[发明专利]细粒度分配虚拟机计算资源的方法和设备

说明书

技术领域

本发明属于计算机领域中的虚拟化技术，尤其涉及细粒度分配虚拟机计算资源的方法和设备。

背景技术

虚拟化技术是一种用软件模拟计算机硬件的技术，自从虚拟化技术获得了硬件厂商的支持以来，这种软件模拟硬件的性能获得了巨大的提升了，以至于整个操作系统，例如Windows，不需要直接安装在物理硬件上，而是运行在虚拟硬件上，便可获得完全可以接受的性能。这种物理硬件，我们称之为物理机(Physical Machine，简称PM)，而虚拟硬件，我们称之为虚拟机(Virtual Machine，简称VM)，其上运行的操作系统称之为宾客操作系统(Guest OS，简称GOS)。管理虚拟机的软件，我们称之为虚拟机管理器(Virtual Machine Monitor，简称VMM)。

在物理机上运行的虚拟机管理器有两种形式：1)如图1所示，虚拟机管理器直接运行于物理机之上，在此之上运行一个特权操作系统，该特权操作系统具有对物理设备等资源的访问权限。其他的虚拟机也运行于虚拟机管理器之上，但是当访问物理设备时需要通过特权操作系统。2)如图2所示，在物理机上运行一个操作系统，称为宿主操作系统(HostOS)，虚拟机管理器运行于宿主操作系统之上，或者是作为宿主操作系统的一个模块。其他的虚拟机运行于虚拟机管理器之上，需要通过宿主操作系统才能访问物理设备。

但是，不论是哪种实现形式，特权操作系统或者宿主操作系统都可以观察到虚拟机当前的资源使用状态，并对虚拟机进行操作。例如如果采用KVM(Kernel-based Virtual Machine，基于内核的虚拟机)，虚拟机其实就是宿主操作系统的一个进程而已，宿主操作系统可以像控制其他进程一样的控制该虚拟机。

因此，为了描述方便，我们笼统的说“虚拟机管理器可以对虚拟机进行监视和控制”，尽管这种控制有时候是特权操作系统完成的，有时候是宿主操作系统完成的。

虚拟化技术带来的好处是明显的：我们可以动态的调整虚拟机的性能，因为它是软件模拟出来的。假设我们有一台配置很高的物理机，我们可以在这台物理机上创建多个虚拟机，并且可以让不同的虚拟机有不同的配置。对于占用计算机资源非常小的应用，我们可以只分配一个低配置的虚拟机；而对于占用计算机资源很大的应用，我们可以为其分配一个高配置的虚拟机。如果这个低配置的虚拟机的负载随着业务量的增加而变大时，我们可以动态的提高虚拟机的配置以满足性能的需求；而高配置的虚拟机的负载随着业务量的降低而变小时，我们可以动态的降低虚拟机的配置，从而把腾出来的计算资源分配给其他的虚拟机......。这种动态的调整完全可以由软件来实现，例如部署一台预装了Linux操作系统的虚拟机只需要几分钟，而不是几个小时。

有了虚拟化技术，IT管理员只需要在个人电脑上进行一些操作就可以完成原本非常复杂的IT资源管理任务。此外，在虚拟机里面安装和运行操作系统，与在物理机中一模一样。即使一台物理机上同时运行着多个虚拟机，虚拟机的使用者也不知道它是在与别人分享一台物理计算机，甚至他根本就不知道他用的是物理机还是虚拟机。

正因为上述好处，美国著名的亚马逊公司利用虚拟化技术将闲置的硬件服务器资源整合起来，形成一个虚拟的互联网数据中心(InternetData Center，IDC)，它颠覆了传统的IDC模式：人们通过亚马逊的网站就可以申请到一台虚拟机，并开展互联网业务，例如架设自己的网站，而无须自己购买物理机，大大降低了初期IT投资成本。同时，虚拟机是按小时而不是按年按月收费的，例如我们只需要花几块钱就可以使用该虚拟机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，让虚拟机占用更细粒度的资源，并且这种占用是可控的，即使占用很小一部分资源，服务质量也是有保证的。

为了解决上述技术问题，本发明提出细粒度分配虚拟机计算资源的方法，其特征在于：

让虚拟机运行时间周期t；

检查在时间周期t内虚拟机对CPU资源的占用率a；

判断虚拟机对CPU资源的占用率a是否小于等于虚拟机对CPU资源的占用率的上限b，如果是，即a＜＝b，则虚拟机继续运行下一个时间周期，否则，让虚拟机暂停。

本发明还提出细粒度分配虚拟机计算资源的设备，其特征在于：

运行模块，用于让虚拟机运行时间周期t；

计时模块，耦合于运行模块，用于对虚拟机的运行时间进行计时；

检查模块，耦合于计时模块和运行模块，用于检查在时间周期t内虚拟机对CPU资源的占用率a；