[发明专利]一种虚拟机资源分配方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟机技术领域，尤其涉及一种虚拟机资源分配方法，以及一种虚拟机资源分配系统。

背景技术

60年代末期兴起的虚拟机技术与虚拟机，随着存储虚拟化技术，以及一批新产品的涌现，在70年代初期达到了它的第一个高峰。但是，随着硬件价格的下降、性能的大幅上升，以及廉价的小型机、个人电脑和多任务操作系统的出现，虚拟机技术开始走向衰落。

90年代，研究者在研究解决大规模并行处理机(MPP，Massively Parallel Processing)不能运行已有的操作系统和编程困难等问题时发现，使用虚拟机技术可以使这些体系结构复杂的机器看起来与已有平台完全相似，从而可以运行现有的操作系统。

虚拟化是一种计算机系统抽象技术，通过物理平台上的虚拟机逻辑层管理计算机资源，并向运行在其上的客户层提供虚拟的资源。客户机操作系统可以通过标准接口访问资源，但是接口并不是与物理的资源直接通信，而是通过虚拟层来对真实资源进行管理，从而使得有限的资源可在多个虚拟机之间复用。直接运行在硬件平台上的虚拟化层称为虚拟机监视器VMM或者Hypervisor，它负责对虚拟机提供硬件资源和软件资源的抽象，为客户操作系统提供运行环境。

在虚拟化过程中，虚拟化软件需要实现对硬件的抽象，资源的分配、调度和管理，虚拟机与宿主操作系统及多个虚拟机的隔离等功能。VMM对底层的所有硬件资源进行抽象，然后把它们重新组合并集成到多个虚拟机(Virtual Machine)中实现虚拟化，每个虚拟机都能够运行独立的操作系统实例。

当前，主流的虚拟化技术产品有Vmware、Xen、Hyper-V和KVM等，它们在服务器的整合、资源的控制与优化，成本与能源的节约上都做出了杰出的贡献。虚拟化技术在虚拟集群领域也用很好的应用前景，并逐渐应用在云计算等高端领域中。

然而，通过虚拟化技术，在一台主机上可以运行着多个虚拟机，在每个虚拟机中运行着不同的操作系统和应用，而每个虚拟机都需要占用一定的计算机资源，如CPU资源和I/O资源。

由于各个虚拟机运行的应用是不同的。有些虚拟机中运行的是实时性应用，例如视频会议；有些虚拟机中运行的是I/O密集型应用，例如本地观看高清电影；有些虚拟机中运行着CPU密集应用，例如进行精确的科学计算；还有些虚拟机运行着通信密集的应用，例如下载。还有很多的应用它是几个特征综合的，例如：网上视频点播，它既是实时的、IO密集的，也是通信密集的。当CPU资源充足时，可以保证各种虚拟机的正常运行，但是当CPU负载非常重时，虚拟机进入争夺计算机资源的状态，此时若缺乏适当的优化措施，很容易导致主机上的所有虚拟机的应用相互影响，而使得各个虚拟机的性能下降。

以一个开放源代码虚拟机监视器Xen为例，它的CPU调度和I/O调度算法对运行在其上的虚拟机非常注重公平和一致性，而不考虑虚拟机上运行的应用的具体资源需求。因此从开始到结束，Xen对所有的虚拟机都是按照初始分配给它的份额Weight来同等对待，并按照基本的分时方法依次轮流执行不同的虚拟CPU。但是在不同的虚拟机中运行着不同的应用程序，并且各个应用程序的特征也不尽相同。例如，实时性的应用，它需要I/O处理要及时，且CPU计算要同步，这样才能满足程序响应时间的要求，而使得用户得到真正的实时感受。

如果对各个虚拟机都分配同等份额的I/O处理资源和CPU，则可能导致需要大量I/O处理资源的实时性的应用的响应变慢，影响用户体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够对同一计算机上运行的各个虚拟机合理地分配计算机资源的虚拟机资源分配方法。