一种面向关键任务计算机的cpu资源动态自配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于虚拟计算资源分配领域，具体设及一种面向关键任务计算机的CPU资 源动态自配置方法。
【背景技术】
[0002] 随着计算机技术的发展，W及虚拟化技术的应用，计算资源已变成一种动态可再 分配资源，关键任务计算机可W虚拟出多台独立的主机执行不同的任务，W提高系统的容 错能力。关键任务计算机一般配置多个CPU,如何利用虚拟化技术，在最大化利用CPU资源 W及平衡每个CPU的负载程度的基础上，提升计算机性能和可用性。因此，本文提出一种 CPU资源自配置方法，实现CPU的动态自配置，在提高系统性能的同时也提高了系统的可用 性。
[0003] 随着计算机计算能力的不断提升，计算资源逐渐成为一种可分配资源，合理的分 配方法对提升系统系能和可用性都十分重要。专利"一种虚拟服务器VbtualCPU资源监 测及动态分配方法"（CN103729254A)，提出了一种虚拟机CPU资源的监测方法及动态分配 方法，主要提高了CPU资源的利用率，减少服务器购买成本，与本发明采用的方法和要达到 的目的都不相同。专利"一种虚拟机CPU资源监控和动态分配方法"（CN103336722A)，提出 了一种虚拟机CPU资源的监控和动态分配方法，调整虚拟机的资源权重分配量实现动态分 配，提高虚拟机的CPU资源的利用率，与本发明采用的方法和要达到的目的都不相同。
[0004] 综上所述，目前的CPU资源的分配方法还存在W下问题： 阳0化](1)现有的CPU动态分配方法大多是在CPU到达一定的利用率W后才进行动态分 配，运种单一的分配方法容易造成CPU资源分配不及时，在虚拟机CPU利用率波动较大时， 会影响虚拟机的性能和可用性；
[0006] (2)关键任务计算机在运行过程中，由于每个虚拟机的任务可能不一样，使得每个 虚拟机对应的CPU工作负载相差很大，会出现部分CPU长时间持续工作的情况，可能会导致 部分CPU故障，影响系统的可用性。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种能够实现虚拟机的CPU资源动态平衡的面向关键任 务计算机的CPU资源动态自配置方法。
[0008] 本发明的目的是运样实现的：
[0009] (1)重置轮转时间T，开始计时，进入步骤似；
[0010] (2)获取各个虚拟机CPU利用率，进入步骤（3);
[0011] (3)判断虚拟机CPU利用率是否大于等于Uf。，若是，进入步骤（4)，否则进入步骤 (7);
[0012](4)判断CPU利用率是否大于等于&。，若是，进入步骤巧），否则进入步骤（10); [001引 妨计算在Td时间内，虚拟机CPU利用率的增长率Ri，进入步骤（6);
[0014] (6)判断增长率Ri的值是否大于RiMrease，若是，进入步骤（7)，否则进入步骤（巧）；
[0015] (7)判断动态CPU组是否为空，若不为空，进入步骤（8)，否则进入步骤巧）；
[0016] (8)在动态CPU组中选取一个可用CPU分配给虚拟机，进入步骤（15);
[0017] (9)向管理人员发出报警，提醒管理人员CPU资源已分配完，进入步骤（巧）；
[001引（10)判断CPU利用率是否小于等于IU，若是，进入步骤（11)，否则进入步骤（切；
[0019] (11)判断CPU利用率是否小于等于Ufd，若是，进入步骤（14)，否则进入步骤（。）；
[0020] (12)计算在Td时间内，虚拟机CPU利用率的减少率Rd，进入步骤（13);
[OOW(蝴判断减少率Rd的值是否小于等于Rd。。^。^，若是，进入步骤（14)，否则进入步 骤（巧）；
[0022] (14)若该虚拟机关联了动态CPU,则回收一个的动态CPU,进入步骤（15);
[002引（切判断轮转时间T是否大于等于T"u"d，若是，进入步骤（16)，否则进入步骤 似；
[0024] (16)调用轮转分配机制，然后进入步骤（1)，开始下一个CPU自配置周期；
[00对其中，Uf。、Ufd为立即触发动态分配的上下限阔值，U,。、为条件触发动态分配的 上下限阔值，Td为计算CPU利用率的增长率和减少率的时间区间，R和R分别为 CPU利用率的增长率和减少率的阔值，CPU利用率的增长率Ri的计算公式为：
[0026]
[0027] CPU利用率的减少率Rd的计算公式为：
[0028]
[0029] 步骤（16)中轮转分配机制的具体流程如下：
[0030] (16. 1)如果当前静态CPU组不为空，进入步骤（16. 2)，否则进入步骤（16. 3);
[0031] (16. 2)检查每个虚拟机是否关联静态CPU,对于没有关联静态CPU的虚拟机，为该 虚拟机分配一个静态CPU,并回收一个该虚拟机的动态CPU,直到静态CPU组为空，进入步骤 (16.扣；
[0032] (16. 3)如果当前动态CPU组不为空，进入步骤（16. 4)，否则进入步骤（16. 5);
[003引 （16. 4)找出所有关联两个及W上静态CPU的虚拟机，将其多余的静态CPU替换为 动态CPU,直到该虚拟机的静态CPU数量减少为1，进入步骤（16. 5);
[0034] (16. 5)重复步骤（16. 1)~（16. 4)，直到每个虚拟机关联且仅关联一个静态CPU。
[0035] 本发明的有益效果体现在：
[0036] (1)本发明采用的CPU资源动态变速分配方法，能够根据虚拟机的负载变化情况， 动态地为虚拟机分配CPU资源，解决了在CPU利用率波动较大时的动态分配不及时问题，更 有效地提高系统性能。
[0037] 似本发明采用的轮转分配机制，能够每隔一段时间互换静态CPU组和动态CPU组 的CPU资源，平衡每个CPU的工作时间，避免因部分CPU长时间连续工作导致的系统故障， 从而提高系统可用性。
【附图说明】
[0038] 图1 一种面向关键任务计算机的CPU资源动态自配置方法的流程图。
[0039] 图2-种面向关键任务计算机的CPU资源动态自配置方法中轮转分配机制流程 图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0041] 本发明的特点是根据虚拟机的不同负载情况，动态分配CPU资源，提高系统性能， 并且采用轮转分配机制，平衡每个CPU的工作时间，W此减少CPU损耗，提高系统可用性。
[0042] 本发明是一种面向关键任务计算机的CPU资源动态自配置方法，对于一个 2n(n〉0)核CPU的关键任务计算机，CPU的编号分别设置为CPU。~CPU2。1，假设在关键任务 计算机上运行n台虚拟机，初始将CPU。~CPU。1设置为静态CPU组，分别分配给虚拟机vme~ vm。1，CPU。~CPU2。1则作为动态CPU组，根据虚拟机的负载情况，进行动态变速分配。为每 个虚拟机设置一个监测代理，负责采集虚拟机的CPU利用率；并且为宿主机设置一个管理 系统，负责针对每个虚拟机的CPU利用率进行CPU资源自配置。
[0043] 本发明的一种面向关键任务计算机的CPU资源动态自配置方法的流程如下： W44] (1)重置轮转时间T，开始计时，进入步骤似；
[0045] (2)获取各个虚拟机CPU利用率，进入步骤（3);
[0046] (3)判断虚拟机CPU利用率是否大于等于Uf。，若是，进入步骤（4)，否则进入步骤 (7);
[0047] (4)判断CPU利用率是否大于等于&。，若是，进入步骤巧），否则进入步骤（10); W48] 妨计算在Td时间内，虚拟机CPU利用率的增长率R1，进入步骤（6); W例 （6)判断增长率Ri的值是否大于1?1。"。。,。，若是，进入步骤（7)，否则进入步骤（巧）；
[0050] (7)判断动态CPU组是否为空，若不为空，进入步骤（8)，否则进入步骤巧）；
[0051] (8)在动态CPU组中选取一个可用CPU分配给虚拟机，进入步骤（15); 阳0巧（9)向管理人员发出报警，提醒管理人员CPU资源已分配完，进入步骤（巧）；
[005引 （10)判断CPU利用率是否小于等于IU，若是，进入步骤（11)，否则进入步骤（切；
[0054] (11)判断CPU利用率是否小于等于Ufd，若是，进入步骤（14)，否则进入步骤（。）；
[0055] (12)计算在Td时间内，虚拟机CPU利用率的减少率Rd，进入步骤（13);
[0056] (蝴判断减少率Rd的值是否小于等于Rd。。^。^，若是，进入步骤（14)，否则进入步 骤（巧）；
[0057] (14)若该虚拟机关联了动态CPU,则回收一个的动态CPU,进入步骤（15);
[005引（切判断轮转时间T是否大于等于T"u"d，若是，进入步骤（16)，否则进入步骤 似；
[0059] (16)调用轮转分配机制，然后进入步骤（1)，开始下一个CPU自配置周期。 W60] 其中，Uf。、Ufd为立即触发动态分配的上下限阔值，U,。、为条件触发动态分配的 上下限阔值，Td为计算CPU利用率的增长率和减少率的时间区间，R和R分别为 CPU利用率的增长率和减少率的阔值，CPU利用率的增长率Ri的计算公式为：
[0061]
C1)
[0062] CPU利用率的减少率Rd的计算公式为：
[0063]
m W64] 步骤（16)中轮转分配机制的具体流程如下： W65] (16. 1)如果当前静态CPU组不为空，进入步骤（16.。，否则进入步骤（16.扣；
[0066] (16. 2)检查每个虚拟机是否关联静态CPU,对于没有关联静态CPU的虚拟机，为该 虚拟机分配一个静态CPU,并回收一个该虚拟机的动态CPU,直到静态CPU组为空，进入步骤 (16.扣；
[0067] (16. 3)如果当前动态CPU组不为空，进入步骤（16. 4)，否则进入步骤（16. 5);
[0068] (16. 4)找出所有关联两个W上（包括两个）静态CPU的虚拟机，将其多余的静态 CPU替换为动态CPU,直到该虚拟机的静态CPU数量减少为1，进入步骤（16. 5);
[0069] (16. 5)重复步骤（16. 1)~（16. 4)，直到每个虚拟机关联且仅关联一个静态CPU。
[0070] 本发明提出一种面向关键任务计算机的CPU资源动态自配置方法，把CPU资源分 为静态CPU组和动态CPU组，静态CPU组为每个虚拟机提供基础的CPU计算资源，不能动 态分配，而动态CPU组能够根据虚拟机的不同负载情况，进行动态分配。本发明一方面，采 用动态变速分配对CPU资源进行动态分配，