[发明专利]基于操作系统虚拟化的虚拟集群

说明书

技术领域

本发明涉及集群应用、资源管理，以及虚拟化技术。

背景技术

计算机技术的能力，包括CPU、内存、存储器，以及网络，比许多应用的需求发展得更快。计算机系统(更具体来说，集群)的许多用户在该系统上只放了一个应用。这已经导致计算机系统大大地利用不足。由于以下多种原因，人们乐于每个应用使用一个系统：

·安全性-把应用放在它们自己的系统上可以确保应用数据和应用处理的隔离。

·资源管理-应用的用户可以清楚地看到什么资源正在被使用，而系统管理员可以轻松地分配开销。

·应用故障隔离-某些应用故障要求必须重新启动整个机器，才能清除问题。把应用放在他们各自的机器上，确保了一个应用的故障不会影响其他应用。

新一代CPU、内存、存储器，以及网络技术相对于许多计算机应用的需求来说甚至更强大。这会导致计算机系统在大多数情况下处于空闲状态。成本因素刺激人们寻找更好地利用此设备的方式。

虚拟化技术的使用越来越广泛。一般而言，虚拟化涉及在软件应用和物理资源之间创建一个抽象层。有许多虚拟化方法。

一个现有的操作系统虚拟化技术是位于加利福尼亚Santa Clara的Sun Microsystems，Inc.推出的SOLARIS操作系统中可用的SOLARIS容器(SOLARIS Containers)。SOLARIS容器包括一起用来合并服务器和应用的多种不同的技术。利用服务器虚拟化，可以将应用合并到数量少一些的服务器上。例如，多个虚拟服务器可以共同存在于一个物理服务器上。

SOLARIS容器实现虚拟化的方法涉及被称为SOLARIS区域(SOLARIS zones)的技术和被称为SOLARIS资源池的技术。区域是机器上的在逻辑上将应用彼此隔离的分离的环境。每个应用都接收专用的名称空间。换言之，区域是一种沙箱(sandbox)。资源池是诸如处理器之类的一组物理资源。SOLARIS池功能被用来将系统资源划分为多个资源池，以便进行资源管理。SOLARIS区域功能用于使操作系统虚拟化，以提高安全性、提供隔离和管理委派。

当将应用与SOLARIS容器合并时，将物理资源划分为若干个资源池。可以为每个应用创建一个区域，然后，将一个或多个区域分配到每个资源池。

SOLARIS容器涉及的另一种技术叫做公平共享调度器(FSS)。当将多个区域分配到同一个资源池时，使用公平共享调度器。调度器软件允许将一个资源池中的资源按比例地分配到应用，即，分配到共享同一个资源池的区域。

在SOLARIS容器的现有实现中，池功能是静态的。即，必须预先定义池配置。然而，SOLARIS区域是动态的。可能定义了许多区域；在特定的时间，区域可能不会都在运行。可以重新启动区域，或者甚至将它们移到新的主机上。

在SOLARIS容器进行虚拟化的方法中，区域和资源池提供了应用的包含。在应用容器内，该应用相信，它正在在其自己的服务器上运行；然而，内核和若干个系统库在各种容器之间共享。此外，还根据配置的资源池，共享物理资源。

图1-3示出了SOLARIS容器的现有的实现，示出了虚拟化如何使用由区域和资源池组成的应用容器，将多个应用和服务器合并到单个物理服务器上。如图1所示，单个物理服务器10，通过使用服务器虚拟化，可使电子邮件应用12、第一Web服务器14，以及第二Web服务器16合并。单个物理服务器10包括多个虚拟服务器，以便，在合并之后，电子邮件应用、第一Web服务器，以及第二Web服务器中的每一个存在于服务器10上的其自己的虚拟服务器上。

如图2所示，为了创建应用容器，每个应用都具有其自己的区域22、24和26。图3示出了分别包括第一和第二资源池30和32的完整的示例。区域22、24和26是非全局区域；在34示出了全局区域。全局区域34是原始SOLARIS操作系统实例。

继续参考图3，区域22具有专用资源池，池32。区域24、区域26，以及全局区域34共享资源池30。公平共享调度器(FSS)根据分配的份额数量，按比例地向区域24、区域26，以及全局区域34分配资源。

如图所示，有四个应用容器。第一容器由区域22和资源池32组成。第二容器由区域24和资源池30组成。第三容器由区域26和资源池30组成。第四容器由全局区域34和资源池30组成。

Sun Microsystems，Inc.在SOLARIS 10操作系统中引入了SOLARIS区域。概括地说，SOLARIS区域提供了：

·安全性-一个区域内的应用或用户只看到和修改该区域内的数据。