專利名稱：為虛擬機供應圖像的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及虛擬化領(lǐng)域，其中對計算 機資源進行仿真和模擬以提供由連接到工作臺所有者的主要中心計算 機網(wǎng)絡的資源替代諸如該工作臺的存儲器、應用程序、可計算資源的 計算資源的可能性，從而提供更有效的計算。尤其是，本發(fā)明涉及一 種供應虛擬機圖像的方法，其中對于預定的應用類型，執(zhí)行該應用的 虛擬機的至少之一圖像的池加載在計算機的主存儲器中。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)圖1描述了供應系統(tǒng)18的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)環(huán)境，其中虛擬機 14A和14B基于所謂的管理系統(tǒng)(Hypervisor System) 12 (例如， VMWare ESX服務器)，其將機器的物理資源分配到(多個)虛擬 機。在基于虛擬化技術(shù)的這些供應系統(tǒng)18之后的關(guān)鍵是虛擬機14 可以完全由存儲器20 (非易失性)上的二進制圖像22A和22B進行 表示。在這種圖像22中獲得它們的完整狀態(tài)。
如果一個人建立了新的虛擬機14，將幾個應用程序16安裝其上 并且對它們進行配置，則一個人可以將這個完整機器及其完整狀態(tài) (例如，哪些應用程序當前正在運行)表示為(二進制)圖像22。 因此，通過復制虛擬機圖像22， 一個人可以創(chuàng)建新的虛擬機。然 后，可以觸發(fā)管理系統(tǒng)12以啟動這個新的虛擬機，這是通過采用指 向該新的圖像的"指針"觸發(fā)該管理系統(tǒng)而實現(xiàn)的。
基于虛擬機圖像的供應系統(tǒng)利用這些特征。響應于對應的用戶請 求，不是分配一個專用物理機器10并將請求的操作系統(tǒng)和請求的應 用程序安裝在該專用物理機器10上，供應系統(tǒng)18創(chuàng)建虛擬機。該供 應系統(tǒng)18將一定集合的應用程序/操作系統(tǒng)18組合提供到其用戶。對于這些組合中的每一個，它有(二進制)原版圖像26A和26B。 每當用戶請求具有應用程序/操作系統(tǒng)組合的機器時，該供應系統(tǒng)查 找對應的原版圖像，形成那個圖像的副本，該副本然后自動對應于該 請求的機器，并且然后通過觸發(fā)其上應該放置該虛擬機的物理機器 10的管理系統(tǒng)12而啟動該才幾器。
整體上考慮該供應過程，該復制操作是最耗時過程。它取決于對 應圖像的尺寸。尤其，當該機器變得非常復雜時(如機器上的應用服 務器或多個應用程序的復雜應用程序)，這些圖像變得很大。因此， 現(xiàn)有技術(shù)復制操作的耗時是十分不利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于節(jié)省供應過程中的時間。 本發(fā)明基于從新的虛擬機的供應通道除去復制操作的主意。 根據(jù)其最廣方面，本發(fā)明公開了 一種供應虛擬機圖像的方法和相 應系統(tǒng)，其中對于預定的應用類型，諸如特定客戶、特定應用以及特 定可用性，執(zhí)行所述應用的虛擬機的至少之一圖像的池(優(yōu)選的是， 它們中的多個)被加載到計算機的主存儲器中， 該方法的特征在于
a) 對于諸如1小時、S小時、24小時、 一些天、自由范圍的預 定未來時間，計算在這個時間范圍內(nèi)期待由客戶請求的所述虛擬機圖 像的請求數(shù)目，其中該計算基于下面條目中的至少之一
1) 對所述虛擬機的歷史請求工作量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，
2) 存儲器的剩余未分配的全部存儲器空間的可用性， 其中優(yōu)選的通過另外評估與該客戶關(guān)聯(lián)的服務準則的預定品質(zhì)來
完成》
b) 響應于對新的虛擬機圖像的請求，將鏈接傳遞到處理所述請 求的管理程序函數(shù)(hypervisor function),其中所述鏈接指向所述
相應虛擬機的預備圖像副本。
現(xiàn)有技術(shù)中，這些圖像必須通過人工或通過供應系統(tǒng)來形成。然而這里建議引入一種行動程序，該行動程序用于自動基于預定的服務 水平協(xié)議自動形成新的虛擬機圖像。
有利的結(jié)果是，當輸入請求實際進入的時刻，圖像副本已經(jīng)存在 并且能夠即刻提供到該圖像的調(diào)度程序，而無需必須當接收到該請求 時產(chǎn)生副本。因此，能夠更快提供對該請求的期待響應。
關(guān)于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的推導和利用，建議該服務水平管理器收集并且維
持至少下面統(tǒng)計
-對虛擬機類型的請求的全部數(shù)目； -對一定類型的虛擬機的請求的平均數(shù)目； -基于虛擬機的類型，隨時間的請求。
本發(fā)明方法還包括如下優(yōu)選方面，根據(jù)請求的平均數(shù)目的預分 配，預期時域上的負載峰值，以及預駐留(pre-populate )新的存 儲，以為了預期請求及更有效地滿足SLA的目的。


通過例子示出了本發(fā)明，并且本發(fā)明不會受到附圖的圖形的限 制，這些附圖如下
圖1示出了用于現(xiàn)有技術(shù)方法的現(xiàn)有技術(shù)硬件和軟件環(huán)境的最基 本結(jié)構(gòu)部分；
圖2示出了用于本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例的發(fā)明硬件和軟件環(huán)境 的最基本結(jié)構(gòu)部分；
圖3示出了在預分配期間根據(jù)請求的平均數(shù)目執(zhí)行的本發(fā)明方法 的優(yōu)選實施例的交互步驟的控制流程；
圖4示出了在時域上負栽峰值的預期期間執(zhí)行的本發(fā)明方法的優(yōu)
選實施例的交互步驟的控制流程；以及
圖5示出了在新存儲器的預駐留期間執(zhí)行的本發(fā)明方法的優(yōu)選實
施例的交互步驟的控制流程。
具體實施方式
圖2示出了本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
這里，所有的虛擬機圖像分組為多個類型。因此，對于每個虛擬 機圖像22A、 22B,分別存在確定其類型的原版副本26A、 26B。管 理程序12或管理系統(tǒng)總是基于類型，諸如對類型"B"的虛擬機的 請求，從本發(fā)明提供的稱作"服務水平管理器"30的控制程序請求 新的虛擬機圖像2。
服務水平管理器30可以根據(jù)本發(fā)明獨立于請求而創(chuàng)建圖像副本 22A和22B。如果當管理程序12請求一個虛擬機圖4象時它已經(jīng)創(chuàng)建 了圖像副本22,則該管理程序可以立即啟動并使用該機器。因此， 從"供應通道"除去了海量圖像的耗時復制操作。尤其對于自助服務 GUI，這種時間節(jié)省是非常重要的。
本發(fā)明建議該服務水平管理器30的行為由客戶與供應商之間 的所謂的"服務水平協(xié)議"(這里縮寫為SLA， 32， 34)，以及由 被圖像占據(jù)的全部的存儲極限進行控制。對每種類型的虛擬機，都提 供服務水平協(xié)議。該服務水平協(xié)議間接地控制虛擬機的哪個類型，對 特定類型的新虛擬機的即刻可用性需要保留多少副本。
另外，這些協(xié)議需要包含足夠信息從而使得該服務水平管理器 30得出在瓶頸情況下，例如當從存儲器溢出時，哪種類型的虛擬機 是更加重要的。可以存在多種類型的服務水平協(xié)議32和34。
下面的代碼片斷給出了 XML風格的服務水平協(xié)議32和34是什 么樣子的例子。
<imageSLA>
<imageType>myMasterIniage</iinageType> <masterImage>/image/niyMasterImage</masterImage> <averageResponseTime>0.150</averageResponseTime> <priority>3</priority>
</imageSLA>
用于圖像類型"myMasterlmage"的SLA主要指到對類型 "myMasterlmage"的虛擬機的新請求需要進行復制的原版圖像。此外，在這個代碼片斷中，指定了虛擬機請求的平均響應時間。最后， 給出了優(yōu)先級。如果該服務水平管理器用光存儲空間，則這個優(yōu)先級 允許服務水平管理器決定哪種類型的圖像是滿意的。作為例子，如果 存在需要更多機器并且具有更高優(yōu)先級的
"myReaIImportantIMage"類型的虛擬機的SLA，則可以想象該服 務水平管理器30收縮"myMasterlmage，，的圖像池。
接下來，將更加詳細地描述用于確定可能請求的副本數(shù)目的統(tǒng)計 推導和利用。因此建議該服務水平管理器30至少收集和維持下面統(tǒng) 計
*對虛擬機類型的請求的全部數(shù)目； ，對一定類型的虛擬機的請求的平均數(shù)目；以及 ，基于虛擬機的類型隨時間的請求。
由于所有的虛擬機請求經(jīng)歷該服務水平管理器30，所以這個控 制邏輯能夠收集上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)。下面將更加詳細地描述利用這些統(tǒng)計 數(shù)據(jù)的對照圖3、圖4和圖5所引入及示出的至少下述方法。
圖3示出了根據(jù)請求的平均數(shù)目的預分配的交互控制流。
步驟310中，該供應系統(tǒng)請求給定類型的虛擬機的圖像。在這個 請求中，它傳遞起標識符作用的參數(shù)，該標識符用于識別該供應系所 統(tǒng)希望具有的虛擬機圖像的類型。
然后，步驟320中，該圖像池管理器調(diào)整其內(nèi)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)。對于 每種類型的虛擬機圖像，它維持一個數(shù)目，其與預定時間周期內(nèi)(例 如，1個月)對圖像的請求的平均數(shù)目對應。對該數(shù)目進行相應地調(diào) 整。
之后，參見步驟340，該圖像池管理器對任務調(diào)度器部件請求， 其中任務調(diào)度器部件僅用于異步觸發(fā)任意部件，從其調(diào)用返回。
最后，在步驟350中，該圖像池管理器從對應圖像池選擇已經(jīng)存 在的未使用的圖像。因此，只要該圖像池不空，則沒有圖像需要進行 復制。圖3沒有示出后者情況。在所請求類型的虛擬機圖像池中，該 選擇出的圖像被標記為"已使用"。在文件系統(tǒng)中的該圖像的地址返回到該供應系統(tǒng)以后，參見步驟370，在步驟380請求任務調(diào)度器異 步地調(diào)用該圖像池管理器，如在步驟340中請求的那樣。
步驟380的這個異步通知觸發(fā)圖像池管理器檢查每個池中的可用 圖像數(shù)目是否與已定義時間周期內(nèi)的請求的加權(quán)平均數(shù)目進行相對地 對應。
步驟320中總是維持該平均數(shù)。從服務水平協(xié)議推導出權(quán)重。作 為例子， 一個人可以將它與每個圖像類型的SLA中給出的所有優(yōu)先 級之和以及與反轉(zhuǎn)的平均響應時間進行相乘。如果檢查到不匹配并且 沒有剩余的自由存儲空間，則該圖像池管理器相應地通過在對應存儲 子系統(tǒng)請求而刪除圖像(見步驟390)及復制圖像(步驟394)。
基于對特定類型的虛擬機的請求的平均數(shù)目，服務水平管理器可 以推導出對每種類型總是應該存在多少個每種類型的虛擬機副本。 如果服務水平管理器用光存儲空間，則它可以對每個虛擬機類型的請 求的平均數(shù)目進行排序，從而選擇最不流行的以減少未使用的副本。
對照圖4及時域上負載峰值的發(fā)明預期，即使服務水平管理器維 持平均值，對每種類型的虛擬機存在一定請求峰值。作為例子， 一個 人可以預計一種情形，在該情形中，在兩周時間幀內(nèi)虛擬機類型的未 使用的副本的平均數(shù)目是三，但是總是一次請求六，并且然后兩周內(nèi) 沒有請求。關(guān)于如何在時間上分布請求的這些知識可以由服務水平管 理器使用，以預期這些情形并總是在某些時間點上提供六個副本。
圖4示出對時域上負載峰值的發(fā)明預期的交互控制流程圖。
時域上負載峰值的預期實現(xiàn)是在圖3的先前部分建議實現(xiàn)的擴展 并且在圖4中進行示出。僅通過增加IOO來產(chǎn)生對應參考?；旧?， 僅描述與圖3的控制流程的不同之處。
步驟420中，不僅已定義的時間周期內(nèi)的每個虛擬圖像類型的請 求數(shù)目被維持，而且該請求數(shù)目還在非常短時間周期內(nèi)進行合計并且 推導出函數(shù)/曲線(例如，在星期二的請求的平均數(shù)目或者下午l2點 之前請求的平均數(shù)目)。
之后，在步驟335中該圖像池管理器進行檢查該類型的虛擬機的當前請求曲線是否對應于一個歷史曲線(例如，通過測量該歷史曲 線與這個星期的曲線之間的不同處)以及該歷史曲線是否指示負載峰
值，見步驟335。例如能夠通過曲線討論來實現(xiàn)這些。如果確定了峰 值，則將可以導出預期的請求數(shù)目(極值)。給定這個值作為任務調(diào) 度器的異步回調(diào)的請求的參數(shù)，見步驟340。
之后，如在先前部分所述，滿足了對新圖像的當前請求，見步驟
460。
然后，任務調(diào)度器異步調(diào)用該圖像池管理器，見步驟485。后者 確保對于特定的圖像類型，可以滿足預期的請求數(shù)目。通過在步驟 490中刪除不重要圖像(例如，根據(jù)在先前部分中描述的最低加權(quán)平 均)以及通過在步驟492中調(diào)用存儲子系統(tǒng)來實現(xiàn)這些。
關(guān)于發(fā)明的新存儲的預駐留，很可能新存儲偶爾需要加到服務水 平管理器。這可以假定為這種情況當存在太多的瓶頸情形并且當請 求到達時圖像需要進行復制的可能性顯著增加，瓶頸情形的最重要的 是盡可能快地減小丟失(當請求到達時圖像需要進行復制)的可能 性。由于該服務水平管理器至少具有上述的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，所以當存儲空 間添加到它時這個控制邏輯可以即刻利用這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)。因此，它根 據(jù)這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)預駐留新的存儲空間。
例子
如果服務水平管理器的存儲空間增加一定量，則服務水平管理器 可以基于平均請求速度為每個池分配大小，并且可以預駐留帶有副本 的該分配空間。
圖5示出了預駐留新存儲的發(fā)明方法的控制流程。 預駐留邏輯的發(fā)明實施基于加權(quán)的請求平均數(shù)目利用預駐留的實
施o
主要添加在于存儲管理系統(tǒng)通知該圖像池管理器何時添加圖像池
管理的新存儲(例如，新的硬盤)，見步驟510。然后，該圖像池管 理器即刻基于上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)駐留新的存儲空間。通過復制實現(xiàn)該駐 留，見步驟530。本發(fā)明能夠釆取全部硬件實施例、全部軟件實施例或者既包含硬 件部件又包括軟件部件的實施例的形式。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明由 軟件創(chuàng)建，這包括但不限于固件、常駐軟件、微碼等等。
另外，本發(fā)明采取由由計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或者與計 算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)合使用提供程序代碼的計算機利用或計算 機可讀介質(zhì)訪問的計算機程序產(chǎn)品的形式。為了這個說明的目的，計 算機利用或計算機可讀介質(zhì)能夠是包含、存儲、通信、傳播或傳遞由 該指令執(zhí)行系統(tǒng)、設備或裝置使用或與該指令執(zhí)行系統(tǒng)、設備或裝置 結(jié)合使用的程序的任何設備。
該介質(zhì)可以是電、磁、光、電磁、紅外、或半導體系統(tǒng)(或設備
或者裝置)或傳播介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的例子包括半導體或固態(tài) 存儲器、可移動計算機磁盤、隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲 器(ROM)、剛性磁盤、以及光盤。當前光盤的例子包括致密盤-只讀存儲器(CD-ROM)、致密盤-讀/寫(CD-R/W)和DVD。
適于存儲和/或執(zhí)行程序代碼的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將包括至少之一處 理器，該至少之一處理器通過系統(tǒng)總線直接或間接耦合到存儲器部 件。這些存儲器部件可以包括程序代碼的實際執(zhí)行期間采用的本機存 儲器、大容量存儲器、以及緩沖存儲器，其中，該緩沖存儲器提供至 少一些程序代碼的臨時存儲以減小執(zhí)行期間必須從大容量存儲器進行 檢索的次數(shù)。
輸入/輸出或者I/O裝置(包括但不限于鍵盤、顯示器、指點裝 置)可以直接或通過發(fā)明1/0控制器耦合到系統(tǒng)。
網(wǎng)絡適配器還可以耦合到該系統(tǒng)，從而使得該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)變得 通過發(fā)明私有或乂>共網(wǎng)絡耦合到其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或遠程打印機或存 儲裝置。調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器以及以太網(wǎng)卡僅僅是一些當前 可用類型的網(wǎng)絡適配器。
權(quán)利要求
1.一種為虛擬機供應圖像的方法，其中對于預定的應用類型，執(zhí)行所述應用的虛擬機的至少之一圖像(22A、22B)的池被加載在計算機的主存儲器中，其特征在于如下步驟a)為預定未來時間計算期待由客戶請求的給定類型(A、B)的虛擬機圖像(22A、22B)的所需數(shù)目，其中所述計算基于下面至少之一1)對所述虛擬機的歷史請求工作量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2)存儲器的剩余未分配的全部存儲器空間的可用性；以及b)響應于對新的虛擬機圖像(22A、22B)的請求(310、410)，將鏈接傳遞(370、470)到處理所述請求的管理程序，其中所述鏈接指向所述各個虛擬機的預備的圖像副本(22A、22B)。
2. 權(quán)利要求1所述的方法，還包括預先及異步地為進入的請求產(chǎn) 生圖像副本的步驟。
3. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算步驟基于以下至少之a(chǎn)) 根據(jù)進入的請求(310、 410)的平均數(shù)目的預分配；b) 時域上負載峰值的預期；或c) 新存儲器的預駐留。
4. 一種為虛擬機供應圖像的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中對于預定的 應用類型，執(zhí)行所述應用的虛擬機的至少之一圖像(22A、 22B)的 池被加載在計算機的主存儲器中，a)用于為預定未來時間計算期待由客戶請求的給定類型(A、 B)的虛擬機圖像(22A、 22B)的所需數(shù)目的裝置，其中所述計算基 于下面至少之一1) 對所述虛擬機的歷史請求工作量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2) 存儲器的剩余未分配的全部存儲器空間的可用性；以及b)用于將鏈接傳遞到處理所迷請求的管理程序(370、 470)裝 置，其中所述鏈接指向所述各個虛擬機的預備的圖像副本(22A、 22B),
5. —種為虛擬機供應圖像的計算機程序產(chǎn)品，其中對于預定的應 用類型，執(zhí)行所述應用的虛擬機的至少之一圖像(22A、 22B)的池 被加栽在計算機的主存儲器中，包括計算機利用介質(zhì)，該計算機利用介質(zhì)包括計算機可讀程序， 其中所述計算機可讀程序包括一個功能部分，當所述功能部分在計算 機上進行執(zhí)行時，使得計算機執(zhí)行如下步驟a) 為預定未來時間計算期待由客戶請求的給定類型(A、 B)的 所述虛擬機圖像(22A、 22B)的所需數(shù)目，其中所述計算基于下面 至少之一1) 對所述虛擬機的歷史請求工作量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2) 存儲器的剩余未分配的全部存儲器空間的可用性；以及b) 響應于對新的虛擬機圖"f象(22A、 22B)的請求(310、 410)，將鏈接傳遞到處理所述請求的管理程序(370、 470)，其中 所述鏈接指向所述各個虛擬機的預備的圖^象副本(22A、 22B)。
6. —種為虛擬機供應圖像的系統(tǒng)，包括執(zhí)行上述權(quán)利要求的任何 一個方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及為虛擬機供應圖像的方法和系統(tǒng)，其中對于預定的應用類型，執(zhí)行該應用的虛擬機的至少之一圖像(22A、22B)的池被加載在計算機的主存儲器中。為了節(jié)省供應過程的時間，執(zhí)行如下步驟a)對預定的未來時間計算期待由客戶請求的給定類型的該虛擬機圖像的所需數(shù)目，其中該計算基于如下至少之一1)對該虛擬機的歷史請求工作量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2)存儲器的剩余未分配的全部存儲器空間的可用性；以及b)響應于對新的虛擬機圖像的請求，將鏈接傳遞到處理該請求的管理程序，其中，該鏈接指向該各個虛擬機的預備圖像副本。
文檔編號G06F9/46GK101290583SQ20081009302
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)明者E·呂克, G·布賴特, M·貝倫特 申請人:國際商業(yè)機器公司