WO2009081737A1 - 縮退構成設計システムおよび方法 - Google Patents

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WO2009081737A1
WO2009081737A1 PCT/JP2008/072437 JP2008072437W WO2009081737A1 WO 2009081737 A1 WO2009081737 A1 WO 2009081737A1 JP 2008072437 W JP2008072437 W JP 2008072437W WO 2009081737 A1 WO2009081737 A1 WO 2009081737A1
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server
configuration
virtual
virtual server
degenerate
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PCT/JP2008/072437
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Fumio Machida
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Nec Corporation
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    • G06F2201/815—Virtual

Definitions

  • the present invention relates to a degenerate configuration design system and method for degenerating a redundant computer system constructed using virtual machine technology when a failure occurs.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-55840 describes a duplex, N + M configuration, and N + 1 configuration.
  • Duplication is a technique for preparing redundant servers (physical servers) for all servers.
  • Non-Patent Document 1 B. Dragovic, K. Fraser, S. Hand, T. Harris, A. Ho, I. Pratt, A. Warfield, P. Barham and R. Neugebauer, Xen and the Art of Virtualization, 19th In ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP19), 2003.
  • a technology that uses computer resources (CPU, memory devices, etc.) provided in a physical server as a plurality of virtual servers realized by a required processing program is disclosed. Yes.
  • This non-patent document 1 proposes to dynamically change the amount of computer resources allocated to each virtual server according to the service to be provided. If such virtual machine technology is used, a redundant server is provided for each subsystem (application program (hereinafter simply referred to as application)) that provides services by simply adding a virtual server without introducing a new physical server. The computer system can be made redundant at a lower cost.
  • application application program
  • the total amount of computer resources that can be used on a physical server is limited. Therefore, in the redundancy method using the virtual machine technology described above, if the amount of computer resources allocated to the virtual server that has been waiting as a redundant system is increased, the computer resources are reduced and the amount of computer resources necessary for providing the service is reduced. There may be virtual servers that do not meet.
  • the minimum number of virtual servers required for each subsystem (application) is determined according to the availability requirements required for each subsystem (application). Care must be taken not to create subsystems (applications) that violate the availability requirements as a result of the transition to.
  • Non-Patent Document 1 since the redundancy method described in Non-Patent Document 1 does not consider the influence on other virtual servers due to the change in the amount of computer resources allocated to an arbitrary virtual server, redundancy using virtual machine technology It cannot be applied as it is to the conversion method. That is, there is a need for a migration method to a degenerate configuration that satisfies the availability requirements required for each subsystem (application) operating in the computer system.
  • the redundancy technique of the background art does not include a technique for changing the allocation amount of computer resources to a virtual server and shifting to a reduced configuration, a reduced configuration corresponding to a physical server in which a failure has occurred cannot be determined. .
  • the present invention provides a degenerate configuration design system and method capable of shifting to a degenerate configuration that satisfies the availability requirement required for each subsystem (application) in a computer system made redundant using virtual machine technology. With the goal.
  • the degenerate configuration design system of the present invention includes an input means for inputting information of a physical server in which a failure has occurred, For each subsystem executed in the computer system, the number of processing programs that are insufficient to satisfy the required availability requirements is calculated, and the degeneration that satisfies the availability requirements by changing the amount of computer resources allocated to the processing programs.
  • Degenerate configuration determining means for determining the configuration Have
  • the degenerate configuration design method of the present invention when information of a physical server in which a failure has occurred is input, for each subsystem executed in the computer system, a processing program that is insufficient to meet the availability requirement requested in advance. Calculate the number, In this method, a degenerate configuration that satisfies the availability requirement is determined by changing the amount of computer resources allocated to the processing program.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a degenerate configuration design system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating another configuration example of the degenerate configuration design system.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the degenerate configuration determining unit shown in FIGS. 1 and 2.
  • 4 is a block diagram showing an example of a configuration for realizing the degenerate configuration design system shown in FIG. 1 and the degenerate configuration management server shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the redundant configuration design means shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when a redundant configuration is designed by the virtual server management means and virtual server control means shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a degenerate configuration design system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating another configuration example of the degenerate configuration design system
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the degenerate configuration determining means shown in FIGS.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure at the time of degenerate configuration design by the virtual server management means and virtual server control means shown in FIG.
  • FIG. 9 is a table showing an example of availability requirements used by the redundant configuration design means shown in FIG.
  • FIG. 10 is a table showing an example of virtual server arrangement information used by the redundant configuration design means shown in FIG.
  • FIG. 11 is a table showing an example of insufficient server number information used by the degenerate configuration determining means shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 12 is a table showing an example of the degenerate configuration information output from the degenerate configuration determining unit shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the degenerate configuration design system.
  • FIG. 14 is a table showing an example of system configuration information used in the degenerate configuration design system shown in FIG.
  • FIG. 15 is a table showing an example of availability requirements input to the degenerate configuration design system shown in FIG.
  • FIG. 16 is a table showing an example of virtual server arrangement information output from the redundant configuration design means shown in FIG.
  • FIG. 17 is a table showing an example of failure information input to the degenerate configuration design system shown in FIG.
  • FIG. 18 is a table showing an example of the shortage server number information calculated when the failure information shown in FIG. 17 is input.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a degenerate configuration design procedure by the degenerate configuration determining means shown in FIG.
  • FIG. 20 is a table showing an example of the shortage server number information obtained by recalculation of the shortage server number.
  • FIG. 21 is a table showing an example of the shortage server number information obtained by recalculation of the shortage server number.
  • FIG. 22 is a table showing an example of the degenerate configuration information output from the degenerate configuration determining unit shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a degenerate configuration design system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating another configuration example of the degenerate configuration design system
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the degenerate configuration determination unit illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the degenerate configuration design system of one embodiment of the present invention has an input unit 11 and a degenerate configuration determination unit 13.
  • the degenerate configuration design system shown in FIG. 1 is used to manage a redundant configuration of a computer system including a plurality of physical servers 2 and a virtual server 3 constructed on the physical server 2 as shown in FIG.
  • the input unit 11 and the degenerate configuration determination unit 13 illustrated in FIG. 1 are realized by, for example, the degenerate configuration management server 1 illustrated in FIG.
  • the degenerate configuration management server 1 and a plurality of physical servers 2 that are managed by the degenerate configuration design system are connected via a network 22, for example.
  • the physical server 2 includes virtual server control means 21 and controls zero or more virtual servers 3 built on the own physical server 2 by the virtual server control means 21.
  • the degenerate configuration management server 1 shown in FIG. 2 includes an input unit 11, a redundant configuration design unit 12, a degenerate configuration determination unit 13, a virtual server management unit 14, a system configuration information storage unit 16, and a deficient server number information storage unit 18. Yes.
  • FIG. 2 shows a configuration example in which the virtual server control means 21 is provided in each physical server 2, the virtual server control means 21 may be provided in the degenerate configuration management server 1.
  • the input means 11 is used, for example, for inputting an availability requirement required by an administrator who manages a computer system.
  • the input unit 11 is used by a monitoring system (not shown) or a computer system administrator for monitoring the presence or absence of a failure in the physical server 2 to input information (failure information) of the physical server 2 in which the failure has occurred.
  • the availability requirement is provided by, for example, the maximum possible simultaneous failure number indicating the number of virtual servers 3 that can continuously operate the computer system even when failures occur simultaneously in a plurality of physical servers 2, or each subsystem (application).
  • Information such as a minimum operation level indicating the minimum number of virtual servers 3 required for the service is included.
  • the redundant configuration design means 12 refers to the availability requirements input by the administrator and the system configuration information stored in the system configuration information storage unit 16 to make the computer system redundant and to meet the above availability requirements.
  • the placement of the virtual server with respect to the server is determined, and information indicating the result (virtual server placement information) is output.
  • the system configuration information is information indicating the current configuration of the computer system to be managed.
  • the virtual server management unit 14 manages the virtual server 3 constructed on each physical server 2 based on the virtual server arrangement information output from the redundant configuration design unit 12.
  • the virtual server control means 21 receives various control requests from the virtual server management means 14 and controls the virtual server 3 in the own physical server 2 in accordance with the control requests.
  • the control request for the virtual server 3 includes, for example, generation of the virtual server 3, operation stop of the virtual server 3, switching between the active virtual server and the redundant virtual server.
  • the degenerate configuration determining unit 13 includes a shortage server number calculating unit 131, a resource allocation change determining unit 132, and a shortage server number correcting unit 133.
  • the deficient server number calculation means 131 refers to, for example, the failure information input by the administrator, the availability requirements, and the system configuration information stored in the system configuration information storage unit 16, and the subsystems (applications) that are insufficient to satisfy the availability requirements )
  • the number of virtual servers (hereinafter referred to as insufficient servers) is calculated.
  • the resource allocation change determining unit 132 changes the computer resource allocation amount for each virtual server 3 so that the insufficient server calculated by the insufficient server number calculating unit 131 becomes “0”, and information indicating the result (degenerate configuration) Information).
  • the deficient server number correction means 133 monitors fluctuations in the number of deficient servers for each subsystem (application) due to the change in the computer resource allocation amount, and rewrites the information stored in the deficient server number information storage unit 18.
  • the virtual server management unit 14 changes the arrangement of the virtual server 3 constructed on the physical server 2 using the virtual server control unit 21 based on the degeneration configuration information output from the degeneration configuration determination unit 13.
  • the reduced configuration design system shown in FIG. 1 and the reduced configuration management server apparatus 1 shown in FIG. 2 can be realized by a computer shown in FIG. 4, for example.
  • the computer shown in FIG. 4 monitors a processing device 4 that executes predetermined processing according to a program, an input device 5 for inputting a command, information, and the like to the processing device 4, and a processing result of the processing device 4. And an output device 6 for this purpose.
  • the processing device 4 includes a CPU 41, a main storage device 42 that temporarily holds information necessary for the processing of the CPU 41, and processing of the redundant configuration design unit 12, the degenerate configuration determination unit 13, and the virtual server management unit 14. , A data storage device 44 used as the system configuration information storage unit 16 and the insufficient server number information storage unit 18, a main storage device 42, a recording medium 43, and data storage Communication between a memory control interface unit 45 that controls data transfer with the device 44, an I / O interface unit 46 that is an interface device between the input device 5 and the output device 6, and a plurality of physical servers 2 that are management targets A communication control device 47 that is an interface to control, and these are connected via a bus 48. And is a configuration.
  • the processing device 4 executes the processes of the redundant configuration design unit 12, the degenerate configuration determination unit 13, and the virtual server management unit 14 according to the program recorded in the recording medium 43.
  • the recording medium 43 may be a magnetic disk, a semiconductor memory, an optical disk, or other recording medium.
  • the data storage device 44 does not have to be provided in the redundant configuration management server device 1 and may be an independent device.
  • the physical server 2 shown in FIG. 2 can also be realized by the computer shown in FIG. 4 except that the operating program is different. Therefore, the description thereof is omitted here.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the redundant configuration design means shown in FIG. 2
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure at the time of redundant configuration design by the virtual server management means and virtual server control means shown in FIG. is there.
  • the redundant configuration design unit 12 refers to the system configuration information storage unit 16 and acquires the current system configuration information. Then, the number of virtual servers 3 satisfying the input availability requirement is calculated, and it is checked whether or not the number of virtual servers 3 required for computer system redundancy is within the number of currently available virtual servers 3. It is determined whether or not a redundant configuration can be designed (step 1001).
  • the availability requirement is a requirement indicating the level of reliability required for the managed computer system.
  • An example is shown in FIG. FIG. 9 shows an example of the maximum possible simultaneous failure number and the minimum operation level, which are availability requirements.
  • the maximum number of possible simultaneous failures is the number of failures of the physical server 2 that can be tolerated in the entire computer system. It is an indicator to show.
  • the minimum operation level is a value that defines the minimum requirements necessary for continuously operating the computer system. For example, the minimum number of virtual servers required for each subsystem (application) (hereinafter referred to as the minimum number of servers). Is set. When designing a redundant configuration using virtual machine technology, it is necessary to prepare a redundant virtual server 3 in preparation for the occurrence of a failure so as to satisfy these availability requirements.
  • the redundant configuration design means 12 determines the arrangement of the virtual server 3 with respect to the physical server 2 and outputs information indicating the result (virtual server arrangement information) (step 1002). If it is determined that a redundant configuration cannot be designed, for example, the number of physical servers 2 to be added necessary for redundancy is output and the process is terminated.
  • the virtual server management unit 15 and the virtual server control unit 21 start processing for building a redundant configuration.
  • the construction of the redundant configuration may be started after the administrator confirms the virtual server arrangement information output from the redundant configuration design means 12, or may be started without confirmation by the administrator. In any case, the construction of the redundant configuration is started when the virtual server arrangement information is input to the virtual server management means 15.
  • FIG. 10 shows an example in which a virtual server 3 to be operated on each physical server 2 is defined.
  • two types of virtual servers 3 of active and redundant systems operate on each physical server 2, and three types of subsystems (applications) are assigned to each virtual server 3.
  • the active virtual server 3 and the redundant virtual server 3 that execute the same application are arranged on different physical servers 2.
  • an active virtual server that operates with application A and a redundant virtual server that operates with application B are arranged on the first physical server (physical server 1), and the second physical server (physical server 2).
  • An active virtual server operating in the application B and a redundant virtual server operating in the application C are arranged.
  • an active virtual server operating in the application C and a redundant virtual server operating in the application A are arranged on the third physical server (physical server 3).
  • the virtual server management means 15 controls the virtual server control means 21 on each physical server 2 based on the virtual server arrangement information.
  • a control request is transmitted (step 2001).
  • control request includes generation of the virtual server 3, operation stop, change from the active virtual server to the redundant virtual server, change from the redundant virtual server to the active virtual server, and the like. included.
  • the virtual server control unit 21 When the virtual server control unit 21 receives a control request for the virtual server 3 (step 2002), the virtual server control unit 21 executes the requested control (step 2003) and transmits the control result to the virtual server management unit 15 (step 2004).
  • the virtual server management means 15 terminates the redundant configuration construction process when it receives control results from all the virtual server control means 21 provided in each physical server 2 (step 2005).
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the degenerate configuration determining means shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 8 shows a processing procedure at the time of degenerate configuration design by the virtual server management means and virtual server control means shown in FIG. It is a flowchart to show.
  • step 3000 when a failure occurs in the physical server, information on the physical server 2 in which the failure has occurred is input to the degenerate configuration determination unit 13 via the input unit 11 (step 3000).
  • the degeneration process it is necessary to design a redundant configuration (degenerate configuration) that satisfies the minimum operation level, which is an availability requirement, in the remaining physical servers 2 excluding the physical server 2 in which the failure has occurred.
  • the degenerate configuration determining means 13 first compares the number of physical servers 2 in which a failure has occurred with the maximum number of possible simultaneous failures, which is an availability requirement, and determines whether degeneration is possible (step 3001). If the number of failed physical servers 2 exceeds the maximum possible number of simultaneous failures, it is not possible to shift to the degenerated configuration, so a message indicating that degeneration is not possible is output and the process is terminated.
  • the degeneration configuration determination unit 13 satisfies the availability requirement by the insufficient server number calculation unit 131.
  • the number of virtual servers 3 (hereinafter referred to as the number of insufficient servers) for each subsystem (application) that is insufficient is calculated, and the calculation result (insufficient server number information) is stored in the insufficient server number information storage unit 18 (step 3002).
  • the number of insufficient servers is obtained by subtracting the number of active virtual servers remaining after a failure from the minimum number (minimum number of servers) of virtual servers 3 required for each subsystem (application) input as availability requirements. Ask.
  • insufficient server number information is shown in FIG.
  • the minimum number of servers of application A is “1”
  • the number of remaining virtual servers (hereinafter referred to as the number of remaining servers) is “0”. “1”.
  • the degenerate configuration determination means 13 designs a degenerate configuration that replenishes this insufficient server.
  • the degenerate configuration determining means 13 starts a process for replenishing the insufficient virtual server obtained for each subsystem (application) using the redundant virtual server.
  • the degenerate configuration determining unit 13 selects one subsystem (application) in which the virtual server 3 is insufficient by the resource allocation change determining unit 132 (step 3003), and the redundant system allocated to the subsystem (application).
  • the virtual server 3 is searched (step 3004).
  • the resource allocation change determining unit 132 detects a redundant virtual server allocated to the selected subsystem (application)
  • the resource allocation change determining unit 132 changes the allocation amount of the computer resource for the redundant virtual server (step 3005).
  • the degenerate configuration determining unit 13 recalculates the number of virtual servers 3 for each subsystem (application) that is insufficient to satisfy the availability requirement by the insufficient server number correcting unit 133 and stores it in the insufficient server number information storage unit 18. Information on the number of insufficient servers to be updated is updated (step 3006).
  • the deficient server number correcting means 133 determines whether or not the deficient server number is “0” (step 3007). If the deficient server number is “1” or more, the process returns to step 3003 to return to steps 3003 to 3003. The process of 3007 is repeated.
  • the deficient server number correcting unit 133 determines the degenerated configuration by repeating the processing of steps 3003 to 3007 until the deficient server number becomes “0”, and outputs degenerated configuration information indicating the degenerated configuration.
  • FIG. 12 shows a virtual server assigned to the application A arranged in the third physical server (physical server 3) when a failure occurs in the first physical server (physical server 1) in the redundant configuration shown in FIG. Shows an example of a degeneration process for switching from the redundant system to the active system and switching the virtual server assigned to the application C from the active system to the redundant system.
  • the degenerate configuration information output from the degenerate configuration determining unit 13 is input to the virtual server management unit 15 and the degeneration process is started.
  • the degeneration process may be started after obtaining the approval of the administrator, or may be started without obtaining the approval of the administrator.
  • the virtual server management unit 15 transmits a control request to the virtual server control unit 21 based on the degenerate configuration information (step 4001).
  • the virtual server control means 21 When the virtual server control means 21 receives the control request (step 4002), it executes the requested control (step 4003) and transmits the control result to the virtual server management means 15 (step 4004).
  • the virtual server management unit 15 ends the degeneration process when receiving the control results from all the virtual server control units 21 provided in each physical server 2 (step 4005).
  • the degenerate configuration design system of this embodiment when a failure occurs, the number of insufficient servers is calculated for each subsystem (application) based on availability requirements, and the allocation amount of computer resources to the remaining virtual servers is changed. Since the degenerated configuration is determined, it is possible to move to a degenerated configuration that satisfies the availability requirements without depending on the physical server in which the failure has occurred.
  • the subsystem A degenerate configuration that satisfies the availability requirement required for each (application) can be determined.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the degenerate configuration design system.
  • the degenerate configuration design system shown in FIG. 13 includes six physical servers 2 as management targets, and two virtual servers each operate on each physical server 2.
  • FIG. 14 is a table showing an example of system configuration information used in the degenerate configuration design system shown in FIG.
  • the system configuration information of the present embodiment is information in which active virtual servers 3 operating in three types of subsystems (applications) are respectively assigned to six physical servers 2. Including.
  • the active virtual server of application A is assigned to the first physical server (physical server 1) to the third physical server (physical server 3), and the fourth physical server (physical server 4).
  • the fifth physical server (physical server 5) are assigned the active virtual server of application B
  • the sixth physical server (physical server 6) is assigned the active virtual server of application C.
  • the availability requirement shown in FIG. 15 is input to the degenerate configuration design system shown in FIG. As shown in FIG. 15, in the availability requirement of this embodiment, the maximum possible simultaneous failure number is “3”, and the minimum number of servers for each application specified as the minimum operation level is “1”.
  • the redundant configuration design means 12 determines the arrangement of the virtual server 3 with respect to the physical server 2 that satisfies the availability requirements shown in FIG. 15, and outputs virtual server arrangement information as shown in FIG. 16, for example.
  • a redundant virtual server of application B is allocated to the first physical server (physical server 1) and the second physical server (physical server 2), and the third physical server (physical server 3).
  • the redundant virtual server of application C is allocated, and the redundant virtual server of application A is allocated to the sixth physical server (physical server 6).
  • the degenerate configuration determination unit 13 shifts to a degenerate configuration that satisfies the availability requirements. It is determined whether or not it is possible (step 3001).
  • FIG. 17 shows an example of failure information for specifying a physical server in which a failure has occurred.
  • the first physical server physical server 1
  • the second physical server physical server 2
  • the six physical servers included in the degenerate configuration design system shown in FIG. Assume that a failure has occurred in the third physical server (physical server 3).
  • the degenerate configuration determining means 13 determines that degeneration is possible because the number of physical servers in which a failure has occurred is three and is less than or equal to the maximum possible simultaneous failure number that is the availability requirement shown in FIG.
  • the degenerate configuration determining means 13 calculates the number of virtual servers 3 that are insufficient to satisfy the availability requirement (number of insufficient servers) for each subsystem (application) by the insufficient server number calculating means 131, and the calculation result Is stored in the shortage server number information storage unit 18 (step 3002).
  • FIG. 18 shows an example of the shortage server number information calculated by the shortage server number calculation means 131.
  • degenerate configuration determining means 13 selects application A by resource allocation change determining means 132 (step 3003).
  • the redundant virtual server 3 assigned to the subsystem (application A) is searched (step 3004).
  • the resource allocation change determining unit 132 When the resource allocation change determining unit 132 detects the redundant virtual server allocated to the application A, the resource allocation change determining unit 132 changes the allocation amount of the computer resource for the redundant virtual server (step 3005).
  • the degenerate configuration determining unit 13 recalculates the number of insufficient servers for each subsystem (application) by the insufficient server number correcting unit 133, stores the calculation result in the insufficient server number information storage unit 18, and stores the insufficient server number information. Is updated (step 3006).
  • the degenerate configuration determining means 13 determines whether or not the number of insufficient servers is “0”. If the number of insufficient servers is not “0”, the processing returns to step 3003 and the processing of steps 3003 to 3007 is performed. repeat. By repeating the processing of steps 3003 to 3007 until the number of insufficient servers becomes “0”, a degenerated configuration after migration is obtained.
  • each application is defined as a_i
  • application A is a_1
  • application B is a_2
  • application C is a_3.
  • ⁇ (a_i) be the number of insufficient servers generated in each application a_i.
  • the degenerate configuration determination means 13 selects the application a_1 (step 5001), and determines whether or not the number of servers deficient in the selected application ⁇ (a_1) is “0” (step 5002).
  • the degenerate configuration determining means 13 is assigned a redundant virtual server of application a_1, and the active virtual server is the application virtual server.
  • the physical server Sh that is not executing the process is searched (step 5006).
  • the degenerate configuration determining means 13 determines whether or not there is a physical server Sh (step 5007). If there is no physical server Sh, the process proceeds to step 5003.
  • the degenerate configuration determining means 13 determines a change in the allocation amount of computer resources in the sixth physical server (step 5008).
  • the degenerate configuration determining unit 13 changes the allocation amount of the computer resources, so that the remaining server of the application a_3 The number of servers is reduced by “1”, and the number of remaining servers of application a_1 is increased by “1” (step 5009).
  • the degenerate configuration determining unit 13 calculates the number of insufficient servers again (step 5010).
  • the shortage server number information after recalculation is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 20, a shortage server is newly generated in the application C (a_3) by changing the allocation amount of computer resources.
  • the insufficient server number information after recalculation is stored in the insufficient server number storage unit 18.
  • the degenerate configuration determining means 13 determines whether or not the number of servers deficient in the selected application (here, a_1) ⁇ (a_1) is “0” (step 5011).
  • ⁇ (a_1) 0
  • the degenerate configuration determination unit 13 returns to the process of step 5001 and executes the same process as described above for the application a_2.
  • the degenerate configuration determination means 13 first selects the application a_2 (step 5001), and determines whether or not the number of insufficient servers ⁇ (a_2) of the selected application is “0” (step 5002).
  • the degenerate configuration determining unit 13 returns to the process of step 5001 and executes the same process as described above for the application a_3.
  • the degenerate configuration determining means 13 first selects the application a_3 (step 5001), and determines whether or not the shortage server number ⁇ (a_2) of the selected application is “0” (step 5002).
  • the degenerate configuration determination means 13 A redundant virtual server of the application a_3 is allocated, and the active virtual server searches for a physical server Sh that is not executing the application (step 5006).
  • the degenerate configuration determining means 13 determines whether or not there is a physical server Sh (step 5007). If there is no physical server Sh, the process proceeds to step 5003.
  • the degenerate configuration determining means 13 determines a change in the allocation amount of computer resources in the fourth physical server (step 5008).
  • the degenerate configuration determining means 13 changes the allocation amount of the computer resources, thereby changing the remaining server of the application a_2 The number is reduced by “1”, and the number of remaining servers of the application a — 3 is increased by “1” (step 5009).
  • the degenerate configuration determining unit 13 calculates the number of insufficient servers again (step 5010).
  • the information on the number of insufficient servers after recalculation is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 21, the number of insufficient servers is “0” in all applications by changing the allocation amount of computer resources.
  • the insufficient server number information after recalculation is stored in the insufficient server number storage unit 18.
  • the degenerate configuration determining means 13 determines whether or not the number of servers deficient in the selected application (here, a_3) ⁇ (a_3) is “0” (step 5011).
  • ⁇ (a — 3) 0
  • the degenerate configuration determining unit 13 proceeds to the process of Step 5005 and calculates the sum of the number of insufficient servers of all applications. Then, it is determined whether or not the total number of insufficient servers is “0”. If the total number of insufficient servers is “0”, the process ends. If the total number of insufficient servers is not “0”, the process returns to step 5001 and the processes of steps 5001 to 5012 are repeated.
  • the allocation amount of computer resources is changed in the fourth physical server and the sixth physical server, and degenerate configuration information as shown in FIG. 22, for example, is obtained.
  • the active physical server of application C and the redundant virtual server of application B are allocated to the fourth physical server (physical server 4), and the sixth physical server (physical server 6) is assigned.
  • An active virtual server for application A and a redundant virtual server for application C are allocated.
  • the redundant configuration of the computer system is changed according to the procedure shown in FIG.
  • the computer system resource allocation amount of the virtual servers arranged in the fourth physical server and the sixth physical server is changed to replace the active system and the redundant system. Since the change of the computer resource allocation amount ends immediately, the degeneration process can be executed at high speed.
  • the amount of computer resources allocated can be reduced by updating the shortage server number information. Since the virtual server to be changed is repeatedly searched, a degenerate configuration that satisfies the availability requirement can be determined.

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Abstract

　障害が発生した物理サーバの情報が入力されると、コンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、予め要求された可用性要件を満たすのに不足する処理プログラムの数を計算し、処理プログラムに対する計算機資源の割り当て量を変更することで可用性要件を満たす縮退構成を決定する。

Description

縮退構成設計システムおよび方法
　本発明は、仮想マシン技術を利用して構築された、冗長化されたコンピュータシステムを、障害発生時に縮退するための縮退構成設計システムおよび方法に関する。
　データセンタや企業の基幹システム等、常時安定稼動が求められるコンピュータシステムでは、サーバを冗長化することで信頼性を高めている。このようなコンピュータシステムでは、必要最低限のサーバに加えて冗長サーバを稼動させることで、一部のサーバで障害が発生しても残りのサーバを利用してサービスを安定して提供できる。
　背景技術のサーバの冗長化手法としては、例えば特許文献１（特開２００２－５５８４０号公報）に、２重化、Ｎ＋Ｍ構成およびＮ＋１構成が記載されている。２重化とは全てのサーバに対して冗長用のサーバ（物理サーバ）を用意する手法である。Ｎ＋Ｍ構成は、Ｎ台のサーバに対してＭ台の冗長用の物理サーバを用意する手法であり、Ｍ＝１の場合を特にＮ＋１構成と呼ぶ。
　特許文献１に記載された冗長化手法では、物理サーバで障害が発生したとき、障害が発生した物理サーバをコンピュータシステムから切り離すことで、該コンピュータシステムを継続して運用できる。このような障害が発生した物理サーバを除いた、残りの物理サーバでコンピュータシステムを構築することを縮退と称し、縮退後の構成を縮退構成と称す。
　一方、近年のデータセンタや企業の基幹システムでは、仮想マシン技術を用いて物理サーバ上に複数の仮想サーバを構築する形態が採用されつつある。
　例えば非特許文献１（B.　Dragovic,　K.　Fraser,　S.　Hand,　T.　Harris,　A.　Ho,　I.　Pratt,　A.　Warfield,　P.　Barham　and　R.　Neugebauer,　Xen　and　the　Art　of　Virtualization,　19th　ACM　Symposium　on　Operating　Systems　Principles　(SOSP19),　2003.）には、物理サーバが備える計算機資源（ＣＰＵやメモリデバイス等）を所要の処理プログラムによって実現される複数の仮想サーバとして利用する技術が公開されている。
　この非特許文献１では、各仮想サーバに割り当てる計算機資源の量を、提供するサービスに応じて動的に変更することを提案している。このような仮想マシン技術を利用すれば、新たな物理サーバを導入することなく、仮想サーバを増設するだけでサービスを提供するサブシステム（アプリケーションプログラム（以下、単にアプリケーションと称す））毎に冗長サーバを設けることが可能であり、より少ないコストでコンピュータシステムの冗長化を実現できる。
　一般に、物理サーバ上で利用可能な計算機資源の全体量は限られている。そのため、上述した仮想マシン技術を利用した冗長化手法では、冗長系として待機させていた仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を増やすと、計算機資源が削減されてサービスの提供に必要な計算機資源量を満たさない仮想サーバが生じる可能性がある。
　特に、サブシステム（アプリケーション）を複数備えたコンピュータシステムでは、各サブシステム（アプリケーション）に要求される可用性要件に応じてサブシステム（アプリケーション）毎に必要な仮想サーバの最小台数が決まるため、縮退構成に移行した結果、該可用性要件に違反するサブシステム（アプリケーション）が生じないように注意する必要がある。
　しかしながら、非特許文献１に記載された冗長化手法では、任意の仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量の変更に伴う他の仮想サーバへの影響を考慮していないため、仮想マシン技術を利用した冗長化手法にそのまま適用することができない。すなわち、コンピュータシステムで動作するサブシステム（アプリケーション）毎に要求された可用性要件を満たす縮退構成への移行手法が必要になる。
　また、背景技術の冗長化手法では、仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更して縮退構成に移行するための手法を備えていないため、障害が発生した物理サーバに応じた縮退構成を決定できない。
　そこで、本発明は、仮想マシン技術を利用して冗長化されたコンピュータシステムにおいて、サブシステム（アプリケーション）毎に要求される可用性要件を満たす縮退構成に移行できる縮退構成設計システムおよび方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本発明の縮退構成設計システムは、障害が発生した物理サーバの情報を入力するための入力手段と、
　コンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、予め要求された可用性要件を満たすのに不足する処理プログラムの数を計算し、前記処理プログラムに対する計算機資源の割り当て量を変更することで前記可用性要件を満たす縮退構成を決定する縮退構成決定手段と、
を有する。
　一方、本発明の縮退構成設計方法は、障害が発生した物理サーバの情報が入力されると、コンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、予め要求された可用性要件を満たすのに不足する処理プログラムの数を計算し、
　前記処理プログラムに対する計算機資源の割り当て量を変更することで前記可用性要件を満たす縮退構成を決定する方法である。
図１は、本発明の一実施形態の縮退構成設計システムの構成を示すブロック図である。 図２は、縮退構成設計システムの他の構成例を示すブロック図である。 図３は、図１および図２に示した縮退構成決定手段の一構成例を示すブロック図である。 図４は、図１に示した縮退構成設計システムおよび図２に示した縮退構成管理サーバを実現する一構成例を示すブロック図である。 図５は、図２に示した冗長構成設計手段の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、図２に示した仮想サーバ管理手段および仮想サーバ制御手段による冗長構成設計時における処理手順を示すフローチャートである。 図７は、図１および図２に示した縮退構成決定手段の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、図２に示した仮想サーバ管理手段および仮想サーバ制御手段による縮退構成設計時の処理手順を示すフローチャートである。 図９は、図２に示した冗長構成設計手段で用いる可用性要件の一例を示す表である。 図１０は、図２に示した冗長構成設計手段で用いる仮想サーバ配置情報の一例を示す表である。 図１１は、図１および図２に示した縮退構成決定手段で用いる不足サーバ台数情報の一例を示す表である。 図１２は、図１および図２に示した縮退構成決定手段から出力される縮退構成情報の一例を示す表である。 図１３は、縮退構成設計システムの実施例の構成を示すブロック図である。 図１４は、図１３に示した縮退構成設計システムで用いるシステム構成情報の一例を示す表である。 図１５は、図１３に示した縮退構成設計システムに入力される可用性要件の一例を示す表である 図１６は、図１３に示した冗長構成設計手段から出力される仮想サーバ配置情報の一例を示す表である。 図１７は、図１３に示した縮退構成設計システムに入力される障害情報の一例を示す表である。 図１８は、図１７に示した障害情報の入力時に計算された不足サーバ台数情報の一例を示す表である。 図１９は、図１３に示した縮退構成決定手段による縮退構成の設計手順を示すフローチャートである。 図２０は、不足サーバ台数の再計算によって得られた不足サーバ台数情報の一例を示す表である。 図２１は、不足サーバ台数の再計算によって得られた不足サーバ台数情報の一例を示す表である。 図２２は、図１３に示した縮退構成決定手段から出力される縮退構成情報の一例を示す表である。
　次に本発明について図面を参照して説明する。
　図１は本発明の一実施形態の縮退構成設計システムの構成を示すブロック図である。
　図２は縮退構成設計システムの他の構成例を示すブロック図であり、図３は図１および図２に示した縮退構成決定手段の一構成例を示すブロック図である。
　図１に示すように、本発明の一実施形態の縮退構成設計システムは、入力手段１１および縮退構成決定手段１３を有する構成である。
　図１に示す縮退構成設計システムは、図２に示すように複数の物理サーバ２および該物理サーバ２上に構築される仮想サーバ３を備えたコンピュータシステムの冗長構成を管理するために用いられる。
　図１に示す入力手段１１および縮退構成決定手段１３は、例えば図２に示す縮退構成管理サーバ１によって実現される。縮退構成管理サーバ１と縮退構成設計システムの管理対象である複数の物理サーバ２とは、例えばネットワーク２２を介して接続される。
　物理サーバ２は、仮想サーバ制御手段２１を備え、仮想サーバ制御手段２１により自物理サーバ２上に構築する０個以上の仮想サーバ３を制御する。
　図２に示す縮退構成管理サーバ１は、入力手段１１、冗長構成設計手段１２、縮退構成決定手段１３、仮想サーバ管理手段１４、システム構成情報格納部１６および不足サーバ台数情報格納部１８を備えている。なお、図２では仮想サーバ制御手段２１を各物理サーバ２に備える構成例を示しているが、仮想サーバ制御手段２１は縮退構成管理サーバ１に備えていてもよい。
　入力手段１１は、例えばコンピュータシステムを管理する管理者が該コンピュータシステムに対して要求する可用性要件を入力するために用いられる。また、入力手段１１は、物理サーバ２の障害有無を監視する不図示の監視システムあるいはコンピュータシステムの管理者が、障害が発生した物理サーバ２の情報（障害情報）を入力するために用いられる。
　可用性要件には、例えば複数の物理サーバ２で同時に障害が発生してもコンピュータシステムを継続して運用できる仮想サーバ３の台数を示す最大同時故障可能数、あるいは各サブシステム（アプリケーション）が提供するサービスで必要な仮想サーバ３の最小台数を示す最小稼動レベル等の情報が含まれる。
　冗長構成設計手段１２は、管理者によって入力された可用性要件、およびシステム構成情報格納部１６に格納されたシステム構成情報を参照して、コンピュータシステムを冗長化すると共に上記可用性要件を満たすように物理サーバに対する仮想サーバの配置を決定し、その結果を示す情報（仮想サーバ配置情報）を出力する。
　システム構成情報は、管理対象のコンピュータシステムの現在の構成を示す情報であり、該コンピュータシステムが備える物理サーバ２の数、サブシステム（アプリケーション）の数、物理サーバ２に配置した各仮想サーバの情報等を含む。
　仮想サーバ管理手段１４は、冗長構成設計手段１２から出力された仮想サーバ配置情報に基づいて各物理サーバ２上に構築される仮想サーバ３を管理する。
　仮想サーバ制御手段２１は、仮想サーバ管理手段１４からの各種の制御要求を受け付け、該制御要求にしたがって自物理サーバ２内の仮想サーバ３を制御する。仮想サーバ３に対する制御要求には、例えば仮想サーバ３の生成、仮想サーバ３の稼動停止、稼動系の仮想サーバと冗長系の仮想サーバの切り替え等がある。
　冗長構成の構築後に物理サーバ２で障害が発生した場合、該障害が発生した物理サーバ２の情報は、コンピュータシステムの管理者あるいは物理サーバ２の障害有無を監視している不図示の監視システムから入力手段１１を介して縮退構成決定手段１３に入力される。
　図３に示すように、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数計算手段１３１、資源割り当て変更決定手段１３２および不足サーバ台数補正手段１３３を備えている。
　不足サーバ台数計算手段１３１は、例えば管理者によって入力された障害情報、可用性要件およびシステム構成情報格納部１６に格納されたシステム構成情報を参照し、可用性要件を満たすのに不足するサブシステム（アプリケーション）毎の仮想サーバ（以下、不足サーバと称す）の数を計算する。
　資源割り当て変更決定手段１３２は、不足サーバ台数計算手段１３１で計算された不足サーバが「０」となるように各仮想サーバ３に対する計算機資源の割り当て量を変更し、その結果を示す情報（縮退構成情報）を出力する。
　不足サーバ台数補正手段１３３は、計算機資源の割り当て量の変更に伴うサブシステム（アプリケーション）毎の不足サーバの数の変動を監視し、不足サーバ台数情報格納部１８に格納された情報を書き換える。
　仮想サーバ管理手段１４は、縮退構成決定手段１３から出力された縮退構成情報に基づき、仮想サーバ制御手段２１を用いて物理サーバ２上に構築した仮想サーバ３の配置を変更する。
　図１に示した縮退構成設計システムおよび図２に示した縮退構成管理サーバ装置１は、例えば図４に示すコンピュータによって実現できる。
　図４に示すコンピュータは、プログラムにしたがって所定の処理を実行する処理装置４と、処理装置４に対してコマンドや情報等を入力するための入力装置５と、処理装置４の処理結果をモニタするための出力装置６とを有する構成である。
　処理装置４は、ＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１の処理で必要な情報を一時的に保持する主記憶装置４２と、ＣＰＵ４１に、上記冗長構成設計手段１２、縮退構成決定手段１３および仮想サーバ管理手段１４の処理を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体４３と、上記システム構成情報格納部１６および不足サーバ台数情報格納部１８として用いられるデータ蓄積装置４４と、主記憶装置４２、記録媒体４３およびデータ蓄積装置４４とのデータ転送を制御するメモリ制御インタフェース部４５と、入力装置５および出力装置６とのインタフェース装置であるＩ／Ｏインタフェース部４６と、管理対象である複数の物理サーバ２との通信を制御するインタフェースである通信制御装置４７とを備え、それらがバス４８を介して接続された構成である。
　処理装置４は、記録媒体４３に記録されたプログラムにしたがって、冗長構成設計手段１２、縮退構成決定手段１３および仮想サーバ管理手段１４の処理を実行する。なお、記録媒体４３は、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスクあるいはその他の記録媒体であってもよい。また、データ蓄積装置４４は、冗長構成管理サーバ装置１内に備える必要はなく、独立した装置であってもよい。図２に示した物理サーバ２も動作するプログラムが異なることを除けば図４に示したコンピュータによって実現できる。したがって、ここではその説明を省略する。
　次に本実施形態の縮退構成の設計方法について図面を用いて説明する。
　図５は図２に示した冗長構成設計手段の処理手順を示すフローチャートであり、図６は図２に示した仮想サーバ管理手段および仮想サーバ制御手段による冗長構成設計時における処理手順を示すフローチャートである。
　図５に示すように、管理者が入力手段１１を用いて可用性要件を入力すると（ステップ１０００）、冗長構成設計手段１２は、システム構成情報格納部１６を参照して現在のシステム構成情報を取得し、入力された可用性要件を満たす仮想サーバ３の台数を計算してコンピュータシステムの冗長化に必要な仮想サーバ３の数が現在利用可能な仮想サーバ３の数以内であるか否かを調べ、冗長構成の設計が可能であるか否かを判定する（ステップ１００１）。
　可用性要件は管理対象のコンピュータシステムに要求される信頼性のレベルを示す要件である。図９にその一例を示す。図９は可用性要件である上記最大同時故障可能数および最小稼動レベルの一例を示している。
　最大同時故障可能数は、コンピュータシステム全体で許容できる物理サーバ２の故障数であり、物理サーバ２の故障数が最大同時故障可能数以内であれば、縮退処理によりシステムを継続して稼動できることを示す指標である。最小稼動レベルは、コンピュータシステムを継続して運用するのに必要な最小要件を定義した値であり、例えばサブシステム（アプリケーション）毎に必要な最小の仮想サーバ数（以下、最小サーバ台数と称す）が設定される。仮想マシン技術を利用して冗長構成を設計する場合、これらの可用性要件を満たすように、障害の発生に備えて冗長系の仮想サーバ３を準備しておく必要がある。
　冗長構成設計手段１２は、冗長構成の設計が可能と判定した場合、物理サーバ２に対する仮想サーバ３の配置を決定し、その結果を示す情報（仮想サーバ配置情報）を出力する（ステップ１００２）。冗長構成の設計が不可能と判定した場合は、例えば冗長化に必要な追加すべき物理サーバ２の数を出力して処理を終了する。
　冗長構成設計手段１２から出力された仮想サーバ配置情報（冗長構成）に問題がなければ、仮想サーバ管理手段１５および仮想サーバ制御手段２１により冗長構成を構築する処理が開始される。
　冗長構成の構築は、冗長構成設計手段１２から出力された仮想サーバ配置情報を管理者が確認した後に開始してもよく、管理者が確認することなく開始してもよい。何れの場合も仮想サーバ管理手段１５に仮想サーバ配置情報が入力されることで冗長構成の構築が開始される。
　仮想サーバ配置情報の一例を図１０に示す。図１０は各物理サーバ２上で動作させる仮想サーバ３を定義した一例を示している。図１０に示す例では、各物理サーバ２上で稼動系および冗長系の２種類の仮想サーバ３が動作し、各仮想サーバ３に３種類のサブシステム（アプリケーション）が割り当てられている。また、同一のアプリケーションを実行する稼動系の仮想サーバ３および冗長系の仮想サーバ３が異なる物理サーバ２上に配置されている。具体的には、第１の物理サーバ（物理サーバ１）にアプリケーションＡで動作する稼動系の仮想サーバおよびアプリケーションＢで動作する冗長系の仮想サーバが配置され、第２の物理サーバ（物理サーバ２）にアプリケーションＢで動作する稼動系の仮想サーバおよびアプリケーションＣで動作する冗長系の仮想サーバが配置されている。また、第３の物理サーバ（物理サーバ３）にアプリケーションＣで動作する稼動系の仮想サーバおよびアプリケーションＡで動作する冗長系の仮想サーバが配置されている。
　図６に示すように、仮想サーバ管理手段１５は、仮想サーバ配置情報が入力されると（ステップ２０００）、該仮想サーバ配置情報に基づいて各物理サーバ２上の仮想サーバ制御手段２１に対して制御要求を送信する（ステップ２００１）。
　制御要求には、上述したように、仮想サーバ３の生成、稼動停止、稼動系の仮想サーバから冗長系の仮想サーバへの変更、冗長系の仮想サーバから稼動系の仮想サーバへの変更等が含まれる。
　仮想サーバ制御手段２１は、仮想サーバ３に対する制御要求を受信すると（ステップ２００２）、要求された制御を実行し（ステップ２００３）、その制御結果を仮想サーバ管理手段１５に送信する（ステップ２００４）。
　仮想サーバ管理手段１５は、各物理サーバ２が備える全ての仮想サーバ制御手段２１からの制御結果を受信した時点で冗長構成の構築処理を終了する（ステップ２００５）。
　次に、物理サーバ２で障害が発生したときに実行する縮退処理について図７および図８を用いて説明する。
　図７は図１および図２に示した縮退構成決定手段の処理手順を示すフローチャートであり、図８は図２に示した仮想サーバ管理手段および仮想サーバ制御手段による縮退構成設計時の処理手順を示すフローチャートである。
　図７に示すように、物理サーバで障害が発生すると、入力手段１１を介して障害が発生した物理サーバ２の情報が縮退構成決定手段１３に入力される（ステップ３０００）。縮退処理では、障害が発生した物理サーバ２を除く、残りの物理サーバ２で可用性要件である最小稼動レベルを満たす冗長構成（縮退構成）を設計する必要がある。
　縮退構成決定手段１３は、まず障害が発生した物理サーバ２の数と可用性要件である最大同時故障可能数とを比較し、縮退が可能か否かを判定する（ステップ３００１）。障害が発生した物理サーバ２の数が最大同時故障可能数を越えている場合は縮退構成に移行できないため、縮退の不可を示すメッセージを出力して処理を終了する。
　一方、障害が発生した物理サーバ２の数が最大同時故障可能数を越えていない場合は縮退が可能であるため、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数計算手段１３１により、可用性要件を満たすのに不足するサブシステム（アプリケーション）毎の仮想サーバ３の数（以下、不足サーバ台数と称す）を計算し、該計算結果（不足サーバ台数情報）を不足サーバ台数情報格納部１８に格納する（ステップ３００２）。
　不足サーバの数は、可用性要件として入力されたサブシステム（アプリケーション）毎に必要な仮想サーバ３の最小台数（最小サーバ台数）から障害発生後に残っている稼動系の仮想サーバの台数を減じることで求める。
　不足サーバ台数情報の一例を図１１に示す。図１１に示す例では、アプリケーションＡの最小サーバ台数が「１」であるのに対し、残りの仮想サーバの数（以下、残サーバ台数と称す）が「０」であるため、不足サーバ台数は「１」となる。縮退構成決定手段１３は、この不足サーバを補充する縮退構成を設計する。
　次に、縮退構成決定手段１３は、サブシステム（アプリケーション）毎に求めた不足する仮想サーバを冗長系の仮想サーバを用いて補充する処理を開始する。
　縮退構成決定手段１３は、資源割り当て変更決定手段１３２により、仮想サーバ３が不足しているサブシステム（アプリケーション）を一つ選択し（ステップ３００３）、該サブシステム（アプリケーション）に割り当てられた冗長系の仮想サーバ３を探索する（ステップ３００４）。資源割り当て変更決定手段１３２は、選択したサブシステム（アプリケーション）に割り当てられた冗長系の仮想サーバを検出すると、該冗長系の仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更する（ステップ３００５）。
　上述したように、冗長系の仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更すると、他のサブシステム（アプリケーション）に割り当てられた仮想サーバの計算機資源量が削減され、不足サーバが発生する可能性がある。
　そのため、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数補正手段１３３により可用性要件を満たすのに不足するサブシステム（アプリケーション）毎の仮想サーバ３の数を再度計算し、不足サーバ台数情報格納部１８に格納する不足サーバ台数の情報を更新する（ステップ３００６）。
　不足サーバ台数補正手段１３３は、不足サーバ台数が「０」であるか否かを判定し（ステップ３００７）、不足サーバ台数が「１」以上である場合はステップ３００３の処理に戻ってステップ３００３～３００７の処理を繰り返す。不足サーバ台数補正手段１３３は、これらステップ３００３～３００７の処理を不足サーバ台数が「０」になるまで繰り返すことで縮退構成を決定し、該縮退構成を示す縮退構成情報を出力する。
　縮退構成情報の一例を図１２に示す。図１２は、図１０に示した冗長構成において、第１の物理サーバ（物理サーバ１）で障害が発生し、第３の物理サーバ（物理サーバ３）に配置されたアプリケーションＡに割り当てた仮想サーバを冗長系から稼動系に切り替え、アプリケーションＣに割り当てた仮想サーバを稼動系から冗長系に切り替える縮退処理の一例を示している。
　縮退構成決定手段１３から出力された縮退構成情報は、仮想サーバ管理手段１５に入力され、縮退処理が開始される。このとき、縮退処理は管理者の承認を得た後に開始してもよく、管理者の承認を得ることなく開始してもよい。
　図８に示すように、仮想サーバ管理手段１５は、縮退構成情報が入力されると（ステップ４０００）、該縮退構成情報に基づいて制御要求を仮想サーバ制御手段２１に送信する（ステップ４００１）。
　仮想サーバ制御手段２１は、制御要求を受信すると（ステップ４００２）、要求された制御を実行し（ステップ４００３）、その制御結果を仮想サーバ管理手段１５に送信する（ステップ４００４）。仮想サーバ管理手段１５は、各物理サーバ２が備える全ての仮想サーバ制御手段２１からの制御結果を受信した時点で縮退処理を終了する（ステップ４００５）。
　本実施形態の縮退構成設計システムによれば、障害発生時に、可用性要件に基づいてサブシステム（アプリケーション）毎に不足サーバ台数を計算し、残った仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更することで縮退構成を決定するため、障害が発生した物理サーバに依存することなく可用性要件を満たす縮退構成に移行できる。
　また、計算機資源の割り当て量を変更することで発生する不足サーバの数を計算し、新たに発生した不足サーバ台数が「０」になるように計算機資源の割り当て量の変更を繰り返すため、サブシステム（アプリケーション）毎に要求される可用性要件を満たす縮退構成を決定できる。
　さらに、仮想サーバ３に対する計算機資源の割り当て量を変更するだけで、稼動系の仮想サーバと冗長系の仮想サーバとを切り替えるため、コンピュータシステムを停止することなく、かつ高速に縮退構成を設計できる。
（実施例）
　次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
　図１３は縮退構成設計システムの実施例の構成を示すブロック図である。
　図１３に示す縮退構成設計システムは、管理対象として６台の物理サーバ２を備え、各物理サーバ２上でそれぞれ２つの仮想サーバが稼動する構成である。
　図１４は図１３に示した縮退構成設計システムで用いるシステム構成情報の一例を示す表である。
　図１４に示すように、本実施例のシステム構成情報は、３種類のサブシステム（アプリケーション）で動作する稼動系の仮想サーバ３が６台の物理サーバ２に対してそれぞれ割り当てられている情報を含む。
　図１４に示す例では、第１の物理サーバ（物理サーバ１）～第３の物理サーバ（物理サーバ３）にアプリケーションＡの稼動系の仮想サーバが割り当てられ、第４の物理サーバ（物理サーバ４）および第５の物理サーバ（物理サーバ５）にアプリケーションＢの稼動系の仮想サーバが割り当てられ、第６の物理サーバ（物理サーバ６）にアプリケーションＣの稼動系の仮想サーバが割り当てられている。
　また、本実施例では、図１３に示した縮退構成設計システムに対して図１５に示す可用性要件が入力されると仮定する。図１５に示すように、本実施例の可用性要件は、最大同時故障可能数が「３」であり、最小稼動レベルとして指定されるアプリケーション毎の最小サーバ台数が「１」である。
　冗長構成設計手段１２は、図１５に示す可用性要件を満たす、物理サーバ２に対する仮想サーバ３の配置を決定し、例えば図１６に示すような仮想サーバ配置情報を出力するものとする。図１６に示す例では、第１の物理サーバ（物理サーバ１）および第２の物理サーバ（物理サーバ２）にアプリケーションＢの冗長系の仮想サーバが割り当てられ、第３の物理サーバ（物理サーバ３）～第５の物理サーバ（物理サーバ５）にアプリケーションＣの冗長系の仮想サーバが割り当てられ、第６の物理サーバ（物理サーバ６）にアプリケーションＡの冗長系の仮想サーバが割り当てられている。
　図１６に示す仮想サーバ配置情報によれば、図１３に示した縮退構成設計システムでは、いずれか３台の物理サーバで障害が発生した場合でも、仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更するだけで、可用性要件を満たす縮退構成に移行できる。
　次に物理サーバで障害が発生した場合の縮退処理について図７に示したフローチャートを参照して説明する。
　図７に示したように、縮退構成決定手段１３は、例えば管理者が入力手段１１を用いて障害が発生した物理サーバの情報を入力すると（ステップ３０００）、可用性要件を満たす縮退構成への移行が可能であるか否かを判定する（ステップ３００１）。
　図１７は障害が発生した物理サーバを特定するための障害情報の一例を示している。図１７に示すように、ここでは図１３に示した縮退構成設計システムが備える６台の物理サーバのうち、第１の物理サーバ（物理サーバ１）、第２の物理サーバ（物理サーバ２）および第３の物理サーバ（物理サーバ３）で障害が発生したものとする。
　縮退構成決定手段１３は、障害が発生した物理サーバの数が３台であり、図１５に示した可用性要件である最大同時故障可能数以下であるため、縮退が可能と判定する。
　次に、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数計算手段１３１により、可用性要件を満たすのに不足する仮想サーバ３の数（不足サーバ台数）をサブシステム（アプリケーション）毎に計算し、該計算結果を示す情報（不足サーバ台数情報）を不足サーバ台数情報格納部１８に格納する（ステップ３００２）。
　図１８に不足サーバ台数計算手段１３１で計算した不足サーバ台数情報の一例を示す。
　図１８に示すように、本実施例では、アプリケーションＡで１台の不足サーバが発生しているため、縮退構成決定手段１３は、資源割り当て変更決定手段１３２によりアプリケーションＡを選択し（ステップ３００３）、該サブシステム（アプリケーションＡ）に割り当てられた冗長系の仮想サーバ３を探索する（ステップ３００４）。
　資源割り当て変更決定手段１３２は、アプリケーションＡに割り当てられた冗長系の仮想サーバを検出すると、該冗長系の仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更する（ステップ３００５）。
　資源割り当て変更決定手段１３２によって計算機資源の割り当て量を変更すると、新たに他のサブシステム（アプリケーション）で不足サーバが発生する可能性がある。そのため、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数補正手段１３３によりサブシステム（アプリケーション）毎の不足サーバ台数を再度計算し、その計算結果を不足サーバ台数情報格納部１８に格納して不足サーバ台数情報を更新する（ステップ３００６）。
　次に、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数が「０」であるか否かを判定し、不足サーバ台数が「０」でない場合はステップ３００３の処理に戻ってステップ３００３～３００７の処理を繰り返す。これらステップ３００３～３００７の処理を不足サーバ台数が「０」になるまで繰り返すことで移行後の縮退構成が得られる。
　より詳細な縮退構成の設計手順について図１９を用いて説明する。
　図１９に示すように、縮退構成決定手段１３は、まず変数ｉの値を初期化（ｉ＝１）する（ステップ５０００）。ここでは、各アプリケーションをａ＿ｉと定義し、アプリケーションＡをａ＿１とし、アプリケーションＢをａ＿２とし、アプリケーションＣをａ＿３とする。また、各アプリケーションａ＿ｉで発生する不足サーバ台数をγ（ａ＿ｉ）とする。
　次に、縮退構成決定手段１３は、アプリケーションａ＿１を選択し（ステップ５００１）、選択したアプリケーションの不足サーバ台数γ（ａ＿１）が「０」であるか否かを判定する（ステップ５００２）。
　本実施例では図１８に示した例のようにγ（ａ＿１）＝１であるため、縮退構成決定手段１３は、アプリケーションａ＿１の冗長系の仮想サーバが割り当てられ、稼働系の仮想サーバがアプリケーションの処理を実行していない物理サーバＳｈを探索する（ステップ５００６）。
　縮退構成決定手段１３は、物理サーバＳｈが有るか否かを判定し（ステップ５００７）、物理サーバＳｈが無い場合はステップ５００３の処理へ移行する。
　ここでは、第６の物理サーバ（物理サーバ６）を検出するため、縮退構成決定手段１３は、第６の物理サーバにおける計算機資源の割り当て量の変更を決定する（ステップ５００８）。
　第６の物理サーバは、稼働系の仮想サーバによりアプリケーションＣ（ａ＿３）の処理を実行しているため、縮退構成決定手段１３は、計算機資源の割り当て量を変更することで、アプリケーションａ＿３の残サーバ台数を「１」だけ削減し、アプリケーションａ＿１の残サーバ台数を「１」だけ増加する（ステップ５００９）。
　計算機資源の割り当て量を変更すると、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数を再度計算する（ステップ５０１０）。このとき、再計算後の不足サーバ台数情報は図２０に示すようになる。図２０に示す例では、計算機資源の割り当て量を変更することで、新たにアプリケーションＣ（ａ＿３）で不足サーバが発生している。再計算後の不足サーバ台数情報は不足サーバ台数格納部１８に格納される。
　次に、縮退構成決定手段１３は、選択したアプリケーション（ここでは、ａ＿１）の不足サーバ台数γ（ａ＿１）が「０」であるか否かを判定する（ステップ５０１１）。ここではγ（ａ＿１）＝０となるため、縮退構成決定手段１３は、アプリケーションａ＿１を処理済みと判定し（ステップ５０１２）、ステップ５００３の処理に移行してｉ＝２とし、ｉの値がアプリケーション数ｎを越えたか否かを判定する（ステップ５００４）。
　本実施例ではｎ＝３であるため、縮退構成決定手段１３は、ステップ５００１の処理に戻り、アプリケーションａ＿２に対して上記と同様の処理を実行する。
　縮退構成決定手段１３は、まずアプリケーションａ＿２を選択し（ステップ５００１）、選択したアプリケーションの不足サーバ台数γ（ａ＿２）が「０」であるか否かを判定する（ステップ５００２）。
　本実施例では図１８に示した例のようにγ（ａ＿２）＝０であるため、縮退構成決定手段１３は、ステップ５００３の処理に移行してｉ＝３とし、ｉの値がアプリケーション数ｎを越えたか否かを判定する（ステップ５００４）。
　本実施例ではｎ＝３であるため、縮退構成決定手段１３は、ステップ５００１の処理に戻り、アプリケーションａ＿３に対して上記と同様の処理を実行する。
　縮退構成決定手段１３は、まずアプリケーションａ＿３を選択し（ステップ５００１）、選択したアプリケーションの不足サーバ台数γ（ａ＿２）が「０」であるか否かを判定する（ステップ５００２）。
　本実施例では、図２０に示したように、不足サーバ台数を再度計算することで、アプリケーションａ＿３の不足サーバ台数γ（ａ＿３）が「１」となっているため、縮退構成決定手段１３は、アプリケーションａ＿３の冗長系の仮想サーバが割り当てられ、稼働系の仮想サーバがアプリケーションを実行していない物理サーバＳｈを探索する（ステップ５００６）。
　縮退構成決定手段１３は、物理サーバＳｈが有るか否かを判定し（ステップ５００７）、物理サーバＳｈが無い場合はステップ５００３の処理へ移行する。
　ここでは、第４の物理サーバ（物理サーバ４）を検出するため、縮退構成決定手段１３は、第４の物理サーバにおける計算機資源の割り当て量の変更を決定する（ステップ５００８）。
　第４の物理サーバは、稼働系の仮想サーバによりアプリケーションＢ（ａ＿２）の処理を実行しているため、縮退構成決定手段１３は、計算機資源の割り当て量を変更することで、アプリケーションａ＿２の残サーバ台数を「１」だけ削減し、アプリケーションａ＿３の残サーバ台数を「１」だけ増加する（ステップ５００９）。
　計算機資源の割り当て量を変更すると、縮退構成決定手段１３は、不足サーバ台数を再度計算する（ステップ５０１０）。このとき、再計算後の不足サーバ台数情報は図２１に示すようになる。
図２１に示す例では、計算機資源の割り当て量を変更することで全てのアプリケーションで不足サーバ台数が「０」になっている。再計算後の不足サーバ台数情報は不足サーバ台数格納部１８に格納される。
　次に、縮退構成決定手段１３は、選択したアプリケーション（ここでは、ａ＿３）の不足サーバ台数γ（ａ＿３）が「０」であるか否かを判定する（ステップ５０１１）。ここではγ（ａ＿３）＝０となるため、縮退構成決定手段１３は、アプリケーションａ＿３を処理済みと判定し（ステップ５０１２）、ステップ５００３の処理に移行してｉ＝４とし、ｉの値がアプリケーション数ｎを越えたか否かを判定する（ステップ５００４）。
　本実施例ではｎ＝３であるため、縮退構成決定手段１３は、ステップ５００５の処理に移行し、全てのアプリケーションの不足サーバ台数の総和を計算する。そして、不足サーバ台数の総和が「０」であるか否かを判定し、不足サーバ台数の総和が「０」である場合は処理を終了する。不足サーバ台数の総和が「０」でない場合はステップ５００１の処理に戻ってステップ５００１～５０１２の処理を繰り返す。
　以上の処理により、第４の物理サーバおよび第６の物理サーバにて計算機資源の割り当て量が変更され、例えば図２２に示すような縮退構成情報が得られる。図２２に示す例では、第４の物理サーバ（物理サーバ４）にアプリケーションＣの稼動系の仮想サーバおよびアプリケーションＢの冗長系の仮想サーバが割り当てられ、第６の物理サーバ（物理サーバ６）にアプリケーションＡの稼動系の仮想サーバおよびアプリケーションＣの冗長系の仮想サーバが割り当てられている。
　縮退構成情報が得られると、図８に示した手順にしたがってコンピュータシステムの冗長構成が変更される。本実施例では、第４の物理サーバおよび第６の物理サーバに配置された仮想サーバの計算機資源の割り当て量を変更して稼動系と冗長系を入れ替える。計算機資源の割り当て量の変更はすぐに終了するため、縮退処理を高速に実行できる。
　本実施例の縮退構成設計システムによれば、仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更することで他のアプリケーションで不足サーバが生じても、不足サーバ台数情報を更新して計算機資源の割り当て量を変更する仮想サーバを繰り返し探索するため、可用性要件を満たす縮退構成を決定できる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。
　この出願は、２００７年１２月２６日に出願された特願２００７－３３４４４２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (17)

  1. 　障害が発生した物理サーバの情報を入力するための入力手段と、
    　コンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、予め要求された可用性要件を満たすのに不足する処理プログラムの数を計算し、前記処理プログラムに対する計算機資源の割り当て量を変更することで前記可用性要件を満たす縮退構成を決定する縮退構成決定手段と、
    を有する縮退構成設計システム。
  2. 　前記処理プログラムは、仮想サーバを実現するためのものである請求項１記載の縮退構成設計システム。
  3. 　前記縮退構成を示す縮退構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理するための制御要求を出力する仮想サーバ管理手段と、
    　前記制御要求にしたがって前記物理サーバに配置された前記仮想サーバの構成を制御する仮想サーバ制御手段と、
    をさらに有する請求項２記載の縮退構成設計システム。
  4. 　前記コンピュータシステムを冗長化すると共に前記可用性要件を満たすように前記物理サーバに対する前記仮想サーバの配置を決定する冗長構成設計手段をさらに有し、
    　前記仮想サーバ管理手段は、
    　前記縮退構成情報および前記冗長構成設計手段で決定した前記仮想サーバの配置を示す冗長構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理するための制御要求を出力する請求項３記載の縮退構成設計システム。
  5. 　前記縮退構成決定手段は、
    　前記可用性要件を満たすのに不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数を計算する不足サーバ台数計算手段と、
    　前記不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数が零となるように前記仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更する資源割り当て変更決定手段と、
    　前記計算機資源の割り当て量の変更によって発生する、前記可用性要件を満たすのに不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数を再度計算する不足サーバ台数補正手段と、
    を有する請求項２から４のいずれか１項記載の縮退構成設計システム。
  6. 　障害が発生した物理サーバの情報が入力されると、コンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、予め要求された可用性要件を満たすのに不足する処理プログラムの数を計算し、
    　前記処理プログラムに対する計算機資源の割り当て量を変更することで前記可用性要件を満たす縮退構成を決定する縮退構成設計方法。
  7. 　前記処理プログラムは、仮想サーバを実現するためのものである請求項６記載の縮退構成設計方法。
  8. 　前記縮退構成を示す縮退構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理するための制御要求を出力し、
    　前記制御要求にしたがって前記物理サーバに配置された前記仮想サーバの構成を制御する請求項７記載の縮退構成設計方法。
  9. 　前記コンピュータシステムを冗長化すると共に前記可用性要件を満たすように前記物理サーバに対する前記仮想サーバの配置を決定し、
    　前記縮退構成情報および前記決定した仮想サーバの配置を示す冗長構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理する請求項８記載の縮退構成設計方法。
  10. 　前記可用性要件を満たすのに不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数を計算し、
    　前記不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数が零となるように前記仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更し、
    　前記計算機資源の割り当て量の変更によって発生する、前記可用性要件を満たすのに不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数を再度計算する請求項７から９のいずれか１項記載の縮退構成設計方法。
  11. 　障害が発生した物理サーバの情報が入力されると、前記物理サーバを含むコンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、予め要求された可用性要件を満たすのに不足する処理プログラムの数を計算し、
    　前記処理プログラムに対する計算機資源の割り当て量を変更することで前記可用性要件を満たす縮退構成を決定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  12. 　前記処理プログラムは、仮想サーバを実現するためのものである請求項１１記載のプログラム。
  13. 　前記縮退構成を示す縮退構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理するための制御要求を出力し、
    　前記制御要求にしたがって前記物理サーバに配置された前記仮想サーバの構成を制御する処理をコンピュータに実行させるための請求項１２記載のプログラム。
  14. 　前記コンピュータシステムを冗長化すると共に前記可用性要件を満たすように前記物理サーバに対する前記仮想サーバの配置を決定し、
    　前記縮退構成情報および前記決定した仮想サーバの配置を示す冗長構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理する処理をコンピュータに実行させるための請求項１３記載のプログラム。
  15. 　前記可用性要件を満たすのに不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数を計算し、
    　前記不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数が零となるように前記仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更し、
    　前記計算機資源の割り当て量の変更によって発生する、前記可用性要件を満たすのに不足する前記サブシステム毎の仮想サーバの数を再度計算する処理をコンピュータに実行させるための請求項１２から１４のいずれか１項記載のプログラム。
  16. 　仮想マシン技術を利用したコンピュータシステムの冗長構成を縮退するための縮退構成設計サーバに接続された、前記コンピュータシステムを構成する物理サーバであって、
    　前記縮退構成設計サーバから出力される、仮想サーバを管理するための制御要求にしたがって、前記仮想サーバの構成を制御する仮想サーバ制御手段を備えた物理サーバ。
  17. 　コンピュータシステムの可用性要件および障害が発生した物理サーバの情報を入力するための入力手段と、
    　前記コンピュータシステムを冗長化すると共に前記可用性要件を満たすように前記物理サーバに対する前記仮想サーバの配置を決定する冗長構成設計手段と、
    　前記コンピュータシステムで実行するサブシステム毎に、前記可用性要件を満たすのに不足する仮想サーバの数を計算し、前記仮想サーバに対する計算機資源の割り当て量を変更することで前記可用性要件を満たす縮退構成を決定する縮退構成決定手段と、
    　前記縮退構成を示す縮退構成情報に基づいて前記物理サーバに配置された前記仮想サーバを管理するための制御要求を出力する仮想サーバ管理手段と、
    を有する縮退構成設計サーバ。
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