[发明专利]基于虚拟计算技术的多核计算资源管理系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机虚拟化技术领域，具体涉及一种基于虚拟计算技术 的多核计算资源管理系统，该系统采用虚拟计算技术对多核计算资源进行 有效的管理。

背景技术

多核技术的出现，为计算机系统结构领域，以及并行计算领域带来了翻 天覆地的变化。一方面，计算机不再像以前那样只是追求更“快”，主频不 断升高，而是横向发展，拥有了更“多”的计算资源；另一方面，应用软件 必须提高自身的并行度，从而达到提高自身速度的目标，而不是像以前那 样只能等着CPU变得更快。

这一系列的变化为计算机系统结构研究领域提出了新的挑战：如何管理 好更“多”的计算资源？在传统的计算模型(包括新兴的集群计算)中，由 于单一节点的计算资源相对较少，一般采用操作系统来管理，多任务间通 过分时复用的方法，共享系统内的计算资源。然而，多核以及未来的众核 计算技术的发展，带来了越来越多和越来越复杂(如异构多核)的计算资 源，在这种背景下，采用单一操作系统对系统进行管理，将带来应用之间 一些冲突问题，并可能导致计算资源的浪费和不合理分配。

虚拟计算技术的复兴，为这一问题的解决，提供了一把钥匙。该技术能 够在一台主机上运行多个虚拟机(每个虚拟机运行一种操作系统)，容纳更 多的应用，从而提高系统的资源利用率。由于虚拟计算技术具备上述特点， 目前该技术已经被很多企业数据中心采用，并被证明能够极大地提高数据 中心中服务器资源的利用率、减少服务器的数量，从而达到降低建设成本 和节约能源的目的。虚拟计算的这一特点，能够在技术上为更好地管理多 核系统提供支持。然而，作为一门复兴不久的技术，虚拟计算技术在多核 资源管理方面所做的工作并不多，还远未成熟。

本发明基于Xen虚拟机管理器，提出一种基于虚拟计算技术的多核计 算资源管理系统，能够根据虚拟机的需求，动态地对CPU资源进行优化配 置，达到节约能源及资源有效利用的目的。其中，Xen是一款优秀的开源 虚拟机管理器，现有的Xen系统提供的监视和管理工具如Xenmon、 Virt-Manager等无法对每个虚拟机内在的需求进行感知，更无法实现对资源 的动态分配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟计算技术的多核计算资源管理系 统，该系统可以获取虚拟机的资源需求，实现了多核计算资源的动态调整 和分配问题。

本发明提供的基于虚拟计算技术的多核系统计算资源管理系统，其特 征在于：该系统从上至下包括虚拟机监控器、虚拟机管理器、物理主机和 若干个虚拟机，在各虚拟机的客户操作系统中分别设置有性能监控器；

虚拟机为用户提供虚拟平台，客户操作系统为支持热插拔功能的操作 系统，性能监控器用来监测应用程序的负载变化情况，分析虚拟机的负载 情况，并将分析结果传递给虚拟机管理器；

虚拟机监控器实时监控虚拟机的负载情况和运行状态，将结果及时显 示反馈给用户；用户能够通过虚拟机监控器手动调整虚拟机的计算资源， 并将调整后的映射关系通知虚拟机管理器；

虚拟机管理器用于对虚拟机进行管理，提供虚拟机与物理主机之间的 访问通信。

上述性能监控器和虚拟机管理器可以采用下述优选方式实现：

对于运行关键应用的虚拟机，当预先知道需要的CPU资源量时，则性 能监控器直接给虚拟机管理器发送其资源需求量，否则，性能监控器采用 乘法增加线性减少的策略得到资源需求量，并将其发送虚拟机管理器；虚 拟机管理器按照上述资源需求量将资源分配给运行关键应用的虚拟机；

对于运行服务应用的虚拟机，虚拟机管理器根据指定的服务级别协议， 分配给运行服务应用的虚拟机能够满足服务要求的最少的资源量；

虚拟机管理器将满足上述二种应用之外的空闲资源分配给运行后台应 用的虚拟机。

本发明旨在采用虚拟计算技术，通过对上层应用行为的判断和对底层 物理计算资源的动态调整，解决多核计算资源的动态调整和分配问题。本 发明通过对虚拟机中应用行为的判断，动态调整该虚拟机中虚拟处理器 (VCPU)与真实的物理CPU中核的对应关系。通过对虚拟机所拥有的计 算资源的调整，提高了虚拟机应用的性能，优化计算机系统整体配置，并 降低系统能耗的目标。本发明具有以下技术效果：