專利名稱：一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
在過去，計算機的軟件系統(tǒng)(包括操作系統(tǒng)及運行其上的應(yīng)用軟件)性能一直受到軟件廠商和他們的顧客的關(guān)注，因為系統(tǒng)性能直接關(guān)聯(lián)到服務(wù)的品質(zhì)、軟件產(chǎn)品交易的成敗。一般，有兩種角度來看性能(performance)第一種角度是從應(yīng)用軟件造成的“結(jié)果”來看，即通常所謂“用戶體驗”的性能。 譬如可以在應(yīng)用中加入代碼，以測量從用戶鍵入回車開始，到頁面呈現(xiàn)出來為止的“響應(yīng)時間”。這些測量性能的代碼也可以與應(yīng)用軟件的功能結(jié)合，形成相當(dāng)復(fù)雜的性能監(jiān)視
(Performance Monitor) Couture 等人白勺美國專禾串 i青"enterprise application performance monitors” (申請?zhí)枮?US20080235075)就是一個例子。第二種角度是從影響軟件運行時性能的“原因”來看。造成軟件運行的根本原因當(dāng)然就是計算機芯片上的CPU、內(nèi)存、10、網(wǎng)絡(luò)等硬件資源。但過去因為無法直接從硬件測量性能，只好退而求其次的利用操作系統(tǒng)里的性能指令來測量進程等資源的性能。近年來有新的硬件監(jiān)視基礎(chǔ)工具，例如基于X86架構(gòu)的硬件寄存器，可以對CPU實施監(jiān)視，稱之為性能監(jiān)視機件(Performance Monitor Unit，以下簡稱PMU)。有關(guān)PMU的專利發(fā)明申請有不少，例如，Davidson 等人的美國專利申請“Hierarchical selection of direct and indirect counting events in a PMU” (申請?zhí)枮?US6718403)、Mericas 等人的美國專利申請“Simplified event selection for a PMU” (申請?zhí)枮?US7500138)和 Mericas 個人白勺美國專禾ll串i青"Method and product ofPMU for sampling all performance events generated by a processor”(申請?zhí)枮閁S20060167658)。其它非PMU，但也是基于硬件的性能監(jiān)視發(fā)明專利申請也不少，例如，F(xiàn)owles的美國專利申請“Processor performance monitoring”(申請?zhí)枮?US20060277395)、Kosche 的美國專利申請“Method and apparatus for synthesizing hardware counters from performance sampling"(串 i青號為 US20080177756)禾口Hunter 的美國專利申請"Processor bus for performance monitoring with digests” (申請?zhí)枮?US20080294944)。性能監(jiān)視機件PMU的寄存器有兩類控制寄存器PMC和數(shù)據(jù)寄存器PMD?？刂萍拇嫫鲗PU做經(jīng)常性監(jiān)視，且將監(jiān)視的數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)寄存器?？刂萍拇嫫骺梢曰谑录?，也可以基于時間將收集到的事件加以整理，向上回報監(jiān)視結(jié)果。這種硬件級別的監(jiān)視有若干優(yōu)勢(1)首先，過去基于軟件程序的監(jiān)視方法，經(jīng)常是在得到結(jié)果之后，要有被監(jiān)視的軟件的源碼來修正，例如如何優(yōu)化一個java的虛擬機程序，所以硬件級別的監(jiān)視則不需要源碼；(2)被監(jiān)視的軟件也沒有因為監(jiān)視的活動而影響到性能；(3)極底層的內(nèi)核代碼也可以被監(jiān)視到；最重要的優(yōu)勢是(4)可以監(jiān)視緩存(例如TLB miss和hit ；TLB是translation lookaside buffer的縮寫，是內(nèi)存管理硬件用來改善虛擬e物理地址翻譯速度的CPU緩存；TLB把虛擬地址當(dāng)成搜索關(guān)鍵字，搜索結(jié)果是物理地址；如果所要的地址在TLB里找得到，就稱為TLB hit，否則稱為TLB miss;經(jīng)常找不到會導(dǎo)致資源性能下降。)，這是其它任何方法都監(jiān)視不到的。PMU的詳情在惠普公司的Eranian "The perfmon2interface specification，，一文中有描述。使用PMU的應(yīng)用不多，但尚未有用PMU，結(jié)合操作系統(tǒng)性能指令來測量“虛擬化系統(tǒng)”性能的方法。這里解釋什么是虛擬化系統(tǒng)操作系統(tǒng)虛擬化的技術(shù)，導(dǎo)致一臺物理機上運行多個“客戶”操作系統(tǒng)(或稱為虛擬機Virtual Machine，以下簡稱虛機，VM，英文俗稱Guest)。這些虛機運行在虛機管理程序Hypervisor上，而Hypervisor又能直接運行在物理機上。大多數(shù)的情況，被監(jiān)視的物理機都是機房里的服務(wù)器，俗稱主機(Host)。隨著虛擬化技術(shù)的不同，可能有半虛擬化或全虛擬化技術(shù)。但一般來說一個主機可被監(jiān)視的空間至少有兩個一個是虛擬機運行的空間， 稱為(1)客戶空間，另一個是Hypervisor運行的空間，稱為(2)內(nèi)核空間。有的虛擬化技術(shù)，例如Linux KVM，還保留原來的(3)用戶空間。以上解說了主機內(nèi)部情況。多個這樣的主機形成一個集群，以主控主機(master)為首，從屬主機(slave)為輔。多個這樣的集群形成集中式、分布式或混合式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，構(gòu)成本發(fā)明定義的“虛擬化系統(tǒng)”，這是一個地理上大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)，在申請?zhí)枮?01010183844. 6公開了專利《通過總線架構(gòu)構(gòu)建虛擬機監(jiān)視器的方法及性能服務(wù)框架》，該專利描述了虛擬化系統(tǒng)如何將性能數(shù)據(jù)分析整理，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)來遷移虛機、調(diào)整應(yīng)用，但并未描述虛擬化系統(tǒng)如何取得性能數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)及方法，以將PMU(或類似工具)應(yīng)用在虛擬化系統(tǒng)的性能監(jiān)視中； 且本發(fā)明的性能監(jiān)視就是針對虛擬化系統(tǒng)中各主機的CPU、內(nèi)存、緩存、10、網(wǎng)絡(luò)、進程等實施監(jiān)視；同時，本發(fā)明基于硬件的性能監(jiān)視法解決了虛擬化系統(tǒng)取得性能數(shù)據(jù)的問題。本發(fā)明之一所述的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，它包括至少一個主控主機，所述每個主控主機包括用戶空間組件、客戶空間組件、內(nèi)核空間組件和硬件，其中，所述用戶空間組件包括依次連接的策略管理器、工作負(fù)荷調(diào)整器、監(jiān)視庫和主機性能監(jiān)視器，所述主機性能監(jiān)視器還與工作負(fù)荷調(diào)整器連接，且該主機性能監(jiān)視器包括用戶空間監(jiān)視器和內(nèi)核空間監(jiān)視器；所述客戶空間組件包括至少一個通過內(nèi)核串口通道與所述主機性能監(jiān)視器連接的虛機，且所述虛機包括用于收集虛機資源的性能的虛機性能代理；所述內(nèi)核空間組件包括依次與所述監(jiān)視庫連接的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具應(yīng)用接口和性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具核心代碼模塊，還包括任務(wù)調(diào)度器、內(nèi)存管理器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動，且所述網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動與所述工作負(fù)荷調(diào)整器連接；所述硬件支持外圍的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具，該硬件包括與所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具核心代碼模塊連接的PMU、分別與該PMU連接的PMD和PMC，還包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡和硬盤，且所述網(wǎng)卡與所述網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動連接。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，還包括至少一個從屬主機，所述每個主控主機通過網(wǎng)絡(luò)管道與所述至少一個從屬主機連接，以形成一個集群，所述多個主控主機與其各自的從屬主機形成多個集群，且所述集群與集群之間通過集中式、分布式或混合式通訊方式通訊；所述從屬主機包括所述主機性能監(jiān)視器，且該從屬主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器與所述主控主機內(nèi)的網(wǎng)卡連接。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述虛擬化系統(tǒng)包括系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器以及系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器；所述策略管理器、工作負(fù)荷調(diào)整器和所述主控主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器構(gòu)成一上層構(gòu)架，其中所述每個策略管理器是至少一個工作負(fù)荷調(diào)整器的集合，所述每個工作負(fù)荷調(diào)整器是至少一個主機性能監(jiān)視器的集合，所述每個主機性能監(jiān)視器是至少一個所述虛機性能代理的集合，也是所述用戶空間監(jiān)視器和內(nèi)核空間監(jiān)視器的集合，且所述主機性能監(jiān)視器分別被所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器以及系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器所繼承。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述策略管理器用于解釋用戶策略請求，列舉CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、10、緩存所要達(dá)成的條件，并將所述用戶策略請求區(qū)分為高、中、低等級；當(dāng)一個集群中的主控主機無法滿足該用戶策略請求時，所述策略管理器根據(jù)詢問集群的策略，同時或按優(yōu)先次序詢問該集群以外的其它集群中的主控主機的策略管理器，以滿足該用戶策略請求。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述主控主機中的工作負(fù)荷調(diào)整器從所述策略管理器獲得策略請求，經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)管道收集該主控主機所在的集群中各從屬主機的資源性能數(shù)據(jù)，根據(jù)所述性能數(shù)據(jù)整理集群整體性能，并負(fù)責(zé)對各從屬主機資源進行策略實施；所述工作負(fù)荷調(diào)整器收集到的資源性能數(shù)據(jù)用于判斷所述從屬主機資源的忙閑狀態(tài)，即如果所述性能數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閥值，則狀態(tài)從資源閑變?yōu)橘Y源忙；如果所述性能數(shù)據(jù)低于所述閥值，則狀態(tài)從資源忙變?yōu)橘Y源閑；如果狀態(tài)從資源忙變?yōu)橘Y源不工作，則有異常發(fā)生；如果狀態(tài)從資源不工作變?yōu)橘Y源忙，則資源恢復(fù)正常。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述主機性能監(jiān)視器用于監(jiān)視用戶空間、內(nèi)核空間和客戶空間，其中監(jiān)視用戶空間，即使用所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器，監(jiān)視用戶空間所有進程性能信息；監(jiān)視內(nèi)核空間，即包括啟動、配置和結(jié)束所述內(nèi)核空間監(jiān)視器，并透過所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器，執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視；監(jiān)視客戶空間，即首先，通過所述內(nèi)核串口通道，與運行在所述各虛機內(nèi)的虛機性能代理互動，從所述虛機取得數(shù)據(jù)，且所述虛機性能代理通過所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器，監(jiān)視虛擬資源；其次，通過所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器監(jiān)視虛機，并將該虛機作為一個進程，獲得該進程的性能，以配合所述虛機性能代理所得的數(shù)據(jù)，判斷所述虛機是否滿足性能請求。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器是基于性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具按時間提取兩次相對性能數(shù)據(jù)相減而得的；所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器監(jiān)視的虛擬資源包括CPU資源、內(nèi)存資源、IO資源、緩存資源和網(wǎng)絡(luò)資源，其中所述CPU資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的CPU用來處理用戶狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU用來處理內(nèi)核狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU空閑的時間總數(shù)、CPU處理的硬中斷總數(shù)和CPU處理的軟中斷總數(shù)；所述內(nèi)存資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的全部內(nèi)存、自由內(nèi)存、共享內(nèi)存和緩沖內(nèi)存的信息；所述IO資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的一個或多個進程的IO讀寫量；所述緩存資源包括通過所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具取得的緩存、TLB miss和hit的數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡(luò)資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)中的網(wǎng)絡(luò)流量。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器是基于性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具按時間提取兩次相對性能數(shù)據(jù)相減而得的；所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器監(jiān)視的空間包括用戶空間和客戶空間，其中監(jiān)視用戶空間包括通過操作系統(tǒng)性能指令，取得所述進程在用戶空間的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)；監(jiān)視客戶空間包括通過操作系統(tǒng)性能指令，取得所述進程在用戶空間的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)，并觀察所述虛機的CPU運行數(shù)據(jù)是否超過所述閥值， 以使用操作系統(tǒng)其它指令對該虛機的CPU占用率加以控制。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述架構(gòu)還包括所述監(jiān)視庫的繼承組件，所述監(jiān)視庫及其繼承組件以及所述主控主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器構(gòu)成一下層構(gòu)架，其中所述監(jiān)視庫為最高層的類，其繼承組件為監(jiān)視器，所述監(jiān)視器被所述主機性能監(jiān)視器所繼承，且該主機性能監(jiān)視器分別被所述內(nèi)核空間監(jiān)視器、用戶空間監(jiān)視器和虛機性能代理所繼承；所述每個監(jiān)視器是至少一個監(jiān)視對象的集合，所述每個監(jiān)視對象是至少一個事件的集合，所述每個事件表示一個原子的監(jiān)視事件。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述監(jiān)視庫用于為所有要監(jiān)視資源的進程都創(chuàng)建一個監(jiān)視器，并將該監(jiān)視器加載在監(jiān)視庫中；當(dāng)所述監(jiān)視庫進程開始時，為所有的監(jiān)視器將所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具可以監(jiān)視的資源分解成為原子資源，然后進行監(jiān)視，并把資源監(jiān)視信息分派給所述各個監(jiān)視器；當(dāng)所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具監(jiān)測到 CPU有中斷溢出，則將異常情況通知所述監(jiān)視器；所述監(jiān)視庫還用于增加或刪除監(jiān)視器。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述監(jiān)視器用于保存設(shè)置、載入設(shè)置，增加或刪除所述監(jiān)視對象，開始或停止所述監(jiān)視對象以及刷新、保存監(jiān)視信肩、ο在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，所述監(jiān)視對象根據(jù)配置文件的配置創(chuàng)建，且該配置文件包括所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具能夠監(jiān)視的對象。在述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中，如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于一次事件進行監(jiān)視的，則該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的閥值=最大值-1 ；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于η次事件進行監(jiān)視的，則該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的閥值=最大值-η，其中，η為大于1的自然數(shù)；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于事件概率進行監(jiān)視的，則該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的閥值=最大值_η個事件的隨機數(shù)；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于某時間內(nèi)的事件數(shù)進行監(jiān)視的，則統(tǒng)計該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具向CPU觸發(fā)的事件數(shù)，當(dāng)時鐘向CPU觸發(fā)事件，則回報各時段總共事件數(shù)；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于η種事件進行監(jiān)視的，則在各時段i里(i = 1, ...η),該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具統(tǒng)計向CPU觸發(fā)的事件i的數(shù)目，且同種事件在各時段的總和乘以η即為需要回報的結(jié)果；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于資源使用率進行監(jiān)視的，則時間Tl和時間Τ2 之間的使用率=N/((T2-T1) XCPU被中斷的次數(shù))，其中，N是統(tǒng)計指令總數(shù)。本發(fā)明之二所述的一種基于上述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)的監(jiān)視方法，該方法包括以下步驟首先，管理員通過圖形界面或用戶應(yīng)用程序通過所述性能監(jiān)視器應(yīng)用接口，向所述策略管理器做性能調(diào)整請求；然后，當(dāng)所述策略管理器解釋所述性能調(diào)整請求后，指示所述工作負(fù)荷調(diào)整器向所述主控主機的主機性能監(jiān)視器要求經(jīng)過所述網(wǎng)絡(luò)管道回報所述各從屬主機資源的性能狀況；最后，由所述策略管理器向所述用戶應(yīng)用程序或管理員回報性能狀況。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明能監(jiān)視至少一個集群的性能，且該集群包含至少一個主機(該主機運行至少一個虛擬機)，因此，本發(fā)明也能監(jiān)視主機的性能。本發(fā)明為企業(yè)和云計算供應(yīng)商提供了一種監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)及方法，本發(fā)明并不在 PMU本身，其原理是基于硬件的基礎(chǔ)工具來監(jiān)視，調(diào)用性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具應(yīng)用接口來實現(xiàn)這一方法，建構(gòu)出一個性能監(jiān)視器(一個軟件)。管理員可以透過圖形界面與這個監(jiān)視器互動，但其它的應(yīng)用軟件也可以利用這個監(jiān)視器所提供的應(yīng)用接口與之互動；例如調(diào)整虛擬與物理資源的應(yīng)用軟件可以調(diào)用監(jiān)視器的接口，取得整體集群的忙閑概念，然后調(diào)整資源。


圖Ia是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖；圖Ib是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的上層構(gòu)架類圖；圖2是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的策略管理器的工作流程圖；圖3a是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的工作負(fù)荷調(diào)整器的工作流程圖；圖3b是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的工作負(fù)荷調(diào)整器的狀態(tài)圖；圖4是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的主機性能監(jiān)視器的工作流程圖；圖5a是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器的工作流程圖；圖5b是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器的工作流程圖6是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的下層構(gòu)架類圖；圖7是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的監(jiān)視庫的工作流程圖；圖8是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的監(jiān)視器的工作流程圖；圖9是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的監(jiān)視對象的工作流程圖；圖10是本發(fā)明之一的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)中的事件執(zhí)行流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施例進行詳細(xì)說明。本發(fā)明之一的一個實施例包含多個集群，每個集群又包含多個主機，每個主機有多個虛機。集群與集群之間可以是分布式、集中式、或混合式通訊。主機與主機之間經(jīng)由以主控主機為首，以從屬主機為輔的通訊管道(net pipe，例如TCP/IP)連接。主機與虛機之間是利用虛擬串口(virtual serial port)通道連接。所謂串口通道，就是虛擬機把此“通道(其實是個客戶操作系統(tǒng)調(diào)用)”當(dāng)成一個虛擬串口，而在內(nèi)核空間經(jīng)過Hypervisor運行的系統(tǒng)調(diào)用對此串口傳送數(shù)據(jù)，速度快，因而不必走慢速的網(wǎng)絡(luò)通道。請參閱圖la，圖中示出了本發(fā)明之一的一實施例的組成框圖。本發(fā)明的架構(gòu)包括至少一個主控主機11和至少一個從屬主機12，每個主控主機11通過網(wǎng)絡(luò)管道13與至少一個從屬主機12連接，以形成一個集群，多個主控主機11與其各自的從屬主機12形成多個集群，且集群與集群之間通過集中式、分布式或混合式通訊方式通訊，即本實施例的服務(wù)器雖有類似服務(wù)器集群的主從之分，但實際的架構(gòu)可以是集中式或分布式的服務(wù)器聯(lián)邦，也就是說，主控主機11可以掌控至少一個局部的(分布式聯(lián)邦)或全局的(集中式聯(lián)邦)從屬主機12。每個主控主機11包括用戶空間組件111、客戶空間組件112、內(nèi)核空間組件113和硬件114，其中，用戶空間組件111包括依次連接的策略管理器1111、工作負(fù)荷調(diào)整器1112、監(jiān)視庫1113和主機性能監(jiān)視器1114，主機性能監(jiān)視器1114還與工作負(fù)荷調(diào)整器1112連接，且該主機性能監(jiān)視器1114包括用戶空間監(jiān)視器11141和在內(nèi)核空間運行的內(nèi)核空間監(jiān)視器 11142，這種主機性能監(jiān)視器1114也存在于所有虛擬化系統(tǒng)中的其它主機中，例如從屬主機12中；客戶空間組件112包括至少一個通過內(nèi)核串口通道1131與主機性能監(jiān)視器1114 連接的虛機1121，即Hypervisor上運行至少一個虛機，且虛機1121包括用于收集虛機資源的性能的虛機性能代理11211 ；內(nèi)核空間組件113包括依次與監(jiān)視庫1113連接的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具應(yīng)用接口 1132和性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具核心代碼模塊1133，還包括任務(wù)調(diào)度器1134、內(nèi)存管理器1135、 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動1136、文件系統(tǒng)1137和設(shè)備驅(qū)動1138等其它內(nèi)核組件，且網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動1136與工作負(fù)荷調(diào)整器1112連接；有的操作系統(tǒng)虛擬化的技術(shù)如Xen把這些“其它內(nèi)核組件”修改為 Hypervisor, Linux KVM的技術(shù)則是在這些組件之外，另有Hypervisor ；硬件114支持外圍的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具，硬件114包括與性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具核心代碼模塊1133連接的PMU 1141、分別與該PMU 1141連接的PMD 1143和PMC 1142，還包括 CPU 1144、內(nèi)存1145、網(wǎng)卡1146、硬盤1147和其他設(shè)備1148，且網(wǎng)卡1146與網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動1136 連接；從屬主機12包括主機性能監(jiān)視器1114和虛機性能代理(圖中未示)等，且該主機性能監(jiān)視器1114與網(wǎng)卡1146連接。下面基于上述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能架構(gòu)，對本發(fā)明之二的一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的方法進行描述，本方法包括以下步驟首先，管理員通過圖形界面或用戶應(yīng)用程序通過性能監(jiān)視器應(yīng)用接口 1132，向策略管理器1111做性能調(diào)整請求；然后，當(dāng)策略管理器1111解釋性能調(diào)整請求后，指示工作負(fù)荷調(diào)整器1112向主控主機11的主機性能監(jiān)視器1114要求經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管道13回報各從屬主機12資源的性能狀況；最后，由策略管理器1111向用戶應(yīng)用程序或管理員回報性能狀況。上述的策略管理器1111和工作負(fù)荷調(diào)整器1112的技術(shù)細(xì)節(jié)在王彥新等人的申請?zhí)枮?01010183844. 6的專利《通過總線架構(gòu)構(gòu)建虛擬機監(jiān)視器的方法及性能服務(wù)框架》中也有詳細(xì)揭示。本發(fā)明是從基于基礎(chǔ)監(jiān)視工具PMU的角度在以下的實施例中闡述這兩個組件。具體來說，有關(guān)性能的請求或詢問，是從用戶而來，經(jīng)過策略管理器1111進入虛擬化系統(tǒng)。請求大致有以下三類(1)大部分的監(jiān)視數(shù)據(jù)是有關(guān)資源忙閑狀態(tài)，也就是對于CPU、內(nèi)存、10、網(wǎng)絡(luò)等資源的監(jiān)視數(shù)據(jù)，可以從“操作系統(tǒng)的性能指令”獲得。但是要在何時開始，何時結(jié)束監(jiān)視，監(jiān)視事件要如何設(shè)置，則必須由“性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具”(例如PMU)來控制。換句話說，是操作系統(tǒng)性能指令與性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的結(jié)合。(2)另外的監(jiān)視數(shù)據(jù)是有關(guān)資源健康狀態(tài)，也就是有關(guān)緩存和TLB miss的數(shù)據(jù)， 或有關(guān)某資源停止工作的信息。這類數(shù)據(jù)無法從操作系統(tǒng)的性能指令獲得，只能依賴性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具(例如PMU)。也就是說，性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具單獨被使用；(3)混合忙閑狀態(tài)和健康狀態(tài)，譬如進程的監(jiān)視也只能依賴性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具 (例如PMU)，但所得的監(jiān)視數(shù)據(jù)混合了忙閑狀態(tài)和健康狀態(tài)。因此，為了實現(xiàn)上述功能，本發(fā)明具有兩大特征(1)能夠監(jiān)視虛機性能；(2)利用基于硬件的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具(雖然實施例使用PMU作為基礎(chǔ)性能工具，但也可以使用其它非PMU的工具)，包含利用基于時間取樣或基于事件取樣的方法。上述的兩個特征可以從“架構(gòu)”的角度加以闡述，即本發(fā)明包含上、下兩層性能監(jiān)視架構(gòu)。下面對上層架構(gòu)進行概述上層架構(gòu)是一個涵蓋整個“虛擬化系統(tǒng)”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞拿嫦驅(qū)ο蟮臉錉罱Y(jié)構(gòu)類圖，以策略管理器為“始祖”類，被工作負(fù)荷調(diào)整器繼承，工作負(fù)荷調(diào)整器又為主機性能監(jiān)視器繼承，虛機性能監(jiān)視器，主機性能監(jiān)視器最后被系統(tǒng)內(nèi)部、外部資源監(jiān)視器繼承。系統(tǒng)內(nèi)部、外部資源監(jiān)視器利用操作系統(tǒng)性能指令來捕獲數(shù)據(jù)，并利用性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的基于時間和基于事件的監(jiān)視(注意虛機的性能是結(jié)合虛機系統(tǒng)內(nèi)、外部監(jiān)視的數(shù)據(jù)而得的。所以，系統(tǒng)內(nèi)、外部資源監(jiān)視是本發(fā)明的第一大特征，即本發(fā)明的虛擬化系統(tǒng)中包括系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器以及系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器)。請參閱圖lb，圖中示出了上層架構(gòu)類圖，或說是策略管理器1111及其繼承組件的 “面向?qū)ο蟆惫こ填悎D，具體來說，策略管理器1111、工作負(fù)荷調(diào)整器1112和主控主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器1114構(gòu)成了上層構(gòu)架，由圖可知，其中最高層的類是策略管理器1111，每個策略管理器1111是至少一個工作負(fù)荷調(diào)整器1112的集合(以令——表示，靠近 端的是集合，另一端的是集合中的成員)；每個工作負(fù)荷調(diào)整器1112是至少一個主機性能監(jiān)視器1114的集合；每個主機性能監(jiān)視器1114是至少一個資源監(jiān)視器0106(例如用戶空間監(jiān)視器 11141和內(nèi)核空間監(jiān)視器11142)和虛機性能代理11211的集合；最主要的類是主機性能監(jiān)視器1114，它是所有用戶空間監(jiān)視器11141、內(nèi)核空間監(jiān)視器11142和虛機性能代理11211的基類，并分別被系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104以及系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105所繼承(以<——表示，靠近<端的是被繼承類，另一端是繼承類)。由此可見，主機性能監(jiān)視器1114可以是一個集合，可以包含至少一個集合里的成員。主機性能監(jiān)視器1114又是一個監(jiān)視功能的抽象概念，所有繼承這個基類的系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104、系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105等類，或多或少都有同樣的主機監(jiān)視資源性能的功能。而主機性能監(jiān)視器1114這個集合理的成員，也具有這些內(nèi)部外部監(jiān)視功能。請參閱圖2，圖中示出了本發(fā)明之一的策略管理器1111的工作流程圖?？偟膩碚f，策略管理器用于解釋用戶策略請求，列舉CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、10、緩存所要達(dá)成的條件，并將用戶策略請求區(qū)分為高、中、低等級，以及解釋后PMU的事件設(shè)置信息，向工作負(fù)荷調(diào)整器1112傳送策略，并在收集虛擬化系統(tǒng)資源信息后，返回資源地址和狀況； 當(dāng)一個集群中的主控主機11無法滿足該用戶策略請求，策略管理器1111根據(jù)詢問集群的策略，同時或按優(yōu)先次序詢問該集群以外的其它集群中的主控主機的策略管理器1111，以滿足該用戶策略請求；即如果本地集群中沒有滿足請求的資源，策略管理器1111經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管道13通訊(如tcp/ip)向其它集群的主控主機11的策略管理器1111查詢那個集群中有否符合該請求的資源，至于查詢的優(yōu)先順序，或按序或同時查詢，要看策略庫中這方面的策略的規(guī)定，這些規(guī)定涉及集群管理的方式，例如集中式(centralized clusters)，分布式 (distributed clusters)，或混合式(mixed clusters)的管理。策略管理器1111的具體工作流程如下步驟201，進行策略管理器1111的初始化；步驟202，判斷操作是否為接受策略請求；如是，轉(zhuǎn)入步驟203，否則轉(zhuǎn)入步驟 204 ；步驟203，解釋策略請求，列舉CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、10、緩存所要達(dá)成的條件(例如高、 中或低)，然后轉(zhuǎn)入步驟212;步驟204，判斷操作是否為傳達(dá)策略請求；如是，轉(zhuǎn)入步驟205，否則轉(zhuǎn)入步驟 208 ；步驟205，向工作負(fù)荷調(diào)整器1112傳送策略，然后轉(zhuǎn)入步驟206 ；
步驟206，工作負(fù)荷調(diào)整器1112經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管道13通訊(如tcp/ip)向各主機查詢符合該條件的資源，然后轉(zhuǎn)入步驟207 ；步驟207，對符合條件的資源實施策略，然后轉(zhuǎn)入步驟212 ；步驟208，判斷操作是否為回應(yīng)策略請求；如是，轉(zhuǎn)入步驟209，否則轉(zhuǎn)入步驟 213 ；步驟209，判斷工作負(fù)荷調(diào)整器1112回報集群中是否有主機滿足請求；如是，轉(zhuǎn)入步驟211，否則轉(zhuǎn)入步驟210 ；步驟210，策略管理器1111經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管道13通訊(如tcp/ip)向其它集群的主控主機11的策略管理器1111查詢那個集群中有否符合該請求的資源，然后轉(zhuǎn)入步驟212 ；步驟211，返回資源地址和狀況，然后轉(zhuǎn)入步驟212 ；步驟212，正常返回；步驟213，錯誤返回。請參閱圖3a，圖中示出了本發(fā)明之一的工作負(fù)荷調(diào)整器1112的工作流程圖?？偟膩碚f，工作負(fù)荷調(diào)整器1112從策略管理器1111獲得策略請求，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)管道 13收集虛擬化系統(tǒng)中所在的集群內(nèi)各從屬主機12的資源性能數(shù)據(jù)；并且根據(jù)性能數(shù)據(jù)整理集群整體性能，負(fù)責(zé)對各從屬主機12資源進行策略實施，譬如增刪主機，增刪虛機資源， 進行異常發(fā)現(xiàn)和處理。工作負(fù)荷調(diào)整器1112的具體工作流程如下步驟301，工作負(fù)荷調(diào)整器1112初始化，包括啟動監(jiān)視庫1113 ；監(jiān)視庫1113啟動后，(1)工作負(fù)荷調(diào)整器1112將PMU的事件設(shè)置信息適時傳給監(jiān)視庫1113，例如PMC的事件定義設(shè)置以及監(jiān)視時長設(shè)置，以收集資源的信息；(2)所有的監(jiān)視器、監(jiān)視對象、事件都因需要創(chuàng)建，創(chuàng)建時根據(jù)監(jiān)視庫1113已知的設(shè)置信息來設(shè)置PMU ；步驟302，判斷策略是否處理資源調(diào)整請求；如是，轉(zhuǎn)入步驟303，否則轉(zhuǎn)入步驟 308 ；步驟303，判斷操作是否全部主機性能監(jiān)視器1114都問過；如是，轉(zhuǎn)入步驟304，否則轉(zhuǎn)入步驟307 ；步驟304，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)通道13詢問下一個主機的主機性能監(jiān)視器1114，然后轉(zhuǎn)入步驟 305 ；步驟305，判斷是否可以滿足該資源請求；如是，轉(zhuǎn)入步驟306，否則轉(zhuǎn)入步驟 303 ；步驟306，主機性能監(jiān)視器1114處理調(diào)整資源的請求，然后轉(zhuǎn)入步驟303 ；步驟307，在主控主機11上的工作負(fù)荷調(diào)整器1112收集其所關(guān)心的數(shù)據(jù)，整理后了解其它集群中各主機情況和集群整體情況，因而可以回報滿足請求的主機(例如兩臺最空閑的主機)，或回報無主機滿足該資源請求，然而轉(zhuǎn)入步驟318 ；步驟308，判斷策略是否為增加刪除主機；如是，轉(zhuǎn)入步驟309，否則轉(zhuǎn)入步驟 310 ；步驟309，工作負(fù)荷調(diào)整器1112增加/刪除主機，然后轉(zhuǎn)入步驟318 ；步驟310，判斷策略是否為加刪除虛機資源；如是，轉(zhuǎn)入步驟311，否則轉(zhuǎn)入步驟 313 ；
步驟311，工作負(fù)荷調(diào)整器1112經(jīng)主機性能監(jiān)視器1114通知虛機性能代理 11211，然后轉(zhuǎn)入步驟312 ；步驟312，虛機性能代理11211增加/刪除虛機資源，然后轉(zhuǎn)入步驟318 ；步驟313，判斷策略是否為異常發(fā)現(xiàn)和處理；如是，轉(zhuǎn)入步驟314，否則轉(zhuǎn)入步驟 319 ；步驟314，判斷是否某資源從繁忙進入不工作狀態(tài)；如是，轉(zhuǎn)入步驟315，否則重復(fù)步驟314 ；步驟315，虛機性能代理11211發(fā)現(xiàn)虛機資源異常，或主機性能監(jiān)視器1114的用戶部分發(fā)現(xiàn)主機應(yīng)用異常，或內(nèi)核部分發(fā)現(xiàn)內(nèi)核狀態(tài)異常；然后轉(zhuǎn)入步驟316 ；步驟316，經(jīng)主機性能監(jiān)視器1114通知工作負(fù)荷調(diào)整器1112該資源的異常情況， 然后轉(zhuǎn)入步驟317;步驟317，策略管理器1111根據(jù)該異常信息來處理異常情況，然后轉(zhuǎn)入步驟318 ；步驟318，正常返回；步驟319，錯誤返回。請參閱圖3b，圖中示出了本發(fā)明之一的工作負(fù)荷調(diào)整器1112的狀態(tài)圖。工作負(fù)荷調(diào)整器1112收集到的資源性能數(shù)據(jù)用于判斷從屬主機12資源的忙閑狀態(tài)，而狀態(tài)的改變也主動的顯示了發(fā)生異常和恢復(fù)正常的健康情況。工作負(fù)荷調(diào)整器1112 還根據(jù)收集的主控主機11所在的集群中各從屬主機12的性能數(shù)據(jù)整理集群整體性能。主機資源狀態(tài)具體包括資源閑的狀態(tài)31、資源忙的狀態(tài)32和資源不工作的狀態(tài)33。如果性能數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閥值，則狀態(tài)從資源閑變?yōu)橘Y源忙；如果性能數(shù)據(jù)低于閥值，則狀態(tài)從資源忙變?yōu)橘Y源閑；如果狀態(tài)從資源忙變?yōu)橘Y源不工作，則有異常發(fā)生；如果狀態(tài)從資源不工作變?yōu)橘Y源忙，則資源恢復(fù)正常。請參閱圖4，圖中示出了本發(fā)明之一的主機性能監(jiān)視器1114的工作流程圖。總的來說，主機性能監(jiān)視器1114負(fù)責(zé)監(jiān)視用戶空間資源(即應(yīng)用進程)、客戶空間 (即虛機)資源和主機內(nèi)核空間資源，并負(fù)責(zé)主機內(nèi)核空間監(jiān)視器11142的啟動、配置和結(jié)束，其中監(jiān)視用戶空間，即使用系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105，監(jiān)視用戶空間所有進程性能信息；監(jiān)視內(nèi)核空間，即包括啟動、配置和結(jié)束內(nèi)核空間監(jiān)視器11142，并透過系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104，執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視；監(jiān)視客戶空間，即首先，通過Hypervisor內(nèi)部的內(nèi)核串口通道1131，與運行在各虛機1121內(nèi)的虛機性能代理11211互動，從虛機1121取得數(shù)據(jù)，且虛機性能代理11211 通過系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104，監(jiān)視虛擬資源；其次，通過系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105從 Hypervisor監(jiān)視虛機1121，并將該虛機1121作為一個進程，獲得該進程的性能，以配合虛機性能代理11211所得的數(shù)據(jù)，判斷虛機1121是否滿足性能請求。主機性能監(jiān)視器1114的具體工作流程如下步驟401，主機性能監(jiān)視器1114初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟402 ；步驟402，判斷操作是否為監(jiān)視用戶空間；如是，轉(zhuǎn)入步驟403，否則轉(zhuǎn)入步驟 404 ；
步驟0403，進入用戶空間監(jiān)視器11141，每隔一定時間從系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105 收集所關(guān)心的用戶空間所有進程性能信息，然后轉(zhuǎn)入步驟416 ；步驟404，判斷操作是否為管理內(nèi)核空間監(jiān)視器11142 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟405，否則轉(zhuǎn)入步驟406 ； 步驟405，啟動、配置、結(jié)束內(nèi)核空間監(jiān)視器11142，然后轉(zhuǎn)入步驟416 ；步驟406，判斷操作是否為監(jiān)視內(nèi)核空間；如是，轉(zhuǎn)入步驟407，否則轉(zhuǎn)入步驟 408 ；步驟407，利用系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104執(zhí)行內(nèi)核資源CPU、內(nèi)存、10、網(wǎng)絡(luò)、緩存的監(jiān)視，然后轉(zhuǎn)入步驟416;步驟408，判斷操作是否為監(jiān)視本機全部虛機1121資源；如是，轉(zhuǎn)入步驟409，否則轉(zhuǎn)入步驟417 ；步驟409，開始進入內(nèi)核空間監(jiān)視器11142，判斷是否全部虛機性能代理11211都問過；如是，轉(zhuǎn)入步驟415，否則轉(zhuǎn)入步驟410 ；步驟410，經(jīng)由內(nèi)核串口通道1131詢問下一個虛機性能代理11211，然后轉(zhuǎn)入步驟 411 ；步驟411，虛機性能代理11211利用系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104監(jiān)視CPU、內(nèi)存、10、 網(wǎng)絡(luò)等資源，然后轉(zhuǎn)入步驟412 ；步驟412，系統(tǒng)外資源監(jiān)視器105把虛機1121當(dāng)成進程來監(jiān)視，然后轉(zhuǎn)入步驟 413 ；步驟413，綜合虛機1121內(nèi)部與外部的監(jiān)視信息處理調(diào)整資源的請求，然后轉(zhuǎn)入步驟414 ；步驟414，回報本虛機1121是否可以滿足該資源的請求，然后轉(zhuǎn)入步驟409 ；步驟415，主機性能監(jiān)視器1114收集其所關(guān)心的數(shù)據(jù)，整理后了解客戶空間中各虛機1121情況和虛機1121整體情況，因而可以回報滿足請求的虛機1121 (例如兩臺最空閑的虛機1121)，或回報無虛機1121滿足該資源請求，然后轉(zhuǎn)入步驟416 ；步驟0416，正常返回；步驟0417，錯誤返回。請參閱圖5a，圖中示出了本發(fā)明之一的系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104的工作流程圖。本實施例僅以Linux的操作系統(tǒng)性能指令為例，但所監(jiān)視的Hypervisor操作系統(tǒng)可以是其它操作系統(tǒng)，例如IBM AIX、z-0S或太陽的SunOS。系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104提供了 CPU、內(nèi)存、10、網(wǎng)絡(luò)、緩存的性能數(shù)據(jù)。它提供了主機內(nèi)核空間的監(jiān)視以及虛機性能代理 11211對虛機1121內(nèi)部的監(jiān)視。對PMU而言，差別是虛機性能代理11211無法使用內(nèi)核級別的取樣和內(nèi)核級別的多事件的事件集(event set)。由于非內(nèi)核級別的監(jiān)視會有較大的資源消耗(例如較多的內(nèi)容交換，即context switch)，這對虛機1121的監(jiān)視精確度有影響。系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104是基于性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具按時間提取兩次相對性能數(shù)據(jù)相減而得的；系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104監(jiān)視的虛擬資源包括CPU資源、內(nèi)存資源、IO資源、緩存資源和網(wǎng)絡(luò)資源，其中CPU資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的CPU用來處理用戶狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU用來處理內(nèi)核狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU空閑的時間總數(shù)、CPU處理的硬中斷總數(shù)和 CPU處理的軟中斷總數(shù)；內(nèi)存資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的全部內(nèi)存、自由內(nèi)存、共享內(nèi)存和緩沖內(nèi)存的信息；IO資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的一個或多個進程的IO讀寫量；緩存資源包括通過所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具取得的緩存、TLB miss和hit的數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)中的網(wǎng)絡(luò)流量。系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104的具體工作流程如下步驟501，系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器104初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟502 ；步驟502，判斷操作是否為監(jiān)視CPU ；如是，轉(zhuǎn)入步驟503，否則轉(zhuǎn)入步驟506 ；步驟503，設(shè)定監(jiān)視起始時間Tl，從Cpu_uSage_State取得CPU用來處理用戶狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU用來處理內(nèi)核狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU空閑的時間總數(shù)、CPU處理的硬中斷總數(shù)和CPU處理的軟中斷總數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟504 ；步驟504，判斷是否已達(dá)監(jiān)視終結(jié)時間T2 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟0505，否則重復(fù)步驟 504 ；步驟505，取得監(jiān)視終結(jié)時間T2的相對數(shù)據(jù)，將監(jiān)視終結(jié)時間T2的數(shù)據(jù)減去監(jiān)視起始時間Tl的數(shù)據(jù)，就可以得到在監(jiān)視起始時間Tl —監(jiān)視終結(jié)時間T2這段時間內(nèi)CPU耗在各類進程上的時間數(shù)以及收到的軟中斷、硬中斷數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟518 ；步驟506，判斷操作是否為監(jiān)視內(nèi)存；如是，轉(zhuǎn)入步驟507，否則轉(zhuǎn)入步驟510 ；步驟507，設(shè)定監(jiān)視起始時間Tl，從sysinfo取得各種內(nèi)存totalram、freeram、 sharedram, bufferram等等的信息以及一些關(guān)于進程的信息，然后轉(zhuǎn)入步驟518 ；步驟508，判斷是否已達(dá)監(jiān)視終結(jié)時間T2 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟509，否則轉(zhuǎn)入步驟 508 ；步驟509，取得監(jiān)視終結(jié)時間T2的相對數(shù)據(jù)，將監(jiān)視終結(jié)時間T2的數(shù)據(jù)減去監(jiān)視起始時間Tl的數(shù)據(jù)，就可以得到在監(jiān)視起始時間Tl —監(jiān)視終結(jié)時間T2這段時間內(nèi)內(nèi)存的使用情況，然后轉(zhuǎn)入步驟518;步驟510，判斷操作是否監(jiān)視IO ；如是，轉(zhuǎn)入步驟509，否則轉(zhuǎn)入步驟513 ；步驟511，監(jiān)視10，然后轉(zhuǎn)入步驟512 ；步驟512，每隔一定時間，收集一個或多個進程的IO讀寫量，加以匯總，然后轉(zhuǎn)入步驟518 ；步驟513，判斷操作是否監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)；如是，轉(zhuǎn)入步驟514，否則轉(zhuǎn)入步驟516 ；步驟514，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，然后轉(zhuǎn)入步驟515 ；步驟515，每隔一定時間，解釋Linux指令netstat中TCPEXT的網(wǎng)絡(luò)流量，加以匯總，然后轉(zhuǎn)入步驟518 ；步驟516，判斷操作是否監(jiān)視緩存；如是，轉(zhuǎn)入步驟0517，否則轉(zhuǎn)入步驟519 ；步驟517，透過PMU工具接口取得監(jiān)視緩存結(jié)果，然后轉(zhuǎn)入步驟518 ；步驟518，正常返回；步驟519，錯誤返回。請參閱圖5b，圖中示出了本發(fā)明之一的系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105的工作流程圖。
本實施例僅以Linux的操作系統(tǒng)性能指令為例，但所監(jiān)視的Hypervisor操作系統(tǒng)可以是其它操作系統(tǒng)，例如IBM AIX.z-OS或太陽的SunOS。系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105提供了用戶空間和客戶空間的性能數(shù)據(jù)；具體來說，它提供了 (1)主機用戶空間的監(jiān)視，主要是監(jiān)視運行在用戶空間的進程。舉例來說，使用 PMU的基礎(chǔ)監(jiān)視工具可以取得每個進程CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)、和TLB miss數(shù)據(jù)。(2)把虛機當(dāng)成一個進程，從外部監(jiān)視，也就是對客戶空間的監(jiān)視。舉例來說，QEMU 是一種Hypervisor的仿真器，它使用軟件仿真各種CPU (例如x86mainstone)主板。因此， 有的操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)是將虛擬機代碼運行在QEMU仿真器上，而QEMU又可以是在Linux 上運行的一個進程。所以，監(jiān)視所有(QEMU+虛擬機)的進程，取得進程在用戶空間的CPU 使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)，并觀察虛機的CPU運行數(shù)據(jù)是否超過所述閥值， 以使用操作系統(tǒng)其它指令對該虛機的CPU占用率加以控制，也就是對客戶空間的監(jiān)視。上述虛擬機監(jiān)視，較為簡單，但對于Linux的KVM，QEMU的運行還要涉及客戶空間和內(nèi)核空間的切換，因此要求監(jiān)視數(shù)據(jù)的精確就更復(fù)雜。對于PMU，從外部來監(jiān)視虛機，依然可以使用內(nèi)核級別的取樣和內(nèi)核級別的事件集。而在得知虛擬機運行時超過某個CPU百分比閥值時，還可以用Linux的指令cgroup對該虛機的運行加以限制，這可用來彌補虛機代理不能從內(nèi)部監(jiān)視看到全局的缺陷。系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105是基于性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具按時間提取兩次相對性能數(shù)據(jù)相減而得的；系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105的具體工作流程如下步驟520，系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器105初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟521 ；步驟521，判斷操作是否為監(jiān)視用戶空間；如是，轉(zhuǎn)入步驟522，否則轉(zhuǎn)入步驟 525 ；步驟522，設(shè)定監(jiān)視起始時間Tl，使用PMU工具的API (應(yīng)用程序編程接口)“perf monitor-e cpu，cache, tlb_missing-pid target” 取得進程的 CPU 使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)入步驟523 ；步驟523，判斷是否已達(dá)監(jiān)視終結(jié)時間T2 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟524，否則重復(fù)步驟 523 ；步驟524，取得監(jiān)視終結(jié)時間T2的相對數(shù)據(jù)，將監(jiān)視終結(jié)時間T2的數(shù)據(jù)減去監(jiān)視起始時間Tl的數(shù)據(jù)，就可以得到在監(jiān)視起始時間Tl —監(jiān)視終結(jié)時間T2這段時間內(nèi)每個進程的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)入步驟529 ；步驟525，判斷操作是否為監(jiān)視客戶空間；如是，轉(zhuǎn)入步驟0526，否則進行步驟 0530 ；步驟0526，設(shè)定監(jiān)視起始時間Tl，使用PMU工具的API :“perfmonitor-e cpu, cache, tlb_missing-pid target”取得(QEMU+虛擬機)進程的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)入步驟527 ；步驟527，判斷是否已達(dá)監(jiān)視終結(jié)時間T2 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟528，否則重復(fù)步驟 527 ；步驟528，取得監(jiān)視終結(jié)時間T2的相對數(shù)據(jù)，將監(jiān)視終結(jié)時間T2的數(shù)據(jù)減去監(jiān)視起始時間Tl的數(shù)據(jù)，就可以得到在監(jiān)視起始時間Tl —監(jiān)視終結(jié)時間T2這段時間內(nèi)每個 (QEMU+虛機)進程的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)；
步驟529，正常返回；步驟530，錯誤返回。下面對下層架構(gòu)進行概述下層架構(gòu)僅在單獨主機上實施。下層架構(gòu)是一個面向?qū)ο蟮臉錉罱Y(jié)構(gòu)，“始祖”對象是“監(jiān)視庫”，其它的子孫對象由此繼承，按序為監(jiān)視器、主機性能監(jiān)視器、系統(tǒng)內(nèi)、外部資源監(jiān)視器。監(jiān)視器也是一個集合類，包含至少一個監(jiān)視對象，而一個監(jiān)視對象又包含至少一個事件。事件，可以基于事件取樣和基于時間取樣從性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具取得資源的性能數(shù)據(jù)，并且使用以下六種方法監(jiān)視監(jiān)視基于一次事件、監(jiān)視基于 η次事件、監(jiān)視基于事件概率、監(jiān)視基于某時間內(nèi)的事件數(shù)、監(jiān)視基于η種事件和監(jiān)視基于資源使用率。所以，事件的細(xì)節(jié)是本發(fā)明的另一大特征。請參閱圖6，圖中示出了下層架構(gòu)類圖，或說是監(jiān)視庫及其繼承組件的“面向?qū)ο蟆?工程類圖。具體來說，監(jiān)視庫1113及其繼承組件以及主控主機11內(nèi)的主機性能監(jiān)視器1114 構(gòu)成一下層構(gòu)架，由圖可知，其中監(jiān)視庫1113為最高層的類，其繼承組件為監(jiān)視器602 ；監(jiān)視器602是最主要的類，它是所有監(jiān)視器的基類，被主機性能監(jiān)視器1114所繼承(以<——表示，靠近<端的是被繼承類，另一端是繼承類)；每個監(jiān)視器602是至少一個監(jiān)視對象604的集合(以令——表示，靠近 端的是集合，另一端的是集合中的成員)；每個監(jiān)視對象604是至少一個事件605的集合，即包含一個或者多個事件605 ；每個事件605表示一個原子的監(jiān)視事件。由此可見，監(jiān)視器602可以是一個監(jiān)視功能的抽象概念，所有繼承這個基類的主機性能監(jiān)視器1114、虛機性能代理11211等類，或多或少都有同樣的監(jiān)視資源性能的功能， 且監(jiān)視器602又是一個集合，可以包含至少一個集合里的成員。請參閱圖7，圖中示出了本發(fā)明之一的監(jiān)視庫1113的工作流程圖?？偟膩碚f，監(jiān)視庫1113負(fù)責(zé)啟動所有監(jiān)視進程，為所有要監(jiān)視資源的進程都創(chuàng)建一個監(jiān)視器602，并將監(jiān)視器602加載在監(jiān)視庫1113中。當(dāng)監(jiān)視庫1113進程開始時，為所有的監(jiān)視器602將性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具可以監(jiān)視的資源分解成為可以監(jiān)視的原子資源，然后進行監(jiān)視，并把資源監(jiān)視信息分派給各個監(jiān)視器602。監(jiān)視庫1113也負(fù)責(zé)停止所有監(jiān)視進程，也就是刪除所有監(jiān)視器602，或啟動個別監(jiān)視器602，或刪除個別監(jiān)視器602。當(dāng)性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具(即PMU)監(jiān)測到CPU有溢出中斷發(fā)生時，PMU將異常情況通知監(jiān)視器602。監(jiān)視庫1113的具體工作流程如下步驟701，監(jiān)視庫1113初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟702 ；步驟702，判斷操作是否為監(jiān)視進程開始運行；如是，轉(zhuǎn)入步驟703，否則轉(zhuǎn)入步驟 705 ；步驟703，為所有要監(jiān)視資源的進程都創(chuàng)建一個監(jiān)視器602加載在該庫中，然后轉(zhuǎn)入步驟704 ；步驟704，監(jiān)視庫1113進程開始，所有監(jiān)視器602都分解性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具可以監(jiān)視的原子資源，然后進行監(jiān)視，并把資源監(jiān)視信息分派給各個監(jiān)視器602，然后轉(zhuǎn)入步驟 722 ；步驟705，判斷操作是否為監(jiān)視總進程停止運行；如是，轉(zhuǎn)入步驟706，否則轉(zhuǎn)入步驟 711 ；步驟706，判斷是否所有監(jiān)視器602輪循完畢；如是，轉(zhuǎn)入步驟707，否則轉(zhuǎn)入步驟 708 ；步驟707，監(jiān)視庫1113進程停止，然后轉(zhuǎn)入步驟722 ；步驟708，進入下一個監(jiān)視器602，然后轉(zhuǎn)入步驟709 ；步驟709，結(jié)束監(jiān)視該監(jiān)視器602所有監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟710 ；步驟710，刪除該監(jiān)視器602，然后轉(zhuǎn)入步驟706 ；步驟711，判斷操作是否為添加監(jiān)視器；如是，轉(zhuǎn)入步驟712，否則轉(zhuǎn)入步驟713 ；步驟712，添加監(jiān)視器602，然后轉(zhuǎn)入步驟722 ；步驟713，判斷操作是否刪除監(jiān)視器602 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟714，否則轉(zhuǎn)入步驟719 ；步驟714，判斷是否所有監(jiān)視對象604輪循完畢；如是，轉(zhuǎn)入步驟715，否則轉(zhuǎn)入步驟 716 ；步驟715，刪除監(jiān)視器602，然后轉(zhuǎn)入步驟722 ；步驟716，進入下一個監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟717 ；步驟717，結(jié)束該監(jiān)視監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟718 ；步驟718，刪除該監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟714 ；步驟719，判斷操作是否通知監(jiān)視器602 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟720，否則轉(zhuǎn)入步驟723 ；步驟720，PMU有溢出中斷發(fā)生，然后轉(zhuǎn)入步驟721 ；步驟721，PMU通知監(jiān)視器602該資源的異常情況，然后轉(zhuǎn)入步驟722 ；步驟722，正常返回；步驟723，錯誤返回。請參閱圖8，圖中示出了本發(fā)明之一的監(jiān)視器602的工作流程圖?？偟膩碚f，監(jiān)視器602是一個抽象概念，具有多個監(jiān)視的基本功能，適用于主機性能監(jiān)視器1114、虛機性能代理11211、用戶空間監(jiān)視器11141、內(nèi)核空間監(jiān)視器11142。這些基本功能包含保存設(shè)置、載入設(shè)置、添加監(jiān)視器602的監(jiān)視對象604、刪除監(jiān)視器602的監(jiān)視對象604、開始監(jiān)視所有監(jiān)視對象604、結(jié)束監(jiān)視所有監(jiān)視對象604、保存監(jiān)視數(shù)據(jù)和刷新監(jiān)視數(shù)據(jù)。監(jiān)視器602的具體工作流程如下步驟801，監(jiān)視器602初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟802 ；步驟802，判斷操作是否為保存設(shè)置；如是，轉(zhuǎn)入步驟803，否則轉(zhuǎn)入步驟805 ；步驟803，收集當(dāng)前設(shè)置信息，然后轉(zhuǎn)入步驟804 ；步驟804，寫入設(shè)置文件，然后轉(zhuǎn)入步驟826 ；步驟805，判斷操作是否為載入設(shè)置；如是，轉(zhuǎn)入步驟0806，否則轉(zhuǎn)入步驟807 ；步驟806，讀入設(shè)置文件，加載這些設(shè)置，然后轉(zhuǎn)入步驟826 ；步驟807，判斷操作是否為添加監(jiān)視器602的監(jiān)視對象604 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟808， 否則轉(zhuǎn)入步驟811 ；步驟808，判斷監(jiān)視器602是否已存在；如是，轉(zhuǎn)入步驟809，否則轉(zhuǎn)入步驟810 ；步驟809，添加該監(jiān)視器602的監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟826 ；步驟810，錯誤返回；
步驟811，判斷操作是否為刪除監(jiān)視器602的監(jiān)視對象604 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟812， 否則轉(zhuǎn)入步驟814;步驟812，判斷監(jiān)視器602是否已存在；如是，轉(zhuǎn)入步驟813，否則轉(zhuǎn)入步驟810 ；步驟813，刪除監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟826 ；步驟814，判斷操作是否開始監(jiān)視所有監(jiān)視對象604 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟815，否則轉(zhuǎn)入步驟817 ；步驟815，判斷是否全部監(jiān)視對象604都輪循完畢；如是，轉(zhuǎn)入步驟826，否則轉(zhuǎn)入步驟816 ；步驟816，開始該監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟815 ；步驟817，判斷操作是否結(jié)束監(jiān)視所有監(jiān)視對象604 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟818，否則轉(zhuǎn)入步驟820 ；步驟818，判斷是否全部監(jiān)視對象604都輪循完畢；如是，轉(zhuǎn)入步驟826，否則轉(zhuǎn)入步驟819 ；步驟819，結(jié)束該監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟818 ；步驟820，判斷操作是否保存監(jiān)視數(shù)據(jù)；如是，轉(zhuǎn)入步驟821，否則轉(zhuǎn)入步驟823 ；步驟821，判斷是否保存數(shù)據(jù)時間已到；如是，轉(zhuǎn)入步驟822，否則重復(fù)步驟821 ；步驟822，將監(jiān)視信息寫入文件，然后轉(zhuǎn)入步驟826 ；步驟823，判斷操作是否刷新監(jiān)視數(shù)據(jù)；如是，轉(zhuǎn)入步驟824，否則進行步驟827 ；步驟824，判斷是否刷新間隔已到；如是，轉(zhuǎn)入步驟825，否則重復(fù)步驟824 ；步驟825，讀入最新監(jiān)視信息，然后轉(zhuǎn)入步驟826 ；步驟826，正常返回；步驟827，錯誤返回。請參閱圖9，圖中示出了本發(fā)明之一的監(jiān)視對象604的工作流程圖。總的來說，監(jiān)視對象604的最重要的基本功能是創(chuàng)建監(jiān)視對象604，創(chuàng)建時，根據(jù)配置文件的配置創(chuàng)建監(jiān)視對象604 ；該配置文件包含性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具能夠監(jiān)對象， 例如CPU、內(nèi)存和緩存等等；監(jiān)視對象604的其它的基本功能包括添加監(jiān)視對象604、刪除監(jiān)視對象604和釋放監(jiān)視對象。監(jiān)視對象604的具體工作流程如下步驟901，監(jiān)視對象604初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟902 ；步驟902，判斷操作是否創(chuàng)建監(jiān)視對象604 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟903，否則轉(zhuǎn)入步驟 0907 ；步驟903，判斷是否全部默認(rèn)事件605都輪循過；如是，轉(zhuǎn)入步驟904，否則轉(zhuǎn)入步驟 906 ；步驟904，進入下一個事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟905 ；步驟905，添加事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟903 ；步驟906，根據(jù)配置文件的配置創(chuàng)建監(jiān)視對象604 ；該配置文件包含性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具能夠監(jiān)視的對象，例如CPU、內(nèi)存和緩存等等，然后轉(zhuǎn)入步驟917 ；步驟907，判斷操作是否添加事件605 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟908，否則轉(zhuǎn)入步驟910 ；步驟908，取得事件605類型和數(shù)值，然后轉(zhuǎn)入步驟909 ；
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步驟909，創(chuàng)建事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟917 ；步驟910，判斷操作是否刪除事件605 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟911，否則轉(zhuǎn)入步驟912 ；步驟911，刪除事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟917 ；步驟912，判斷操作是否釋放監(jiān)視對象604 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟913，否則轉(zhuǎn)入步驟 918 ；步驟913，判斷是否全部事件605都已刪除；如是，轉(zhuǎn)入步驟916，否則轉(zhuǎn)入步驟 914 ；步驟914，進入下一個事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟915 ；步驟915，刪除該事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟913 ；步驟916，釋放監(jiān)視對象604，然后轉(zhuǎn)入步驟917 ；步驟917，正常返回；步驟918，錯誤返回。請參閱圖10，圖中示出了本發(fā)明之一的事件605的執(zhí)行流程圖?？偟膩碚f，監(jiān)視器602使用了基于事件605、基于時間取樣的6種方法(1)基于一次事件605 將PMD閥值設(shè)為最大值減1，如果達(dá)到此值，會觸發(fā)監(jiān)視器 602上報。(2)基于η次事件605 將PMD閥值設(shè)為最大值減η，，其中，η為大于1的自然數(shù)， 如果達(dá)到此值，會觸發(fā)監(jiān)視器602上報。(3)基于事件605概率將PMD閥值設(shè)為最大值減η個事件的隨機數(shù)，如果達(dá)到此值，會觸發(fā)監(jiān)視器602上報。(4)基于某時間內(nèi)的事件數(shù)累計向CPU觸發(fā)的事件數(shù)，直到時鐘達(dá)到某一特定時段，然后回報各時段的總共事件數(shù)。(5)基于多種事件605(假設(shè)有η種事件)在時段1里累計第1種事件的數(shù)目，...，在時段η里累計第η種事件的數(shù)目，在時段η+1里累計第1種事件的數(shù)目，...，在時段2η里累計第η種事件的數(shù)目，在時段(m-1) X η+1里累計第1種事件的數(shù)目，...，在時段mXη里累計第η種事件的數(shù)目，直到時段mXη達(dá)到統(tǒng)計時間，然后把第1種事件在各時段的數(shù)目總和乘以η，...，第η種事件在各時段的數(shù)目總和乘以η，最后，回報所得的各種事件的結(jié)果數(shù)目。(6)基于資源使用率若N是統(tǒng)計指令總數(shù)，回報時間Tl和Τ2之間的使用率=N/ ((T2-T1)XCPU被中斷的次數(shù))。事件605的具體執(zhí)行流程如下步驟1001，事件605初始化，然后轉(zhuǎn)入步驟1002 ；步驟1002，判斷操作是否監(jiān)視基于一次事件605 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟1003，否則轉(zhuǎn)入步驟1004 ；步驟1003，PMD閥值=最大值_1，然后轉(zhuǎn)入步驟1008 ；步驟1004，判斷操作是否監(jiān)視基于η次事件605 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟1005，否則轉(zhuǎn)入步驟1006 ；步驟1005，PMD閥值=最大值_η，然后轉(zhuǎn)入步驟1008 ；步驟1006，判斷操作是否監(jiān)視基于事件605概率；如是，轉(zhuǎn)入步驟1007，否則轉(zhuǎn)入步驟1009 ；步驟1007，PMD閥值=最大值_n個事件的隨機數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟1008 ；步驟1008，當(dāng)PMD變數(shù)值達(dá)到PMD閥值，PMD向CPU觸發(fā)事件，然后轉(zhuǎn)入步驟1021 ；步驟1009，判斷操作是否監(jiān)視基于某時間內(nèi)的事件數(shù)；如是，轉(zhuǎn)入步驟1010，否則轉(zhuǎn)入步驟1012 ；步驟1010，統(tǒng)計PMD向CPU觸發(fā)的事件數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟1011 ；步驟1011，時鐘向CPU觸發(fā)事件605，匯報各時段總共事件數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟 1021 ；步驟1012，判斷操作是否監(jiān)視基于多種事件605 ；如是，轉(zhuǎn)入步驟1013，否則轉(zhuǎn)入步驟1018 ；步驟1013，在各時段η里，PMD統(tǒng)計向CPU觸發(fā)的事件605的η的數(shù)目，然后轉(zhuǎn)入步驟1014 ；步驟1014，時鐘向CPU觸發(fā)事件605，然后轉(zhuǎn)入步驟1015 ；步驟1015，判斷全部事件605種類η是否都已輪循過；如是，轉(zhuǎn)入步驟1016，否則轉(zhuǎn)入步驟1017 ；步驟1016，各類事件605MUX總數(shù)乘以事件605類別總數(shù)，再匯報各類事件605乘了類別總數(shù)以后的數(shù)目，然后轉(zhuǎn)入步驟1021 ；步驟1017，計算第η類事件在各時段事件605MUX總數(shù)，然后轉(zhuǎn)入步驟1015 ；步驟1018，判斷操作是否監(jiān)視基于使用率；如是，轉(zhuǎn)入步驟1019，否則進行步驟 1022 ；步驟1019，若N是統(tǒng)計指令總數(shù)，時間Tl和Τ2之間的使用率=N/((T2_T1) XCPU 被中斷的次數(shù))，然后轉(zhuǎn)入步驟1020 ；步驟1020，回報使用率，然后轉(zhuǎn)入步驟1021 ；步驟1021，正常返回；步驟1022，錯誤返回。在實際的部署環(huán)境中，本發(fā)明所述虛擬化系統(tǒng)性能監(jiān)視方法并未限定虛擬機所使用的是任何商用Hypervisor，包括運軟公司的TVM，思杰的Xen，威睿的ESX等等；虛擬操作系統(tǒng)則可以是Windows，Linux，Android，和其它手機虛擬機。另外，雖然本發(fā)明的虛擬化系統(tǒng)性能監(jiān)視方法，在實施例的說明中用了運行在x86架構(gòu)上的基礎(chǔ)性能監(jiān)視工具PMUJfi 本方法也涵蓋其它運行在x86架構(gòu)上的基礎(chǔ)性能監(jiān)視工具，甚至非x86的硬件架構(gòu)(例如 IBM，太陽等)。根據(jù)上述流程的描述可以得出，采用以上虛擬化系統(tǒng)性能監(jiān)視方法，一方面為企業(yè)的私有云提供了監(jiān)視資源性能的技術(shù)，該技術(shù)是在硬件的基礎(chǔ)上，提供性能和事件數(shù)據(jù)， 讓管理員可因理解整體虛擬化系統(tǒng)的忙閑狀況而做出工作負(fù)荷調(diào)整，或由上層應(yīng)用調(diào)度本方法的應(yīng)用接口，實現(xiàn)負(fù)荷調(diào)整的自動化；另一方面，公有云的云供應(yīng)商也可以利用管理員手動和應(yīng)用自動的上述手段來使用本發(fā)明，且不受限于多房客、多數(shù)據(jù)中心、大幅員地域的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(例如分布式或集中式聯(lián)邦)。綜上所述，本發(fā)明結(jié)合了基于硬件的基礎(chǔ)性能監(jiān)視工具和運行在各服務(wù)器上的虛擬機性能代理、主機性能監(jiān)視器，提供了一種虛擬化系統(tǒng)的性能監(jiān)視的架構(gòu)和方法。本發(fā)明能夠監(jiān)視虛機性能、能夠基于時間取樣、基于事件取樣或兩種混合方式，為虛擬化系統(tǒng)開創(chuàng)了新的性能監(jiān)視方法。 以上結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述架構(gòu)包括至少一個主控主機，所述每個主控主機包括用戶空間組件、客戶空間組件、內(nèi)核空間組件和硬件，其中，所述用戶空間組件包括依次連接的策略管理器、工作負(fù)荷調(diào)整器、監(jiān)視庫和主機性能監(jiān)視器，所述主機性能監(jiān)視器還與工作負(fù)荷調(diào)整器連接，且該主機性能監(jiān)視器包括用戶空間監(jiān)視器和內(nèi)核空間監(jiān)視器；所述客戶空間組件包括至少一個通過內(nèi)核串口通道與所述主機性能監(jiān)視器連接的虛機，且所述虛機包括用于收集虛機資源的性能的虛機性能代理；所述內(nèi)核空間組件包括依次與所述監(jiān)視庫連接的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具應(yīng)用接口和性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具核心代碼模塊，還包括任務(wù)調(diào)度器、內(nèi)存管理器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動，且所述網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動與所述工作負(fù)荷調(diào)整器連接；所述硬件支持外圍的性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具，該硬件包括與所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具核心代碼模塊連接的PMU、分別與該PMU連接的PMD和PMC，還包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡和硬盤，且所述網(wǎng)卡與所述網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述架構(gòu)還包括至少一個從屬主機，所述每個主控主機通過網(wǎng)絡(luò)管道與所述至少一個從屬主機連接，以形成一個集群，所述多個主控主機與其各自的從屬主機形成多個集群，且所述集群與集群之間通過集中式、分布式或混合式通訊方式通訊；所述從屬主機包括所述主機性能監(jiān)視器，且該從屬主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器與所述主控主機內(nèi)的網(wǎng)卡連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述虛擬化系統(tǒng)包括系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器以及系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器；所述策略管理器、 工作負(fù)荷調(diào)整器和所述主控主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器構(gòu)成一上層構(gòu)架，其中所述每個策略管理器是至少一個工作負(fù)荷調(diào)整器的集合，所述每個工作負(fù)荷調(diào)整器是至少一個主機性能監(jiān)視器的集合，所述每個主機性能監(jiān)視器是至少一個所述虛機性能代理的集合，也是所述用戶空間監(jiān)視器和內(nèi)核空間監(jiān)視器的集合，且所述主機性能監(jiān)視器分別被所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器以及系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器所繼承。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述策略管理器用于解釋用戶策略請求，列舉CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、10、緩存所要達(dá)成的條件，并將所述用戶策略請求區(qū)分為高、中、低等級；當(dāng)一個集群中的主控主機無法滿足該用戶策略請求時，所述策略管理器根據(jù)詢問集群的策略，同時或按優(yōu)先次序詢問該集群以外的其它集群中的主控主機的策略管理器，以滿足該用戶策略請求。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述主控主機中的工作負(fù)荷調(diào)整器從所述策略管理器獲得策略請求，經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)管道收集該主控主機所在的集群中各從屬主機的資源性能數(shù)據(jù)，根據(jù)所述性能數(shù)據(jù)整理集群整體性能，并負(fù)責(zé)對各從屬主機資源進行策略實施；所述工作負(fù)荷調(diào)整器收集到的資源性能數(shù)據(jù)用于判斷所述從屬主機資源的忙閑狀態(tài)， 即如果所述性能數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閥值，則狀態(tài)從資源閑變?yōu)橘Y源忙；如果所述性能數(shù)據(jù)低于所述閥值，則狀態(tài)從資源忙變?yōu)橘Y源閑；如果狀態(tài)從資源忙變?yōu)橘Y源不工作，則有異常發(fā)生；如果狀態(tài)從資源不工作變?yōu)橘Y源忙，則資源恢復(fù)正常。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述主機性能監(jiān)視器用于監(jiān)視用戶空間、內(nèi)核空間和客戶空間，其中監(jiān)視用戶空間，即使用所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器，監(jiān)視用戶空間所有進程性能信息；監(jiān)視內(nèi)核空間，即包括啟動、配置和結(jié)束所述內(nèi)核空間監(jiān)視器，并透過所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器，執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視；監(jiān)視客戶空間，即首先，通過所述內(nèi)核串口通道，與運行在所述各虛機內(nèi)的虛機性能代理互動，從所述虛機取得數(shù)據(jù)，且所述虛機性能代理通過所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器，監(jiān)視虛擬資源；其次，通過所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器監(jiān)視虛機，并將該虛機作為一個進程，獲得該進程的性能，以配合所述虛機性能代理所得的數(shù)據(jù)，判斷所述虛機是否滿足性能請求。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器是基于性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具按時間提取兩次相對性能數(shù)據(jù)相減而得的；所述系統(tǒng)內(nèi)部資源監(jiān)視器監(jiān)視的虛擬資源包括CPU資源、內(nèi)存資源、IO資源、緩存資源和網(wǎng)絡(luò)資源，其中所述CPU資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的CPU用來處理用戶狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU用來處理內(nèi)核狀態(tài)進程的時間總數(shù)、CPU空閑的時間總數(shù)、CPU處理的硬中斷總數(shù)和 CPU處理的軟中斷總數(shù)；所述內(nèi)存資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的全部內(nèi)存、自由內(nèi)存、共享內(nèi)存和緩沖內(nèi)存的信息；所述IO資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的一個或多個進程的IO讀寫量；所述緩存資源包括通過所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具取得的緩存、TLB miss和hit的數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡(luò)資源包括通過操作系統(tǒng)性能指令取得的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)中的網(wǎng)絡(luò)流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器是基于性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具按時間提取兩次相對性能數(shù)據(jù)相減而得的；所述系統(tǒng)外部資源監(jiān)視器監(jiān)視的空間包括用戶空間和客戶空間，其中監(jiān)視用戶空間包括通過操作系統(tǒng)性能指令，取得所述進程在用戶空間的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)；監(jiān)視客戶空間包括通過操作系統(tǒng)性能指令，取得所述進程在用戶空間的CPU使用數(shù)據(jù)、緩存使用數(shù)據(jù)和TLB miss數(shù)據(jù)，并觀察所述虛機的CPU運行數(shù)據(jù)是否超過所述閥值，以使用操作系統(tǒng)其它指令對該虛機的CPU占用率加以控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述架構(gòu)還包括所述監(jiān)視庫的繼承組件，所述監(jiān)視庫及其繼承組件以及所述主控主機內(nèi)的主機性能監(jiān)視器構(gòu)成一下層構(gòu)架，其中所述監(jiān)視庫為最高層的類，其繼承組件為監(jiān)視器，所述監(jiān)視器被所述主機性能監(jiān)視器所繼承，且該主機性能監(jiān)視器分別被所述內(nèi)核空間監(jiān)視器、用戶空間監(jiān)視器和虛機性能代理所繼承；所述每個監(jiān)視器是至少一個監(jiān)視對象的集合，所述每個監(jiān)視對象是至少一個事件的集合，所述每個事件表示一個原子的監(jiān)視事件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述監(jiān)視庫用于為所有要監(jiān)視資源的進程都創(chuàng)建一個監(jiān)視器，并將該監(jiān)視器加載在監(jiān)視庫中；當(dāng)所述監(jiān)視庫進程開始時，為所有的監(jiān)視器將所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具可以監(jiān)視的資源分解成為原子資源，然后進行監(jiān)視，并把資源監(jiān)視信息分派給所述各個監(jiān)視器；當(dāng)所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具監(jiān)測到CPU有中斷溢出，則將異常情況通知所述監(jiān)視器；所述監(jiān)視庫還用于增加或刪除監(jiān)視器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述監(jiān)視器用于保存設(shè)置、載入設(shè)置，增加或刪除所述監(jiān)視對象，開始或停止所述監(jiān)視對象以及刷新、保存監(jiān)視信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，所述監(jiān)視對象根據(jù)配置文件的配置創(chuàng)建，且該配置文件包括所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具能夠監(jiān)視的對象。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)，其特征在于，如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于一次事件進行監(jiān)視的，則該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的閥值=最大值-1 ；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于η次事件進行監(jiān)視的，則該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的閥值=最大值-η，其中，η為大于1的自然數(shù)；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于事件概率進行監(jiān)視的，則該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具的閥值=最大值_η個事件的隨機數(shù)；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于某時間內(nèi)的事件數(shù)進行監(jiān)視的，則統(tǒng)計該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具向CPU觸發(fā)的事件數(shù)，當(dāng)時鐘向CPU觸發(fā)事件，則回報各時段總共事件數(shù)；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于η種事件進行監(jiān)視的，則在各時段i里(i = 1，... η)，該性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具統(tǒng)計向CPU觸發(fā)的事件i的數(shù)目，且同種事件在各時段的總和乘以η即為需要回報的結(jié)果；如果所述性能監(jiān)視基礎(chǔ)工具是基于資源使用率進行監(jiān)視的，則時間T 1和時間Τ2之間的使用率=N/((T2-T1) XCPU被中斷的次數(shù))，其中，N是統(tǒng)計指令總數(shù)。
14.一種基于權(quán)利要求1所述的基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)的監(jiān)視方法，其特征在于，該方法包括以下步驟首先，管理員通過圖形界面或用戶應(yīng)用程序通過所述性能監(jiān)視器應(yīng)用接口，向所述策略管理器做性能調(diào)整請求；然后，當(dāng)所述策略管理器解釋所述性能調(diào)整請求后，指示所述工作負(fù)荷調(diào)整器向所述主控主機的主機性能監(jiān)視器要求經(jīng)過所述網(wǎng)絡(luò)管道回報所述各從屬主機資源的性能狀況；最后，由所述策略管理器向所述用戶應(yīng)用程序或管理員回報性能狀況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于硬件基礎(chǔ)工具監(jiān)視虛擬化系統(tǒng)性能的架構(gòu)及方法，其中，所述架構(gòu)包括至少一個主控主機，所述每個主控主機包括用戶空間組件、客戶空間組件、內(nèi)核空間組件和硬件，所述用戶空間組件包括依次連接的策略管理器、工作負(fù)荷調(diào)整器、監(jiān)視庫和主機性能監(jiān)視器，所述主機性能監(jiān)視器還與工作負(fù)荷調(diào)整器連接，且該主機性能監(jiān)視器包括用戶空間監(jiān)視器和內(nèi)核空間監(jiān)視器。本發(fā)明將PMU(或類似工具)應(yīng)用在虛擬化系統(tǒng)的性能監(jiān)視中；且本發(fā)明的性能監(jiān)視就是針對虛擬化系統(tǒng)中各主機的CPU、內(nèi)存、緩存、IO、網(wǎng)絡(luò)、進程等實施監(jiān)視；同時，本發(fā)明基于硬件的性能監(jiān)視法解決了虛擬化系統(tǒng)取得性能數(shù)據(jù)的問題。
文檔編號G06F11/32GK102314391SQ20111014164
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者湯傳斌, 蔡鵬浩 申請人:運軟網(wǎng)絡(luò)科技(上海)有限公司