[发明专利]虚拟机缓存资源管理方法和系统

说明书

本发明公开一种虚拟机缓存资源管理方法和系统。其中当新虚拟机加入系统后，收集所述新虚拟机的实际使用存储量、需要的读写缓存比例；根据新虚拟机的实际使用存储量、需要的读写缓存比例，确定新虚拟机需要的读缓存资源Rnew和写缓存资源Wnew；根据为已加入系统的虚拟机分配的读缓存资源R和写缓存资源W确定当前的读缓存调整门限和写缓存调整门限；若读缓存资源Rnew和写缓存资源Wnew均小于相应的门限，则从保留资源中取出大小为Rnew的读缓存资源和大小为Wnew的写缓存资源以分配给新虚拟机；从读缓存资源R中回收大小为Rnew的读缓存资源，从写缓存资源W中回收大小为Wnew的写缓存资源，并将回收的资源作为保留资源。从而可有效提高虚拟机的缓存效率和IO能力。

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别涉及一种虚拟机缓存资源管理方法和系统。

背景技术

随着虚拟化技术的广泛应用，IT资源将成为像水电一样可运营的基础设施，虚拟化与云计算技术正在引领IT技术的发展方向，越来越多的企业采用虚拟化与云计算技术来构建新一代IT系统，以提升IT系统的资源利用率，并在保证服务级别水平的前提下降低成本；同时帮助业务更加具有敏捷性，加速新业务的上线时间。

然而，由于使用共享存储来确保系统的可迁移、高可靠、动态负载均衡等高级特性，虚拟机的使用成本居高不下。虚拟化与云计算技术的广泛应用也给后端的存储系统提出更加严峻的挑战。如：需要存储系统能够承载更多的业务、更高的性能与可靠性、更好的扩展性、保证关键业务服务级别水平并降低成本等。为了使云计算服务能提供更加广泛的服务，更高的性价比成为了核心需求，其中，如何有效降低虚拟机存储的资源成本，是目前需要克服的技术重点。

虚拟机技术给服务器带来更高的利用率、给业务带来更便捷的部署，降低了TCO，因而在众多行业得到了广泛的应用。与此同时，虚拟机应用给存储带来以下挑战，例如由于采用共享存储方式部署虚拟机，单个卷上可能承载几十或上百的虚拟机，导致卷IO呈现更多的随机特征，这对传统的Cache技术提出挑战；此外，由于单个卷承载多个虚拟机业务，要求存储系统具备协调虚拟机访问竞争，保证对QoS要求高的虚拟机获取到资源实现性能目标。伴随着x86服务器技术的快速发展，基于X86服务器的分布式存储技术成为了解决该问题的主要方式之一。

基于X86服务器的分布式存储资源池化主要是指通过在X86服务器上部署分布式存储软件，对外提供块(FC/ISCSI)、文件(NFS/CIFS)以及对象(Restful)等数据访问接口，形成存储的资源池化。以VMware公司提供的vSAN为例，通过使用服务器中的基于闪存的设备(如SSD盘)和磁盘(HDD)组合，提供集群式的分布式文件存储。闪存设备主要作为数据的缓存，磁盘作为数据存储的载体，当虚拟机数据写入时，系统先将数据写到闪存上，再由闪存复制或移动到磁盘上，通过该功能，可以实现小文件的合并写入，有利于提高系统的磁盘IO能力。但系统读取数据时，先在闪存上查找所需数据，如果没有找到，再到磁盘上进行查找，有利于热点数据的快速读写，提高系统性能。且不同于内存的缓存功能，在服务器下电后，闪存上的热点数据仍能得到保留。

然而，如上文所述，由于系统承载的虚拟机数量通常较大，所呈现的IO需求具有很大的随机性，所以对系统的读写资源需求及IO分配方法有着多样化、差异化的需求，而按照vSAN的30％读缓存和70％写缓存的固定比例，虽然可能具有一定的统计依据，但实际上并不一定能很好满足资源池化环境下多虚拟机的存储需求。例如，在某系统中基于虚拟机的需求，如果统计下来，结果是所有虚拟机平均需要90％的随机读，而需要10％的顺序写缓存，则可以该比例提供读缓存的比例，而不是固定比例。

随着虚拟化技术的不断成熟，计算资源已经逐步实现了池化和统一管理，而存储资源由于软硬件设备的紧耦合等特性，无法实现统一管理，存储系统比较分散，同时，X86服务器上的本地存储不能达到充分利用，利用相关技术实现存储资源池化和统一管理，采用更加适配用户虚拟机资源需求的缓存分配方法，对充分利用现有存储设备，提升资源利用率，提高运维管理水平都具有十分重要的意义。

发明内容