[发明专利]一种基于XEN虚拟机系统架构中的利用率资源控制模型

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统领域，特别是涉及基于XEN虚拟机系统架构中的利用率的资源控制领域。

背景技术

虚拟化技术实现了多个客户操作系统在同一台物理机上同时运行的功能，为网络数据中心提供了更灵活的动态的IT架构支持，并在一定程度上节约了网络数据中心运营的成本。

然而，随着客户操作系统中各种程序运行的变化，各个虚拟机对物力资源的需求也发生动态的变化，多个虚拟机如何有效分配和利用物力资源，并满足用户QOS要求，是一个具有挑战性的问题。现有的虚拟化系统对资源在各个虚拟机之间的分配，缺乏有效的动态调节机制，使得资源在不同的虚拟机之间出现使用不均衡和服务质量低下的现象，一部分虚拟机资源大量空闲，另一部分虚拟机资源严重不足。在这样的资源分配方式下，容易导致物理资源利用率低下，部分虚拟机运行性能较差。

近年来，为了解决虚拟机资源使用不均衡和虚拟机应用程序性能表现较差的问题，控制理论开始应用于虚拟化系统的资源分配。部分工作致力于设计和应用动态资源控制模型和控制策略，并在VMware和Xen等虚拟化平台上验证了控制模型控制策略的有效性。其中，CPU资源的控制与分配是研究地相对较多的领域。

应用虚拟化技术的网络数据中心，虚拟机的资源分配是影响网络服务性能的重要因素之一。考虑到虚拟机资源需求是一个动态变化的过程，只有不断的探测资源的使用情况，分析用户访问的情况和所有虚拟机的资源需求，然后作出相应的资源分配才能有效利用有限的物理资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要一种基于XEN虚拟机系统架构中的利用率的资源控制模型，以保证在虚拟化环境下物理资源的充分利用。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于XEN虚拟机系统架构中的利用率的资源控制模型，通过分析用户的请求速率，响应时间，资源利用率以及资源分配量映射表，探测虚拟机在当前时刻用户请求的速率，结合用户QOS的需求，制定要控制的最大资源利用率，使用设计的资源控制模型把虚拟机的资源利用率控制在满足性能要求的资源利用率所在的区间内。

所述资源传感器，用于：探测虚拟机的资源利用情况，在每个时间间隔内收集虚拟机资源的当前分配量和利用量，从而得到相应资源的利用率并把它传递给资源控制器。

所述资源控制器，用于：找到需要控制的资源利用率区间，得到资源控制模型的控制目标，控制系统根据确定的控制目标，即控制相应的资源利用率在满足用户要求的利用率区间内，判断是否需要在下一时刻调整资源分配。

本发明还提供资源分配的思想和模型，包括：

服务响应时间，是服务器QOS的重要方面之一，用于作为度量虚拟机服务器QOS的一个指标，以CPU资源来度量实际的一种物理资源，以虚拟机对用户的平均响应时间为控制目标。虚拟机服务器所占有的CPU资源和用户发起请求的速率是决定用户响应时间的两个重要因素。为了控制CPU资源以满足用户响应时间的需要，首先需要探测出当前虚拟机服务器的请求速率，然后根据用户要求的响应时间来分配资源。此外，在可以满足用户响应时间的条件下，应当尽可能提高CPU利用率，从而实现物理资源的高效利用。

优选的有，上述方法中，还包括：服务器在相同的系统环境中，对于给定的请求速率和CPU资源分配量的条件下，每一次相同的测试都可以得到相近甚至相同的响应时间和平均资源利用率。因此，当虚拟机服务器确定了用户请求速率和资源分配量，它的响应时间和平均资源利用率也可以近似推断出来。此外，在已知虚拟机服务器资源消耗量的情况下，可以通过预先测试的实验，推断出当前用户请求速率的最小值或近似值，因为用户请求速率越大，服务器的资源消耗量也越大，但始终小于资源分配的总量，而实际用户请求速率所需要的资源可能比当前分配给它的资源更大。

优选的有，上述方法中，还包括：为了得到虚拟机服务器在确定的请求速率和确定的CPU资源分配量的条件下，服务器的响应时间和CPU资源的利用率，可以通过测试来建立资源与性能的映射表。CPU资源以一个初始的分配量开始测试，完成一组测试后，分配的CPU资源再以一定的步长递增，直到完成所有CPU资源的分配。对于每一组测试，即每一次CPU资源的分配，测试都以一个初始的请求速率来对虚拟机服务器发起访问，完成一次测试后，记录测试过程中CPU资源的平均利用率，以及用户的平均响应时间。然后，测试速率以一定的步长递增，知道完成所需要的所有请求速率的测试，并记录相应测试的平均CPU利用率和平均响应时间。