110、120、130與140。其中，每個資料伺服器都包括了一個可以儲存資料的儲存區域，亦即，資料伺服器110包括一個儲存區域112，資料伺服器120包括一個儲存區域122，資料伺服器130包括一個儲存區域132，資料伺服器140包括一個儲存區域142。每一個儲存區域可能是一個儲存裝置的一部份、一個儲存裝置的全部，或者是多個儲存裝置的組合。
在超融合基礎架構10之中，控制裝置100用來控制資料進出各資料伺服器110、120、130與140的操作。控制裝置100與資料伺服器110、120、130與140之間的控制指令與資料的傳遞可以透過各種可以傳遞電子訊號的網路，例如：網際網路18，為媒介來執行。類似的，使用者端150與控制裝置100以及資料伺服器110、120、130與140之間的信號溝通也可以經過網際網路18來傳遞。
當使用者端150要寫入資料到超融合基礎架構10的時候，資料會被從使用者端150傳遞至控制裝置100，控制裝置100考量各資料伺服器110、120、130與140的負擔量而決定資料的儲存處。在一個實施例中，控制裝置100可以指定將資料整筆寫入到一個資料伺服器裡；在另一個實施例中，控制裝置100可以將資料分段儲存在不同的資料伺服器裡。此處一開始被指定用來儲存資料的資料伺服器就是此資料的主要資料伺服器。除此之外，控制裝置100還會要求將資料備份到另外的資料伺服器中，而這些用來儲存備份資料的資料伺服器則是此資料的備份資料伺服器。
舉例來說，控制裝置100可能將一筆資料D1完整的儲存在資料伺服器110之中，並且指定利用資料伺服器130與140來儲存備份資料。在這種狀況下，資料伺服器110就是資料D1的主要資料伺服器，而資料伺服器130與140則是資料D1的備份資料伺服器。在另一個例子中，控制裝置100可能將資料D1分成兩筆資料D2與D3、指定將資料D2儲存在資料伺服器120、指定將資料D3儲存在資料伺服器140、指定將資料D2的備份資料儲存在資料伺服器110與140，以及指定將資料D3的備份資料儲存在資料伺服器120與130。在這種狀況下，資料D2的主要資料伺服器就是資料伺服器120，備份資料伺服器就是資料伺服器110與140；資料D3的主要資料伺服器就是資料伺服器140，備份資料伺服器就是資料伺服器120與130。
除了作為檔案伺服系統使用之外，每一個資料伺服器110、120、130與140本身所具備的運算能力也可以被用來運行數量不等的虛擬機器。請一併參照圖2，其為根據本發明一實施例的基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法的流程圖。當使用者端150傳送請求指令到超融合基礎架構10要求建立一個虛擬機器的時候，這個請求指令會先被傳送到控制裝置100（步驟S200）。在接收到請求指令之後，控制裝置100會先判斷要建立這個虛擬機器需要用到哪一些資料，再找出與這些資料對應的主要資料伺服器與備份資料伺服器（步驟S210）。找出這些主要資料伺服器與備份資料伺服器之後，控制裝置100就根據建立這個虛擬機器需要用到的資料在這些資料伺服器內的分布狀況來決定用於建立虛擬機器的資料伺服器（步驟S220）。
以下將參照圖3對前述步驟S210與步驟S220做出詳細的說明。請參照圖3，其為根據本發明一實施例的資料伺服器儲存資料的示意圖。在本實施例中，資料伺服器的數量是5，而在這些資料伺服器300、310、320、330與340中則儲存了8筆資料A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7與A8。每一筆資料A1～A8分別被儲存在一個主要資料伺服器並被備份在兩個備份資料伺服器中。在本實施例中，資料A1以資料伺服器300為主要資料伺服器，並且以資料伺服器320與330為備份資料伺服器；資料A2以資料伺服器310為主要資料伺服器，並且以資料伺服器300與340為備份資料伺服器；資料A3以資料伺服器330為主要資料伺服器，並且以資料伺服器310與320為備份資料伺服器；資料A4以資料伺服器340為主要資料伺服器，並且以資料伺服器300與320為備份資料伺服器；資料A5以資料伺服器340為主要資料伺服器，並且以資料伺服器300與310為備份資料伺服器；資料A6以資料伺服器330為主要資料伺服器，並且以資料伺服器310與320為備份資料伺服器；資料A7以資料伺服器340為主要資料伺服器，並且以資料伺服器300與330為備份資料伺服器；資料A8以資料伺服器320為主要資料伺服器，並且以資料伺服器310與330為備份資料伺服器。
為了標示與理解上的方便，以某個資料伺服器為主要資料伺服器的資料會被框上一個圓圈，而以某個資料伺服器為備份資料伺服器的資料則會被框上兩個圓圈。例如：因為資料A1以資料伺服器300為主要資料伺服器，所以在資料伺服器300中的資料A1就被框上一個圓圈；另外，因為資料A1以資料伺服器320與330為備份資料伺服器，所以在資料伺服器320與330中的資料A1就被框上兩個圓圈。由於資料A1並沒有被儲存在其它資料伺服器中，所以在資料伺服器310與340中並沒有標示資料A1。
根據先前的說明，當要求建立虛擬機器的請求指令被控制裝置接收（步驟S200）之後，控制裝置會先判斷要建立這個虛擬機器需要用到哪一些資料，再找出與這些資料對應的主要資料伺服器與備份資料伺服器（步驟S210）。在此，假設控制裝置根據預先設定的規則或者請求指令的需求而找出要建立這個虛擬機器時需要用到資料A2、A3與A6，那麼控制裝置就可以進一步找出資料A2對應的主要資料伺服器（資料伺服器310）與備份資料伺服器（資料伺服器300與340）、資料A3對應的主要資料伺服器（資料伺服器330）與備份資料伺服器（資料伺服器310與320），以及資料A6對應的主要資料伺服器（資料伺服器330）與備份資料伺服器（資料伺服器310與320）。
在找出上述與所要使用的資料相對應的資料伺服器之後，控制裝置就可以根據建立這個虛擬機器需要用到的資料在這些資料伺服器內的分布狀況來決定用於建立虛擬機器的資料伺服器。
在一個實施方式中，控制裝置可以利用這些資料伺服器作為主要資料伺服器的次數多寡來決定在哪一個資料伺服器中建立虛擬機器。具體地說，控制裝置可以對每一個資料伺服器設定一個合計次數，在一個資料伺服器成為在建立虛擬機器的時候必須用到的資料所對應的主要資料伺服器的時候就將合計次數加1，最後再以合計次數最高的資料伺服器來建立虛擬機器。以上述需要使用到資料A2、A3與A6來建立虛擬機器的狀況來說，由於資料伺服器310是一筆資料A2的主要資料伺服器，所以資料伺服器310的合計次數是1；由於資料伺服器330是兩筆資料A3與A6的主要資料伺服器，所以資料伺服器330的合計次數是2。因此，在這一種實施方式中，具有最高合計次數的資料伺服器330就會被採用來建立虛擬機器。假若因為某些原因而無法在資料伺服器330上建立虛擬機器，則可依照合計次數的高低順序改由具有較低合計次數的資料伺服器310來建立虛擬機器。
必須說明的是，雖然其它資料伺服器可能是資料A1、A4、A5、A7與A8的主要資料伺服器，但是由於這些資料並不是此次建立虛擬機器時所需要的資料，所以並不列入在建立虛擬機器的候選名單上。
在另一個實施方式中，控制裝置可以根據資料伺服器中所儲存的、在建立此次虛擬機器中需要使用到的資料的數量，決定用來建立虛擬機器的資料伺服器。同樣以上述需要使用到資料A2、A3與A6來建立虛擬機器的狀況來看，由於資料A2、A3與A6與資料伺服器300～340都有關連，所以資料伺服器300～340都可以被列入在建立虛擬機器的候選名單上。
接下來，控制裝置可以因為資料伺服器300儲存有一筆相關資料（資料A2）、資料伺服器310儲存有三筆相關資料（資料A2、A3與A6）、資料伺服器320儲存有兩筆相關資料（資料A3與A6）、資料伺服器330儲存有兩筆相關資料（資料A3與A6）以及資料伺服器340儲存有一筆相關資料（資料A2），因此而決定以儲存有最多筆相關資料的資料伺服器310來建立虛擬機器。若有無法在儲存有最多筆相關資料的資料伺服器310建立虛擬機器的情況，控制裝置可改為選擇在第二多筆相關資料的資料伺服器320或者330，至於最終要選擇資料伺服器320或330中的哪一者來建立虛擬機器，則可以用任何適合的機制來進一步決定而不會影響到本發明的施行。
或者，控制裝置可以計算在各資料伺服器300～340中儲存的與資料A2、A3及A6相關的檔案數量或者總位元數的多寡來決定用於建立虛擬機器的檔案伺服器。也就是說，前述所謂的資料的數量可以是資料的位元數、檔案數量或物件數量等可供具體比較的量值。
上述用以決定建立虛擬機器的檔案伺服器的各種方法可以單獨使用或並行使用，此為本領域的技術人員能根據前述說明而完成，在此就不多做說明。
根據上述，由於本說明所提供的基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法在建立虛擬機器的時候已經考量到資料分布的狀況，因此在建立虛擬機器的同時以及在建立虛擬機器之後，需要花費在讀取資料上的時間可望有所減少。據此，虛擬機器的運作效率將可望有所增進。
10:超融合基礎架構 18:網際網路 100:控制裝置 110、120、130、140、300、310、320、330、340:資料伺服器 112、122、132、142:儲存區域 150:使用者端 A1～A8:資料 S200～S220:本發明一實施例的施行步驟
圖1為根據本發明一實施例的超融合基礎架構的示意方塊圖。 圖2為根據本發明一實施例的基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法的流程圖。 圖3為根據本發明一實施例的資料伺服器儲存資料的示意圖。
S200~S220:本發明一實施例的施行步驟

Claims (5)

  1. 一種基於超融合基礎架構的虛擬機器建立方法，適用於以一控制裝置控制多個資料伺服器的一超融合基礎架構中，該超融合基礎架構適於儲存多個資料，每一該些資料被儲存在多個資料伺服器中的一主要資料伺服器並被備份在該些資料伺服器中的至少一備份資料伺服器，其特徵在於，該虛擬機器建立方法包括： 在接收到建立一虛擬機器的一請求指令時，該控制裝置判斷該虛擬機器在該些資料中需要使用的一部份； 該控制裝置獲得與該部分的該些資料中的每一者相對應的該主要資料伺服器及該至少一備份資料伺服器；以及 該控制裝置根據該部分的該些資料在該些資料伺服器中的分布狀況決定以該些資料伺服器之中的哪一者來建立該虛擬機器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的虛擬機器建立方法，其中該控制裝置根據該部分的該些資料在該些資料伺服器中的分布狀況決定以該些資料伺服器之中的哪一者來建立該虛擬機器，包括： 計算每一該些資料伺服器作為與該部分的該些資料中的每一者相對應的該主要資料伺服器的一合計次數；以及 以該些資料伺服器的該合計次數由多到少依序作為建立該虛擬機器的候選者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的虛擬機器建立方法，其中該控制裝置根據該部分的該些資料在該些資料伺服器中的分布狀況決定以該些資料伺服器之中的哪一者來建立該虛擬機器，包括： 計算每一該些資料伺服器中儲存的該部分的該些資料的數量；以及 以該些資料伺服器中儲存的該部分的該些資料的數量由多到少依序作為建立該虛擬機器的候選者。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的虛擬機器建立方法，以該些資料伺服器中儲存的該部分的該些資料的數量由多到少依序作為建立該虛擬機器的候選者，包括： 以該些資料伺服器中儲存的該部分的該些資料的總位元數由多到少依序作為建立該虛擬機器的候選者。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的虛擬機器建立方法，其中以該些資料伺服器中儲存的該部分的該些資料的數量由多到少依序作為建立該虛擬機器的候選者，包括： 以該些資料伺服器中儲存的該部分的該些資料的檔案數由多到少依序作為建立該虛擬機器的候選者。
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