一种动态电源管理系统及方法与流程

本发明涉及电源功率动态管理技术领域，特别涉及一种动态电源管理系统及方法。

背景技术：

随着科技的发展和人们环保意识的提高，低碳生活成为了人们的一种生活态度，同样，许多企业的电子产品中也体现了对低碳环保的追求，例如，智能设备自动息屏、低功率待机和动态电源管理均是为了降低功耗，以实现更环保的产品。

当前，市场上的服务器虚拟化产品部分提供了动态电源管理功能，而提供此功能的产品中，绝大多数是通过将利用率比较低的主机上运行的虚拟机迁出，将虚拟机集中到少数物理主机上后，直接关闭物理主机。虚拟机利用率提高造成其所在物理主机的利用率也随之升高后，动态电源管理会自动启动空闲的物理主机，再将部分虚拟机迁移到空闲的虚拟机上面，从而实现根据应用的对资源的需求来动态分配和调度资源。采用直接开启或关闭物理主机的传统方式，对大多数应用而言是可行的，

单纯通过开启和关闭物理主机，在某些运算量变化巨大的计算场合，会导致物理主机不断切换启动和关闭状态，并不成有效地降低功耗，反而会导致系统相应的响应时间边长，此外，在某些异常情况下，诸如在关闭过程中遇到物理主机无法正常关闭的情况，此时动态电源管理策略无法成功执行，会造成主机作为一僵尸主机存在。如果虚拟机内应用访问数量突然上升，当前资源无法满足要求，短时间内即需要额外资源的时候，此时再通过动态电源管理开启空闲的物理主机，时间上就有些滞后。

综上所述，如何提高资源的响应速度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动态电源管理系统及方法，可以显著提高资源的响应速度。其具体方案如下：

一种动态电源管理系统，包括：

资源池利用率监控模块，用于采集虚拟机的资源池利用率数据；

资源池利用率维护模块，用于维护所述资源池利用率数据；

主机部件状态监控模块，用于采集物理主机中部件的运行状态数据；

电源管理策略生成模块，用于根据所述资源池利用率数据和所述运行状态数据，生成相应的电源管理策略；

电源管理策略执行模块，用于根据所述电源管理策略，对所述物理主机的运行状态和所述物理主机中的部件功率进行调整。

优选的，所述资源池利用率数据包括当前虚拟CPU和物理CPU的比值、活动虚拟机与运行主机数量的比值、活动虚拟机与整机能耗的比值、网络利用率、内存利用率和磁盘利用率中的一项或几项。

优选的，所述运行状态数据包括：物理主机CPU的电压、物理主机CPU温度、物理主机风扇转速和物理主机磁盘转速中的一项或几项。

优选的，所述电源管理策略执行模块包括：

物理主机状态控制单元，用于根据相应的电源管理策略，开启或关闭所述物理主机；

物理主机功率公职单元，用于根据相应的电源管理策略，提升或降低所述物理主机中的部件功率。

本发明还公开了一种动态电源管理方法，包括：

采集并维护虚拟机的资源池数据；

采集物理主机中部件的运行状态数据；

根据所述资源池数据和所述运行状态数据，生成相应的电源管理策略；

根据所述电源管理策略，对所述物理主机的运行状态和所述物理主机中的部件功率进行调整。

优选的，所述资源池利用率数据包括当前虚拟CPU和物理CPU的比值、活动虚拟机与运行主机数量的比值、活动虚拟机与整机能耗的比值、网络利用率、内存利用率和磁盘利用率中的一项或几项。

优选的，所述运行状态数据包括：物理主机CPU的电压、物理主机CPU温度、物理主机风扇转速和物理主机磁盘转速中的一项或几项。

优选的，对所述物理主机的运行状态和所述物理主机中的部件功率进行调整包括：

根据相应的电源管理策略，开启或关闭所述物理主机；

根据相应的电源管理策略，提升或降低所述物理主机中的部件功率。

可见，本发明中，电源管理策略对物理主机在开启状态进行了细分设置，在虚拟机资源池使用率较低的情况下，降低相应物理主机中部件的功率，可以减少能耗，在虚拟机资源池使用率提高的情况下，相应提高物理主机中部件的功率，相比减少单纯开启关闭物理主机的响应时间，弥补了传统电源管理方案中仅关闭物理主机的不足，综合考虑降低部件运行效率和主机整体能耗结合的方式实现资源池利用率的提升，实现更细粒度的动态电源管理，保证资源池能够及时响应应用对资源的需求，即可以显著提高资源的响应速度。

本发明还公开了一种动态电源管理方法，具有与上述系统相同的技术效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种动态电源管理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种动态电源管理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种动态电源管理系统，参见图1所述，包括资源池利用率监控模块11、资源池利用率维护模块12、主机部件状态监控模块13、电源管理策略生成模块14和电源管理策略执行模块15，其中：

资源池利用率监控模块11，用于采集虚拟机的资源池利用率数据。

通过对分配给虚拟机的资源数据进行读取，以获得相应的资源池数据利用率数据，该资源池利用率数据包括当前虚拟CPU和物理CPU的比值、活动虚拟机与运行主机数量的比值、活动虚拟机与整机能耗的比值、网络利用率、内存利用率和磁盘利用率中的一项或几项。

通过资源池利用率数据，可以了解到每一个物理主机相应的虚拟机的运行情况，从而针对不同的运行情况，对相应的物理主机采取不同的管理。

资源池利用率维护模块12，用于维护上述资源池利用率数据。

可以理解的是，资源池数据涉及到当前虚拟CPU和物理CPU的比值、活动虚拟机与运行主机数量的比值、活动虚拟机与整机能耗的比值、网络利用率、内存利用率和磁盘利用率中的一项或几项，其中，各数据的时间需要同步，同时，采集到新数据后需要对原数据进行更新，为了防止数据出现错误，因此，对上述资源池利用率数据进行维护，具体维护内容包括资源池利用率无错漏、无冗余、无有害数据，同时确保数据更新和数据逻辑具有一致性。

主机部件状态监控模块13，用于采集物理主机中部件的运行状态数据。

物理主机中部件运行状态通常与资源池数据利用率数据向对应，因此，采集物理主机中部件的运行状态数据可以从数据上反应出虚拟机的运行状态，运行状态数据包括：物理主机CPU的电压、物理主机CPU温度、物理主机风扇转速和物理主机磁盘转速中的一项或几项。

电源管理策略生成模块14，用于根据上述资源池利用率数据和上述运行状态数据，生成相应的电源管理策略。

现有技术中的电源控制，仅仅是针对虚拟机占物理主机的运行率设定一定运行阈值，当低于该阈值，则迁移虚拟机并关闭物理主机，以减少能耗。

考虑物理主机开启过程存在启动时间，同时为了防止物理主机故障无法开启或关闭从而出现僵尸主机，本发明同时考虑了物理主机开启/关闭和物理主机中的部件功率的提高/降低。根据资源池利用率数据中的各项数据和物理主机中部件的运行状态数据，以生成相应的电源管理策略，从而更细粒度地对电源进行管理。

电源管理策略包括物理主机关闭和物理主机开启，其中，物理主机开启又包括物理主机中部件功率降低和物理主机中部件功率提高。相应的，每种具体的电源管理策略均存在相应的资源池利用率数据阈值和物理主机中部件的运行状态参数阈值。

(1)当具体的电源管理策略为物理主机关闭，则资源池利用率数据阈值应小于或等于预设的关闭阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应小于预设的关闭参数，例如，在具体实施中，将活动虚拟机与整机能耗的比值小于或等于10％设定为关闭阈值，物理主机磁盘转速小于正常转速的50％设置为关闭参数，当活动虚拟机与整机能耗的比值小于10％，且磁盘转速小于正常转速的50％，则关闭该物理主机，并将此物理主机上的虚拟机程序迁移至其他大于关闭阈值且能够运行该虚拟机程序的物理主机上；

(2)当具体的电源管理策略为物理主机开启，则资源池利用率数据阈值应大于预设的关闭阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应大于预设的关闭参数。此时，根据资源池利用率数据和运行状态参数，具体的电源管理策略包括物理主机中部件功率降低和物理主机中部件功率提高；

(3)当具体的电源管理策略为物理主机中部件功率降低，则资源池利用率数据阈值应大于预设的关闭阈值，且小于或等于预设的运行阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应大于预设的关闭参数，且小于或等于预设的运行参数，可以理解的是，关闭阈值小于或等于运行阈值，关闭参数小于或等于运行参数；

(4)当具体的电源管理策略为物理主机中部件功率提高，则资源池利用率数据阈值应大于预设的运行阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应大于预设的运行参数。

电源管理策略执行模块15，用于根据上述电源管理策略，对上述物理主机的运行状态和上述物理主机中的部件功率进行调整。

电源管理策略执行模块具体包括：

物理主机状态控制单元151，用于根据相应的电源管理策略，开启或关闭上述物理主机；物理主机功率公职单元152，用于根据相应的电源管理策略，提升或降低上述物理主机中的部件功率。

可以理解的是，电源管理策略对物理主机在开启状态进行了细分设置，在虚拟机资源池使用率较低的情况下，降低相应物理主机中部件的功率，可以减少能耗，在虚拟机资源池使用率提高的情况下，相应提高物理主机中部件的功率，相比减少单纯开启关闭物理主机的响应时间，弥补了传统电源管理方案中仅关闭物理主机的不足，综合考虑降低部件运行效率和主机整体能耗结合的方式实现资源池利用率的提升，实现更细粒度的动态电源管理，保证资源池能够及时响应应用对资源的需求，即可以显著提高资源的响应速度。

本发明还公开了一种动态电源管理方法，参见图2所示，包括步骤S1至S4，其中：

步骤S1：采集并维护虚拟机的资源池数据。

通过对分配给虚拟机的资源数据进行读取，以获得相应的资源池数据利用率数据，该资源池利用率数据包括当前虚拟CPU和物理CPU的比值、活动虚拟机与运行主机数量的比值、活动虚拟机与整机能耗的比值、网络利用率、内存利用率和磁盘利用率中的一项或几项。

通过资源池利用率数据，可以了解到每一个物理主机相应的虚拟机的运行情况，从而针对不同的运行情况，对相应的物理主机采取不同的管理。

可以理解的是，资源池数据涉及到当前虚拟CPU和物理CPU的比值、活动虚拟机与运行主机数量的比值、活动虚拟机与整机能耗的比值、网络利用率、内存利用率和磁盘利用率中的一项或几项，其中，各数据的时间需要同步，同时，采集到新数据后需要对原数据进行更新，为了防止数据出现错误，因此，对上述资源池利用率数据进行维护，具体维护内容包括资源池利用率无错漏、无冗余、无有害数据，同时确保数据更新和数据逻辑具有一致性。

步骤S2：采集物理主机中部件的运行状态数据。

物理主机中部件运行状态通常与资源池数据利用率数据向对应，因此，采集物理主机中部件的运行状态数据可以从数据上反应出虚拟机的运行状态，运行状态数据包括：物理主机CPU的电压、物理主机CPU温度、物理主机风扇转速和物理主机磁盘转速中的一项或几项。

步骤S3：根据上述资源池数据和上述运行状态数据，生成相应的电源管理策略。

现有技术中的电源控制，仅仅是针对虚拟机占物理主机的运行率设定一定运行阈值，当低于该阈值，则迁移虚拟机并关闭物理主机，以减少能耗。

考虑物理主机开启过程存在启动时间，同时为了防止物理主机故障无法开启或关闭从而出现僵尸主机，本发明同时考虑了物理主机开启/关闭和物理主机中的部件功率的提高/降低。根据资源池利用率数据中的各项数据和物理主机中部件的运行状态数据，以生成相应的电源管理策略，从而更细粒度地对电源进行管理。

电源管理策略包括物理主机关闭和物理主机开启，其中，物理主机开启又包括物理主机中部件功率降低和物理主机中部件功率提高。相应的，每种具体的电源管理策略均存在相应的资源池利用率数据阈值和物理主机中部件的运行状态参数阈值。

(1)当具体的电源管理策略为物理主机关闭，则资源池利用率数据阈值应小于或等于预设的关闭阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应小于预设的关闭参数，例如，在具体实施中，将活动虚拟机与整机能耗的比值小于或等于10％设定为关闭阈值，物理主机磁盘转速小于正常转速的50％设置为关闭参数，当活动虚拟机与整机能耗的比值小于10％，且磁盘转速小于正常转速的50％，则关闭该物理主机，并将此物理主机上的虚拟机程序迁移至其他大于关闭阈值且能够运行该虚拟机程序的物理主机上；

(2)当具体的电源管理策略为物理主机开启，则资源池利用率数据阈值应大于预设的关闭阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应大于预设的关闭参数。此时，根据资源池利用率数据和运行状态参数，具体的电源管理策略包括物理主机中部件功率降低和物理主机中部件功率提高；

(3)当具体的电源管理策略为物理主机中部件功率降低，则资源池利用率数据阈值应大于预设的关闭阈值，且小于或等于预设的运行阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应大于预设的关闭参数，且小于或等于预设的运行参数，可以理解的是，关闭阈值小于或等于运行阈值，关闭参数小于或等于运行参数；

(4)当具体的电源管理策略为物理主机中部件功率提高，则资源池利用率数据阈值应大于预设的运行阈值，同时，物理主机中部件的运行状态参数也应大于预设的运行参数。

步骤S4：根据上述电源管理策略，对上述物理主机的运行状态和上述物理主机中的部件功率进行调整。

根据步骤S3中所述的电源管理策略，对上述物理主机的运行状态和上述物理主机中的部件功率进行调整包括：根据相应的电源管理策略，开启或关闭上述物理主机；根据相应的电源管理策略，提升或降低上述物理主机中的部件功率。

可以理解的是，电源管理策略对物理主机在开启状态进行了细分设置，在虚拟机资源池使用率较低的情况下，降低相应物理主机中部件的功率，可以减少能耗，在虚拟机资源池使用率提高的情况下，相应提高物理主机中部件的功率，相比减少单纯开启关闭物理主机的响应时间，弥补了传统电源管理方案中仅关闭物理主机的不足，综合考虑降低部件运行效率和主机整体能耗结合的方式实现资源池利用率的提升，实现更细粒度的动态电源管理，保证资源池能够及时响应应用对资源的需求，即可以显著提高资源的响应速度。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种动态电源管理系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。