CN1882913A - 使用活动信息的虚拟机管理 - Google Patents
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Abstract
本揭示内容涉及使用关于虚拟机的活动的信息来管理虚拟机，尤其涉及至少部分基于虚拟机的活动来在虚拟机之间重新分配资源。
Description
技术领域
本发明涉及使用关于虚拟机活动的信息的虚拟机管理，尤其涉及至少部分基于虚拟机的活动在虚拟机之间重新分配资源。
背景技术
机器资源的虚拟化有时具有显著的重要性；但是，随着处理器正变得越发多样化和复杂，诸如具有深度流水线化/超流水线化、超线程的处理器和具有显式并行指令运算(EPIC)架构的处理器，且由于更大的指令和数据高速缓存，机器资源的虚拟化正变得更重要。一些供应商提供允许机器被划分的软件产品，使得机器的基础硬件表现为一个或多个独立运行的虚拟机(VM)。通常，这是通过在硬件上运行称为虚拟机监控器(VMM)的薄软件层来实现的，该设备便于在该层上运行一个或多个VM。VM的抽象化使得VM内安装的软件认为它具有基础硬件的独占所有权。另一方面，每个VM都可用作自包含的平台，运行其自己的操作系统(OS)或者OS的拷贝和/或各种软件应用程序。VM内执行的软件共同被称作“客户软件”。
通过在某些情况下允许直接访问基础物理机器，可被认为是VM控制器的典型VMM能提升VM的性能。这特别适合于当操作正在限制了对物理机器的访问的客户软件中按无特权模式被执行时，或者当操作不利用VMM对其试图保持控制的物理机器中的硬件资源时。VMM可进出物理机器的处理器、装置、存储器和寄存器地交换客户软件状态，且处理器可以在VM和VMM之间的转换期间交换某一进出状态。
VMM对各种VM的常规资源分配依赖于按循环或其它基于优先级的预定方案的VM之间的时间分片。例如，对每个VM的预定分配的时间周期(或时间量)可存储在存储器中以引导VMM基于对每个VM的预先分配的时间周期来周期性地在VM之间进行切换。循环或基于优先级的预定方案本质上不能向VMM提供关于管理VM的任何细粒控制或权限，因为VMM被限制于遵循预定计划或方案。换言之，现今可用的方法、装置和系统通常被限制为VM的循环法或时间分片，且不提供用于利用处理器状态信息智能地在VM之间进行交换的VMM，所述处理器状态信息包括处理器的特征和/或历史、客户软件的特征和/或历史、VM的特征和/或历史以及机器的特征和/或历史。
Palo Alto，California的VMWare，Inc.(VMWare)提出的一种解决方案依靠OS线程调度以使用VMM在VM之间进行交换。VMWare解决方案确保能利用在基础硬件上运行的操作系统所提供的工具在单个机器上运行两个或多个操作系统，诸如Linux和Microsoft Windows。该系统依赖于OS调度策略来调度VM。但是，基于OS调度的虚拟化(用于调度VM)是在不知道处理器状态或甚至不知道处理器的情况下进行的。此外，当VM功能移入硬件时，尝试为处理器优化环境切换间隔的基于OS的解决方案可能较少知道或甚至完全不直到处理器、基础系统和其行为的情况。此外，基于OS的解决方案不仅不适应不同处理器的特征，还不适应单个系列处理器的特征。
附图说明
说明书的结论部分中特别指出并清楚声明了主题。但是，关于操作的组织和方法的所公开的主题连同其目的、特点和优点可以通过在与附图一起阅读时参考以下的详细描述得到最佳的理解，其中：
图1是示出根据所揭示主题的用于在虚拟机之间重新分配资源的技术的实施例的流程图。
图2是示出根据所揭示主题的使用关于虚拟机活动的信息管理虚拟机的系统和装置实施例的框图。
具体实施方式
在以下的详细描述中，阐述了许多细节以提供本揭示主题的透彻理解。但是，本领域的熟练技术人员可以理解，所揭示的主题可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它实例中，公知的方法、过程、组件和电路未详细描述以不影响揭示主题。
图1是示出根据揭示主题的用于在虚拟机之间重新分配资源的技术的实施例的流程图。框120示出可以监控虚拟机(VM)的活动。在一个实施例中，虚拟机监控器(VMM)可监控VM。在一个实施例中，活动是诸如处理器使用、网络使用、盘使用或者VM是否正执行严格按时间的任务；然而，这些仅仅是不限制揭示主题的一些非限制性示例。
在一个实施例中，可以与VM的执行基本并行地监控活动。可以考虑的是，活动监控可以在硬件、软件、固件或其组合中实现。在一个实施例中，可以在将VM资源访问映射到实际资源时监控活动。在一个实施例中，VM和物理系统之间的消息可以由虚拟BIOS获取和监控。在另一实施例中，VM和物理系统之间的消息可以由软件应用程序获取和监控。在一个实施例中，VM活动可由处理器核心中的逻辑块监控。当然，这些仅仅是一些说明性示例，揭示的主题不限于此。
框130说明随后可以评估活动。在一个实施例中，将所监控的活动与一般VM的标准使用模型进行比较。在另一实施例中，检查所监控的活动以确定它是否包括任何严格按时间的单元。在一个实施例中，所监控的活动可表明：虚拟机大量使用一些资源但不使用其它一些。当然，这些仅仅是如何评估监控到的活动的一些非限制性示例，揭示的主题不限于此。
框140说明了可以确定VM的活动是否触发了虚拟机所使用的资源的分配的变化。在一个说明性实施例中，VM可以主要正使用处理器资源。例如，VM可以正计算数据或分类列表。可以确定：VM对处理器的访问量不足，且VM将得益于对物理处理器的访问的增加。在第二个说明性实施例中，VM可以仍旧主要使用处理器资源，但对物理处理器资源的访问的增加不显著地提升VM的性能。在该实施例中，如框110所示，图1所示的技术可对下一个VM执行，或者如果系统中仅一个VM正在运行，则在同一VM上重复。
可以考虑，虽然VM可以访问许多资源，但可以对该VM调节或重新分配的资源的数量可能少于该VM可用的总资源。例如，在一个实施例中，只可能重新分配主机系统能执行VM的时间量。在其它实施例中，可重新分配对特定资源的访问，例如处理器、网络接口、硬盘驱动器。在另一实施例中，可以重新安排VM在按循环方式执行VM的情况下的排序或VM的优先级，以改善一个或多个VM的性能。例如，如果VM进入它必须立刻完成一任务(诸如报告系统状况或提出另一VM)的状态，则VM可移出循环方案中的其正常位置并被设定为尽可能快地执行以正确地完成其任务。在又一实施例中，框140可重新分配或形成在多处理器或多核环境中特定VM分别与特定的处理器或核心具有处理器或核心的相似性。一些操作系统具有用于将一进程绑定到特定处理器或核心的系统调用。该核心确保在重新调度进程时它将在该处理器/核心上运行并将理想地改善性能。可以考虑，特殊实施例可使用上述这些重新分配技术中的一个或多个，且这些技术不被认为是相互排斥的。此外，揭示主题不限于以上讨论的这些说明性示例，且其它资源分配技术可被考虑并在揭示主题的范围之内。
框150说明在一个实施例中如果确定的资源重新分配与另一虚拟机冲突，则它可以执行或不执行。例如，如果两个VM都是网络约束的，即受到它经由网络接收或发送的数据量限制，则不可能重新分配足够的资源给第一VM而不降低第二VM的性能。在一个实施例中，如图1所示，如果不能出现重新分配，则不能尝试重新分配且该技术可以在下一个虚拟机上被重复，如框110所示。在另一实施例中，可以保持延迟每个VM的资源需要的数据库。如果建议的资源分配不可能，则可以利用该数据库形成新的资源分配。但是，这些仅仅是两个示例实施例且其它实施例也在揭示主题的范围内。
框160说明了可以将资源重新分配给VM。在一个特殊实施例中，如果第一VM是处理器约束的且第二VM是网络约束的，则可以向第一VM分配附加的处理器时间或访问并可以向第二VM分配附加的网络接口时间或访问。相反，可以减少第二VM的处理器时间并同样可以减少第一VM的网络接口访问。当然，这仅仅是说明性示例，且揭示主题不限于此。
在一个实施例中，图1的技术可整体或部分地按串行方式在每个VM上执行，如框110所示。在其它实施例中，可以考虑，该技术可以并行地在每个VM上执行。可进一步考虑，一些实施例可并行且部分串行地执行该技术的一部分。
图2是说明根据揭示主题的允许使用关于虚拟机的活动的信息来管理虚拟机的系统200和装置201的实施例的框图。在一个实施例中，该装置可以包括多个虚拟机210、220和230，以及活动监控器240，虚拟机监控器(VMM)250，和资源管理器260。可以理解，虽然图2示出了三个虚拟机，但该装置可以包括任何数量的虚拟机。
在一个实施例中，虚拟机210、220和230能运行操作系统280和各种应用程序273、276和279。可以考虑，两个或更多虚拟机可共享操作系统或应用程序。还可考虑，虚拟机也能使用被映射到物理资源的多个虚拟资源。活动监控器240能监控虚拟机的活动。在一个实施例中，活动监控器能执行以上描述并由图1示出的技术的一部分。可以考虑，活动监控器可以体现为硬件、固件、软件或其组合。
在一个实施例中，VMM250能将多个虚拟机所使用的虚拟资源映射到物理资源。VMM还能管理对系统的物理资源的虚拟机访问。在一个实施例中，VMM还可以包括资源管理器260，它能重新分配被分派给诸虚拟机的资源。在一个实施例中，资源管理器能执行以上所述并由图1示出的技术。可以考虑，活动监控器可体现于硬件、固件、软件或其组合。
系统200可包括装置201和多个物理资源290。在一个实施例中，多个物理资源可包括输入装置292，诸如鼠标、键盘、触摸垫等；显示器294，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)；通信装置296，诸如网络接口卡或调制解调器；存储器单元298；和处理器299。多个虚拟机210、220和230能共享多个物理资源。这可以通过在每个VM中形成多个虚拟资源并将虚拟资源映射到物理资源来实现。
这里描述的技术不限于任何特殊的硬件或软件配置；它们可以在计算或处理环境中找到可应用性。这些技术能以硬件、软件、固件或其组合实现。这些技术可以在在可编程机器上执行的程序中实现，所述可编程机器诸如移动或固定计算机、个人数字助理和类似装置，它们包括处理器、可由处理器读取或访问的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储单元)、至少一个输入装置和一个或多个输出装置。程序代码应用于利用输入装置输入的数据以执行上述的功能并用于生成输出信息。输出信息可应用于一个或多个输出装置。
每个程序可以高级过程语言或面向对象的编程语言实现以与处理系统进行通信。但是，如需要，程序也可以按汇编或机器语言实现。无论如何，可以编译或解释上述语言。
每个这种程序都可存储于存储介质或装置上，例如紧致盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、硬盘、固件、非易失性存储器、磁盘或类似的媒介或装置，当存储介质或装置由计算机读取以执行其中描述的程序时它们可由通用或专用可编程机器读取用于配置和操作该机器。系统还可被认为作为配置了程序的机器可读或可访问的存储介质实现，其中如此配置的存储介质使得机器按特定方式操作。其它实施例也在以下权利要求书的范围内。
虽然这里已说明并描述了揭示主题的某些特点，但本领域的熟练技术人员可进行许多修改、替换、变化和等效。因此，可以理解，所附权利要求书旨在覆盖落在所揭示主题的真实精神内的所有这些修改和变化。
Claims (40)
1.一种方法，包括：
评估一个或多个虚拟机的活动；以及
至少部分基于评估的活动向所述虚拟机重新分配物理资源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
监控一个或多个虚拟机的活动。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，监控一个或多个虚拟机的活动包括监控选自包括以下内容的组中的活动：
中断使用，
处理器使用，
网络使用，
盘使用，和
所述虚拟机是否正执行严格按时间的任务。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，监控一个或多个虚拟机的活动包括：
基本上与执行虚拟机并行地监控虚拟机的活动。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分基于评估的活动向虚拟机重新分配物理资源包括：
增加或减少虚拟机访问物理资源的能力。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，向虚拟机重新分配物理资源包括：
增加虚拟机访问第一物理资源的能力；以及
减少虚拟机访问第二物理资源的能力。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，向虚拟机重新分配物理资源包括从包括以下内容的组中选择的重新分配：
改变执行虚拟机的次序，
在虚拟机之间进行交换，
对一个虚拟机指定核心相似性，
对一个虚拟机指定处理器相似性，以及
改变分配给虚拟机的时间量。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向虚拟机重新分配物理资源是由虚拟机监控器执行的，所述虚拟机监控器具有资源管理器以评估所述虚拟机的活动。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述资源管理器是集成电路的一部分。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，评估一个或多个虚拟机的活动包括：
确定虚拟机的活动是否足以触发资源分配的变化；
建议资源分配；以及
确定所建议的资源分配是否负面地影响另一虚拟机的性能。
11.一种制品，包括：
存储介质，它具有多个机器可访问指令，其中当所述指令被执行时，所述指令提供用于：
评估一个或多个虚拟机的活动；以及
至少部分基于评估的活动向所述虚拟机重新分配物理资源。
12.如权利要求11所述的制品，其特征在于，还包括指令用于：
监控一个或多个虚拟机的活动。
13.如权利要求12所述的制品，其特征在于，用于监控一个或多个虚拟机的活动的指令包括用于监控包括从包括以下内容的组中选择的活动的指令：
中断使用，
处理器使用，
网络使用，
盘使用，和
所述虚拟机是否正执行严格按时间的任务。
14.如权利要求12所述的制品，其特征在于，用于监控一个或多个虚拟机的活动的指令包括用于基本上与执行虚拟机并行地监控所述虚拟机的活动的指令。
15.如权利要求11所述的制品，其特征在于，用于至少部分基于评估的活动向虚拟机重新分配物理资源的指令包括用于增加或减少虚拟机访问物理资源的能力的指令。
16.如权利要求15所述的制品，其特征在于，用于向虚拟机重新分配物理资源的指令包括用于增加虚拟机访问第一物理资源的能力；以及减少虚拟机访问第二物理资源的能力的指令。
17.如权利要求15所述的制品，其特征在于，用于向虚拟机重新分配物理资源的指令包括从包括以下内容的组中选择的重新分配：
改变执行虚拟机的次序，
在虚拟机之间进行交换，
对一个虚拟机指定核心相似性，
对一个虚拟机指定处理器相似性，以及
改变分配给虚拟机的时间量。
18.如权利要求11所述的制品，其特征在于，用于向虚拟机重新分配物理资源的指令是由虚拟机监控器执行的，所述虚拟机监控器具有资源管理器以评估虚拟机活动。
19.如权利要求18所述的制品，其特征在于，所述资源管理器是集成电路的一部分。
20.如权利要求11所述的制品，其特征在于，用于评估一个或多个虚拟机的活动的指令包括用于确定虚拟机的活动是否足以触发资源分配的变化；建议资源分配；以及确定所建议的资源分配是否负面地影响另一虚拟机的性能的指令。
21.一种装置，包括：
多个虚拟机，它们能共享多个物理资源；
活动监控器，它能监控所述虚拟机的活动；
虚拟机管理器，它能至少部分基于监控到的活动来管理所述虚拟机并在虚拟机之间重新分配对物理资源的访问。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述虚拟机监控器包括资源管理器，它能在虚拟机之间重新分配对物理资源的访问。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述活动监控器能监控选自包括以下内容的组的活动：
中断使用，
处理器使用，
网络使用，
盘使用，
虚拟机是否正执行严格按时间的任务。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述活动监控器能与虚拟机的执行基本并行地监控虚拟机的活动。
25.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述虚拟机监控器能增加或减少虚拟机访问物理资源的能力。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述虚拟机监控器能向虚拟机重新分配物理资源，这是通过以下进行的：
增加虚拟机访问第一物理资源的能力；以及
减少虚拟机访问第二物理资源的能力。
27.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述虚拟机监控器能通过从包含以下内容的组中选择来向虚拟机重新分配物理资源：
改变执行虚拟机的次序，
在虚拟机之间进行交换，
对一个虚拟机指定核心相似性，
对一个虚拟机指定处理器相似性，以及
改变分配给虚拟机的时间量。
28.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述资源管理器还能评估虚拟机的监控到的活动。
29.如权利要求28所述的装置，其特征在于，所述资源管理器能评估虚拟机的监控到的活动，这是通过以下进行的：
其中评估一个或多个虚拟机的活动包括：
确定虚拟机的活动是否足以触发资源分配的变化；
建议资源分配；以及
确定所建议的资源分配是否负面地影响另一虚拟机的性能。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述活动监控器和虚拟机监控器被集成入同一电路。
31.一种系统，包括：
多个资源，具有处理器和网络接口；
多个虚拟机，能共享对多个物理资源的访问；
活动监控器，能监控虚拟机的活动；
虚拟机管理器，能至少部分基于监控到的活动来管理虚拟机并在虚拟机之间重新分配对物理资源的访问。
32.如权利要求31所述的系统，其特征在于，所述虚拟机监控器包括能在虚拟机之间重新分配对物理资源的访问的资源管理器。
33.如权利要求31所述的系统，其特征在于，所述活动监控器能监控从包含以下内容的组中选择的活动：
中断使用；
处理器使用；
网络使用；
盘使用，以及
虚拟机是否正执行严格按时间的任务。
34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述活动监控器能与虚拟机的执行基本并行地监控虚拟机的活动。
35.如权利要求31所述的系统，其特征在于，所述虚拟机监控器能增加或减少虚拟机访问物理资源的能力。
36.如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述虚拟机监控器能向虚拟机重新分配物理资源，这是通过以下进行的：
增加虚拟机访问第一物理资源的能力；以及
减少虚拟机访问第二物理资源的能力。
37.如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述虚拟机监控器能通过从包含以下内容的组中的选择来向虚拟机重新分配物理资源：
改变执行虚拟机的次序，
在虚拟机之间进行交换，
对一个虚拟机指定核心相似性，
对一个虚拟机指定处理器相似性，以及
改变分配给虚拟机的时间量。
38.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述资源管理器还能评估虚拟机的监控到的活动。
39.如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述资源管理器能评估虚拟机的监控到的活动，这是通过以下进行的：
其中评估一个或多个虚拟机的活动包括：
确定虚拟机的活动是否足以触发资源分配的变化；
建议资源分配；以及
确定所建议的资源分配是否负面地影响另一虚拟机的性能。
40.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述活动监控器和虚拟机监控器被集成入同一电路。
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