功率节省系统及功率节省方法

专利名称：功率节省系统及功率节省方法
技术领域：
本发明涉及一种功率节省系统，并且尤其涉及一种虚拟网络环境中的功率节省系统。
背景技术：
近些年，使用了一种基于网络和虚拟机(VM virtual machine)的协作来构建基础架构从而实现灵活云计算的系统。虚拟机执行应用程序来通过网络向用户提供各种服务。然而，大多数这种虚拟机是在诸如公司的组织的服务器室内的一组机架中安装的多个物理服务器上运行的。因而就需要在服务器室内连续地运行相当多的服务器和交换机以及内部设备，这样就导致大量的功率消耗以及大量的资源消耗。目前，向运行虚拟机所需要的诸如服务器室内的服务器、交换机和内部设备的装置供电的电源是独立于装置的使用状态执行的。而且，当停止电源供电时，人们需要确认装置变成非运行状态，然后才手动并物理地停止装置。因此，为了实现有效的功率节省，理想的是提供一种通过计算机与网络相互协作以及根据负载将虚拟机集中于少数服务器以根据装置的使用状态来控制向装置供电的方法。作为相关技术，日本专利公开JP-2009_169858(专利文献1)公开了一种减少服务器系统的功率消耗的服务器系统和方法。专利文献1记载了一种通过执行虚拟机的转移 (migration)来减少运行服务器数目从而减少功率消耗的服务器系统。而且，其中记载，如果服务器的功率消耗达到最大值，虚拟机就转移到另一服务器。应该注意到，转移意味着程序和数据的转移和转换。在许多情况下，转移是对于具有不同环境的系统的而言，例如具有不同操作系统。日本专利公开JP-2009_176033(专利文献2)公开了一种减少其功率消耗的存储系统和方法。专利文献2记载了一种通过执行作为虚拟机的虚拟服务器的转移来减少运行服务器的数目以减少功率消耗的存储系统。而且，其记载了一种监视被虚拟服务器使用的网络接口、存储接口、以及控制装置的使用频率，生成每一时段的统计信息，并确定虚拟服务器的运行率的技术。日本专利公开JP-2003481008(专利文献3)公开了一种服务器计算机负载分配装置、服务器计算机负载分配方法、服务器计算机负载分配程序和服务器计算机系统。专利文献3记载了一种控制基础构架单元、数据中心、工作站、机架以及刀片(blade)中的功率以抑制不必要的功率消耗的技术。日本专利公开JP-2009-181571 (专利文献4)公开了一种在大规模数据中心或IT 基础构架中确定以及动态控制能量消耗的方法。专利文献4记载了一种只运行最佳数目的服务器使得服务器系统的有效数据提供能力相对于向服务器请求的数据量而言是最佳的系统。
引用文献列表日本专利公开JP-2009-169858(专利文献1)日本专利公开JP-2009_176033(专利文献2)日本专利公开JP-2003481008(专利文献3)日本专利公开JP-2009-181571 (专利文献4)

发明内容
本发明的目的是提供一种基于计算机和网络的协作执行负载确定和功率节省的功率节省系统。根据本发明的一种功率节省系统具有管理装置和控制器。管理装置监视分别在多个服务器上运行的虚拟机提供的服务的通信信息，基于从关于每一虚拟机的通信信息计算的服务负载将虚拟机转移到另一服务器，并将没有运行虚拟机的服务器置于非运行状态。 控制器在转发关于服务的通信分组的交换机中设置关于每一流的路由信息。而且，控制器根据虚拟机的转移改变在交换机中设置的路由信息。根据本发明的功率节省方法通过计算机执行。功率节省方法包括监视分别在多个服务器上运行的虚拟机提供的服务的通信信息；基于从关于每一虚拟机的通信信息计算的服务负载将虚拟机转移到另一服务器，并将没有运行虚拟机的服务器置于非运行状态； 在转发关于服务的通信分组的交换机中设置关于每一流的路由信息；并且根据虚拟机的转移改变在交换机中设置的路由信息。根据本发明的存储介质存储一种功率节省程序，该程序会使得计算机执行如下步骤。从存储介质中读取功率节省程序并执行它的计算机执行(第一步)监视分别在多个服务器上运行的虚拟机提供的服务的通信信息；(第二步)基于从关于每一虚拟机的通信信息计算的服务负载将虚拟机转移到另一个服务器，并将没有运行虚拟机的服务器置于非运行状态；(第三步)在转发关于服务的通信分组的交换机中设置关于每一流的路由信息； 以及(第四步)根据虚拟机的转移改变交换机中设置的路由信息。因此，可以执行提供服务的虚拟机(VM)的合并(consolidation)。将不具有运行虚拟机的服务器置于非运行状态，从而实现功率节省。而且，通过转移虚拟机，虚拟机可以集中于一组机架中的某个机架中的服务器上，这样就可以减少提供服务所需要的装置和设备。通过停止不必要的装置和设备，就可以实现功率节省。


图1是示出根据本发明的功率节省系统的结构示例的框图；图2是示出服务的基本处理的顺序图；图3是示出在设置流定义信息之后信息收集和用于改变配置的触发的顺序图；图4是示出运行资源最小化处理的流程图；图5是示出确定转移目的地服务器的处理的流程图；图6是示出运行处理的流程图；以及图7是示出停止处理的流程图。
具体实施例方式下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式。<基本配置>如图1所示，根据本发明的功率节省系统具有服务器室10和管理装置20。服务器室10是用于在诸如公司的组织中安装大量服务器的室。应注意到，服务器室只是示例。不脱离本发明的范围，在实际中，与服务器室类似的环境可以用作服务器室 10。管理装置20用于管理服务器室10中的环境，并通过网络与服务器室10中的各种设备和装置连接。一个管理装置20可以管理多个服务器室10。相反，多个管理装置20可以管理一个服务器室10。为了简化，这里将描述一个管理装置20管理一个服务器室10的情况。服务器室10包括内部设备11和机架12(12_i，i = 1至η :n为任意数)。内部设备11包括空调设备111、照明设备112和电源设备113。空调设备111为服务器室中的普通空调。空调设备111响应于通过网路接收到的信号或命令，执行空调控制，停止空调控制、调节温度设置/气量/目标范围等等。这里，空调设备111包括负责房间整个区域空气调节的空调器以及安装在机架附近或上面的空调器。通过单个空调器冷却的一组机架此后称为关于空调器的“空调组”。即，单个空调器冷却属于关于空调器的空调组的机架。空调设备111通过AHU(空气处理单元)、高热密度冷却系统、热交换机、空调器、鼓风机等来举例说明。空调设备111可以为水冷却系统，因为本质上是一样。实际中，并不限于这些示例。照明设备112为服务器室中的普通灯光。照明设备112响应于通过网络接收到的信号或命令照亮或变暗指定位置。这里，照明设备112包括照亮室整个区域的灯光和安装在机架附近或上面的灯光。通过单个灯光照亮的一组机架此后称为关于灯光的“照明组”。 也就是，单个灯光照亮属于关于灯光的照明组的机架。照明设备112通过荧光、荧光灯、 LED(发光二极管)照明、灯泡等来举例说明。实际中，并不限于这些示例。电源设备113为服务器室中的普通供电装置。电源设备113响应于通过网路接收到的信号或命令，执行供电，停止供电、以及调整供电等等。这里，电源设备113包括为服务器和各种网络装置供电的电源装置、为空调设备供电的电源装置以及为照明设备供电的电源装置。通过单个电源装置供电的一组机架此后称为关于电源装置的“电源组”。也就是， 单个电源装置为属于关于电源装置的电源组的机架供电。电源设备113通过智能PDU(电源分配单元用于机架的电源分接头)、UPS(不间断电源)等来举例说明。实际中，并不限于这些示例。机架12(12_i，i = 1至η)是安装在IDC(互联网数据中心)等中的电子装置存储机架，并且具有让机架可安装的服务器可以有效的安装在其上的形状。安装在单个机架中的一组电子装置此后称为关于机架的“机架组”。即，单个机架存储属于关于机架的机架组的电子装置。每一机架12(12-i,i = 1 至 η)具有 OFS(开放流交换机)121 (121_i，i = 1 至 χ χ为任意数)、服务器122(122-i，i = 1至y:y为任意数)以及存储123 (123_i，i = 1至 ζ :z为任意数)。应该注意的是，机架中的配置(例如服务器的数目)对于每一机架而言可以不同。OFS 121(121-i,i = 1至χ)是物理交换机。机架中至少存在一个OFS 121。服务器122(122-i，i = 1至y)与相同机架中的0FS121 (121_i，i = 1至χ)连接。通过机架中的OFS与另一个机架中的OFS的连接来实现机架之间的连接。为了生成冗余路径，需要两个或多个OFS 121(121_i，i = 1至χ)。在这种情况下， 每一服务器122(122-i，i = 1至y)与两个或多个不同OFS 121(121_i，i = 1至χ)连接。 OFS 121(121-i，i = 1至χ)通过安装于机架上的边缘路由器举例说明。OFS不仅可以存在于机架中，而且可以在服务器室10与管理装置20之间。实际中，并不限于这些示例。服务器122(122_i，i = 1至y)为物理服务器。机架中存在至少一个服务器122。 服务器122(122-i，i = 1至y)通过机架可安装的服务器举例说明。实际中，并不限于这些示例。每一服务器122(122-i, i = 1 至 y)具有虚拟机(VM) 1221 (1221-i，i = 1 至 k :k 为任意数)和虚拟机监视器(VMM:Virtual Machine Monitor) 1222。虚拟机1221 (1221_i，i = 1至k)为逻辑服务器，并运行于服务器122 (122_i，i = 1至y)上来提供服务。通过Web服务举例说明的服务被处理，Web服务是由用户机器通过网络请求并由应用程序执行的。在某些情况下，多个服务器(包括逻辑服务器)可以提供同样的服务。由虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)使用的磁盘图象可以存储在共享磁盘中。可以在每一服务器 122(122-i，i = 1 至 y)、存储 123(123-i，i = 1 至 ζ)、OFS 121(121-1, i =1至χ)或在服务器室10中的所有机架共享的存储器装置中提供共享磁盘。备选地，管理装置20可以被提供有共享磁盘。MAC (媒体访问控制)地址和IP (互联网协议)地址被指派给虚拟机1221 (1221-i， i = 1至k)。MAC地址为虚拟MAC地址，并可以被任意设置。相似地，IP地址为虚拟IP地址，并可以被任意设置。应该注意到的是，即使虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)在相同的服务器122(122-i，i = 1至y)内转移或者在服务器122 (122_i，i = 1至y)之间转移，虚拟机1221 (1221-i, i = 1至k)的MAC地址和IP地址也不变。虚拟机监视器1222监视并管理虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)的生成、运行、转移、停止和删除。另外，虚拟机监视器1222执行虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)的存储器管理。即，虚拟机监视器1222将由虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)使用的数据和程序存储到存储123(123-i，i = 1至ζ)中/从其中读取该数据和程序。而且，虚拟机监视器1222可以与另一虚拟机监视器通信。虚拟机监视器之间的通信是分别属于不同虚拟机监视器的虚拟机1221 (1221-i, i = 1至k)之间的通信。通过使用虚拟机1221 (1221-i, i = 1至k)的MAC地址和IP地址作为目的地，有可能与运行于虚拟机监视器1222上的虚拟机1221 (1221-i, i = 1至k)外部地或直接地通信。应该注意到的是，虚拟机监视器1222用作执行服务器内部和外部的虚拟机之间的桥连接的虚拟交换机。存储123(123_i，i = 1至ζ)是存储数据和程序的辅助存储器装置。存储 123(123-i, i = 1至ζ)通过HDD(硬盘驱动器)、SSD(固态驱动器)等举例说明。存储123(123_i，i = 1至ζ)并不限于内建于计算机中的存储器装置，而且可以是安装于外围设备(例如外部HDD)或外部服务器(例如存储服务器)中的存储器装置。例如，存储123(123-i，i = 1至ζ)可以是基于DAS(直接附加存储器)、FC-SAN(光纤信道-存储区域网络)、NAS(网络附加存储器)、IP-SAN(IP-存储区域网络)等的存储器装置。艮口，并一定要在机架中提供存储123(123-i，i = 1至ζ)。实际中，并不限于这些示例。管理装置20具有集成管理单元21、设备管理单元22、OFC (开放流控制器)23、服务管理单元对、服务器管理单元25、存储管理单元沈和虚拟机管理单元27。集成管理单元21以全面方式管理设备管理单元22、OFC 23、服务管理单元对、月艮务器管理单元25、存储管理单元沈和虚拟机管理单元27。集成管理单元21预先保留对于管理必要的设置信息。而且，必要时，集成管理单元21通过设备管理单元22、OFC 23、服务管理单元对、 服务器管理单元25、存储管理单元沈和虚拟机管理单元27收集关于内部设备11、OFS 121(121-1, i = 1 至 χ)、服务器 122(122-i，i = 1 至 y)以及存储 123(123_i，i = 1 至 ζ) 的信息，并编辑和保留所收集的信息。此外，集成管理单元21可以命令(给出指令)服务器管理单元25和虚拟机管理单元27将提供服务的虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)转移到某个服务器122 (122_i，i = 1至y)，以实现合并。设备管理单元22具有空调管理单元221、照明管理单元222和电源管理单元223。空调管理单元221激活、停止或调整具有指定空调ID的空调设备111。更具体地， 空调管理单元221通过网络传送信号或命令给空调设备111来通过空调设备111启动/停止冷却以及调整冷却级别(温度设置、气量、目标范围、运行设备的数目等)。照明管理单元222激活、停止或调整具有指定照明ID的照明设备112。更具体地， 照明管理单元222通过网络传送信号或命令给照明设备112来开启/关闭照明设备112并调整照明级别(亮度、发光度、目标范围、运行设备的数目等)。电源管理单元223激活、停止或调整具有指定电源ID的电源设备113。更具体地， 电源管理单元223通过网络传送信号或命令给电源设备113来通过电源设备113启动/停止电源(电源分配)以及调整电源级别(供电功率、目标范围、运行设备的数目等)。OFC 23是基于开放流(OpenFlow)技术控制系统内通信的控制器。开放流是一种控制器(0FC 23)通过根据设置为路由策略的流定义信息设置每一流的路由信息(流表)和每一交换机中的多层来执行路由控制和节点控制的技术。在下面的文献中描述了开放流的细节“OpenFlow Switch Specification Version 0.9.0(Wire Protocol 0x98), July 20,2009, Current Maintainer :Brandon Heller(brandonhistanford. edu) ”<http://www.openflowswitch. org/documents/ openflow-spec-vO. 9. 0. pdf>。因此，路由控制功能与路由器和交换机分离，并且控制器的集中控制使能最佳路由和流量管理。应用开放流技术的交换机不是像常规路由器/交换机中以分组或帧为单元来处置通信，而是以端对端(End to End)流为单元来处置通信。更具体地，OFC 23设置关于每一交换机或节点的流来控制交换机或节点的操作 (例如，分组数据中继操作)。<流的示例>流定义了应被执行的关于匹配预定义规则的分组的处理(操作)。流的规则通过包括在MAC帧的报头区域中并可以区分于另一个的目的地地址、源地址、目的地端口和源端口中的一些或全部的组合来定义。应该注意到，上述地址包括MAC (Media AccessControl)地址和IP (Internet Protocol)地址。除此之外，进入端口的信息也可以用作流的规则。这里，由OFC 23控制的交换机包括OFS 121 (121_i，i = 1至χ)、起到虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)功能的虚拟交换机等。由OFC 23控制的节点包括服务器122(122-i，i = 1至y)、虚拟机1221 (1221_i，i = 1至k)、虚拟机监视器1222、存储 123(123-i, i = 1 至 ζ)等。SP，OFC 23 通过将每一 OFS 121 (121_i，i = 1 至 χ)、服务器 122 (122_i，i = 1 至 y)和存储123(123-i，i = 1至ζ)当作节点来执行节点管理。例如，OFC 23监视每一节点上的负载，并激活/停止具有指定交换机ID的OFS 121(121-1, i = 1至χ)。应该注意到，“停止”不仅包括硬件关闭，而且包括转换到省电模式，诸如待机、睡眠和休息状态。服务管理单元M执行服务的逻辑结构和物理结构的管理。由虚拟机 1221 (1221-i，i = 1至k)提供的服务执行提供服务的应用程序。另外，服务管理单元对监视关于每一服务的负载。例如，服务管理单元M收集来自OFC 23的流的数目的信息。服务器管理单元25监视服务器122(122_i，i = 1至y)的操作和其上施加的负载。而且，服务器管理单元25激活/停止具有指定服务器ID的服务器122(122-i，i = 1 至y)。应该注意到，“停止”不仅包括硬件关闭，而且包括转换到省电模式，诸如待机、睡眠和休息状态。存储管理单元沈执行关于存储123(123_i，i = 1至ζ)的访问控制。访问控制包括通过FC(光纤信道)交换机等的分区(zoning)。分区是由FC交换机提供的其中一种应用功能，其提供关于每一装置和端口的访问控制，诸如“使能读取/写入”、“只读”和“不可见”。虚拟机管理单元27执行每一服务器122(122_i，i = 1至y)上的虚拟机监视器 1222的管理和转移。虚拟机管理单元27保留关于虚拟机监视器1222的信息。而且，虚拟机管理单元27保留关于虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)和运行于虚拟机监视器1222上的虚拟交换机的信息，并且适当的时候从虚拟机监视器1222获取它。管理装置20通过计算机举例说明，诸如个人计算机(PC)、瘦客户端服务器、工作站、主机和超级计算机。在这种情况下，集成管理单元21、设备管理单元22、OFC 23、服务管理单元对、月艮务器管理单元25、存储管理单元沈和虚拟机管理单元27可以通过基于程序运行以执行预定处理的处理器、用于存储程序和各种数据的存储器、用于通过网络进行外部通信的网络接口实现。上述处理器通过CPU(中央处理单元)、微处理器、微控制器、具有类似功能的半导体集成电路(IC)等举例说明。上述存储器通过诸如RAM(随机访问存储器)、R0M(只读存储器),EEPROM(电可擦除和可编程只读存储器)和闪存的半导体存储器装置，诸如HDD(硬盘驱动器)和SSD(固态驱动器)的辅助存储装置，诸如DVD (数字通用光盘)的可移动磁盘，诸如SD (安全数字) 存储卡的存储介质等举例说明。上述网络接口包括诸如支持网络通信的板(母板、1/0板)的半导体集成电路、诸如NIC(网络接口卡)的网络适配器、类似的扩展卡、诸如天线的通信装置，诸如连接器的通
信端口等等。上述网络通过互联网、LAN (局域网)、无线局域网(无线LAN)、WAN (广域网)、干线网、有线电视(CATV)线、固定电话网、移动电话网、WiMAX、3G(第三代蜂窝电话)、租借线、 IrDA (红外数据通讯)、蓝牙(注册商标)、串行通信线、数据总线等举例说明。应该注意到，集成管理单元21、设备管理单元22、OFC 23、服务管理单元对、服务器管理单元25、存储管理单元沈和虚拟机管理单元27可以分别通过单独的计算机实现。实际中，并不限于这些示例。<服务与流的关系>在用户机器与服务器连接以向虚拟机1221 (1221-i，i = 1至k)请求服务的每一时刻都生成流。即，流与连接相对应。这里，通过TCP/IP (传输控制协议/互联网协议)分组的地址区域中的目的地地址、源地址、目的地端口号和源端口号中的一些或全部的组合来定义流，并可以与其它区分。应该注意到，上述地址包括MAC地址和IP地址。如果相同的服务由多个服务器提供，服务和流则可以基于目的地IP地址彼此关联。在这种情况下，可以基于目的地IP地址计数流，并且可以从流的数目计算得出服务的数目。服务的数目等于当前存在的流的数目，并且能表明由服务带来的负载(服务负载)。如果服务中的端口号不同，服务和流则可以基于目的地端口号彼此关联。在这种情况下，如果目的地端口号相同，则确定服务是相同的。因此，可以基于目的地端口号计数与服务关联的流的数目，以及计算服务的数目。<数据结构>接下来，将要描述在根据本发明的功率节省系统中所使用的数据的位置和详情。此后，将如下简化术语“机架”表示机架 12(12_i，i = 1 至 η)；“交换机”表示OFS 121 (121_i，i = 1至χ)或者虚拟机监视器1222的虚拟交换机；“0FS” 表示 OFS 121(121-1, i = 1 至 χ)；“服务器”表示服务器122(122-1, i = 1至y)；“VM” 表示虚拟机 1221 (1221-1, i = 1 至 k)；“存储”表示存储 123(123-1, i = 1 至 ζ)。集成管理单元21保留内部设备信息、机架信息、存储连接信息和服务逻辑配置信肩、ο内部设备信息包括空调信息、照明信息和电源信息。空调信息包括空调ID、电功率信息、运行状态信息和相关机架信息。空调ID表明空调设备111的标识信息。电功率信息表明如果空调ID的空调设备111停止(或调整)可以减少的电能(wH)。运行状态信息表明安装在机架12(12-i，i = l至η)中的每一电子装置的当前运行状态(运行/非运行)，机架属于关于空调ID的空调设备111的空调组。相关机架信息包括与机架ID相关的信息。机架ID表明属于关于空调ID的空调设备111的空调组的机架12(12-i，i = 1至η)的标识信息。
照明信息包括照明ID、电功率信息、运行状态信息和相关机架信息。照明ID表明照明设备112的标识信息。电功率信息表明如果照明ID的照明设备112停止(或调整)可以减少的电能(wH)。运行状态信息表明安装在机架12(12-i，i = l至η)中的每一电子装置的当前运行状态(运行/非运行)，机架属于关于照明ID的照明设备112的照明组。相关机架信息包括与机架ID相关的信息。机架ID表明属于关于照明ID的照明设备112的照明组的机架12(12-i，i = 1至η)的标识信息。电源信息包括电源ID、电功率信息、运行状态信息和相关机架信息。电源ID表明电源设备113的标识信息。电功率信息表明如果电源ID的电源设备113停止(或调整)可以减少的电能(wH)。运行状态信息表明安装在机架12(12-i，i = l至η)中的每一电子装置的当前运行状态(运行/非运行)，机架属于关于电源ID的电源设备113的电源组。相关机架信息包括与机架ID相关的信息。机架ID表明属于关于电源ID的电源设备113的电源组的机架12(12-i，i = 1至η)的标识信息。这里，为了简明，让我们考虑一种情况，空调设备111、照明设备112和电源设备 113都以服务器室10中的相同区域为目标。即，空调组、照明组和电源组是相同的组。然而，实际中并不限于这些示例。机架信息表明安装在相同机架中每一电子装置的信息。这里，机架信息包括机架 ID、运行状态信息和安装的节点信息。机架ID表明机架12(12-i，i = 1至η)的标识信息。 运行状态信息表明安装在机架ID的机架12(12-i，i = 1至η)中的每一电子装置的当前运行状态(运行/非运行)。安装的节点信息包括节点类型、节点ID和运行状态信息。节点类型表明在机架12(12-i，i = 1至η)中的电子装置的类型(交换机/服务器/存储等)。 节点ID信息表明安装在机架12(12-i，i = 1至η)中的电子装置的标识信息。例如，节点 ID表明任何交换机ID、服务器ID和存储ID。运行状态信息表明安装在机架12 (12_i，i = 1至η)中的每一电子装置的运行状态(运行/非运行)。存储连接信息是关于可以与存储通信的一组服务器的信息。这里，存储连接信息包括存储ID和可连接的服务器信息。存储ID表明存储123(123-i，i = 1至ζ)的标识信息。可连接的服务器信息表明可以与存储ID的存储通信的服务器的标识信息(MAC地址等
服务逻辑配置信息是提供服务所需要的节点的配置信息。例如，服务逻辑配置信息包括第一个分组作为用于连接的触发的规则、关于组成节点的数量的信息、关于所使用的存储的信息(存储ID)、和关于所使用的节点的信息(节点ID :VM运行于其上的服务器 ID)。例如，关于组成节点的数量的信息包括节点的详情(类型VM，节点的数目)、每一 VM 提供的服务的数量、和每一 VM所占用的物理资源(存储器、CPU等)的数量。OFC 23保留拓扑信息。这里，拓扑信息是表示网络中连接关系的地图信息，并且与流定义信息相对应。拓扑信息包括关于0FS、服务器、网络等连接状态的信息。拓扑信息由一组与监视器目标交换机(0FS、虚拟交换机等)连接并为每一监视器目标交换机生成的设置组成。这里，拓扑信息包括关于交换机ID的信息、运行状态信息、端口的数目、和每一端口的连接信息。交换机ID表明监视器目标交换机的标识信息。运行状态信息表明监视器目标交换机的运行状态(运行/非运行)。端口的数目表明监视器目标交换机的端口的数目。每一端口的连接信息包括连接类型信息和连接目的地信息。连接类型信息包括关于监视器目标交换机的连接目的地的类型(交换机/服务器/存储/外部网络等)的信息。连接目的地信息表明监视器目标交换机的连接目的地的标识信息。如果连接类型是交换机， 连接目的地信息表明交换机ID。如果连接类型是服务器或存储，连接目的地信息表明MAC 地址。如果连接类型是外部网络，连接目的地信息表明外部网络ID。服务管理单元M保留服务的数目信息。服务的数目信息包括关于供应的数目和响应时间的信息。供应的数目表明每单位时间每一服务供应的数目。响应时间表明每一服务响应时间的平均值和最大值。服务器管理单元25保留服务器负载信息。服务器负载信息包括关于负载状况和有效资源的数目的信息。负载状况表明每单位时间内每一服务器的负载状况。有效资源的数目表明每一服务器的有效资源的数目。这里，“服务器的有效资源的数目=服务器的资源的数目-被预留资源的数目”。〈服务的基本处理〉将参照图2描述服务的基本处理。(1)步骤 Sl分组从外部网络到达OFS 121(121-i，i = 1 至 χ)。即，OFS 121(121-i, i = 1 M χ)从外部网络接收到分组。(2)步骤 S2如果所接收到的分组是第一个分组，OFS 121 (121-i，i = 1至χ)通告OFC 23所接收到的分组为第一个分组。(3)步骤 S3OFC 23通告服务管理单元M第一个分组的到达。(4)步骤 S4服务管理单元M搜索对应于所通告的第一个分组的服务。(5)步骤 S5服务管理单元M指示已经检测到第一个分组的OFS 121 (121-i, i = 1至χ)和搜索到的服务所使用的VM作为端点，并命令OFC 23生成所指示的端点之间的通信路径。(6)步骤 S6OFC 23根据拓扑信息计算关于所指示的端点的通信路径。这里，在计算中没有使用非运行状态的OFS 121 (121-i, i = 1至χ)。(7)步骤 S7OFC 23生成针对所计算的通信路径上的每一 OFS 121 (121-i, i = 1至χ)的流定
义信息。(8)步骤 S8OFC 23在对应的OFS 121 (121-i, i = 1至χ)中设置所生成的流定义信息。<信息收集和用于改变配置的触发>下面将参照附图3描述在设置流定义信息之后的信息收集和用于改变配置的触发。(1)步骤 Cl
OFC 23收集来自OFS 121(121-1, i = 1至χ)的信息，计数流的数目并将每一流通知给服务管理单元M。(2)步骤 C2服务管理单元M对关于每一服务的流进行分类，并保留关于每一服务的每单位时间服务数目的信息。(3)步骤 C3服务管理单元M监视服务的数目，并受到服务数目的改变而被触发，命令虚拟机管理单元27如下改变服务的逻辑配置和物理配置。(4)步骤 C4如果服务的数目变得等于或大于预定阈值，虚拟机管理单元27执行用于将服务的数目减少到少于预定阈值的处理。预定阈值这里可以是上限阈值。例如，如果(服务的数目)彡(一个VM处理的服务的数目)X (VM的数目)，虚拟机管理单元27在服务器中增加指派给服务的VM。S卩，虚拟机管理单元27执行在服务器中运行VM用于服务。备选地，虚拟机管理单元27为了增加服务所需要的CPU，可以在服务器中减少VM 的数目。在这种情况下，VM从服务器转移到另一服务器上，并且VM的运行处理在另一服务器中执行。而且，如果在服务器上运行的VM的数目变得相比于其它服务器是最小的，如果必要，虚拟机管理单元27将服务器上运行的剩余VM合并到另一服务器上。如果由于合并，月艮务器上没有运行的VM，服务器管理单元25停止该服务器。该过程可以重复，直至服务的数目变得彼此相等。(5)步骤 C5如果服务的数目变得少于预定阈值，虚拟机管理单元27执行用于在预定阈值内增加服务的数目的处理。这里，预定阈值可以是下限阈值。例如，如果(服务的数目)< (一个VM处理的服务的数目)X (VM的数目)，则虚拟机管理单元27减少服务器中用于服务的 VM。S卩，虚拟机管理单元27执行停止服务器中用于服务的VM。备选地，虚拟机管理单元27可以增加服务器中VM的数目，以减少服务所需要的 CPU。即，VM从其它服务器转移到该服务器，并且该VM在其它服务器中停止。执行后面将要描述的“由管理员手动启动/停止VM触发的功率节省”的停止处理。而且，如果需要，虚拟机管理单元27将具有最小运行VM数目的服务器上运行的VM 合并到具有空闲资源的服务器或另一服务器。服务器管理单元25停止由于合并而没有运行VM剩余的服务器。处理可以重复，直至服务的数目变得彼此相等。〈运行资源最优化〉接下来，将要描述致力于通过转移VM更进一步节省功率的运行资源最优化处理。 该处理由VM停止处理结束触发而被激活。实际中，最优化可以脱离VM停止处理而执行。在这种情况下，触发器例如是整个系统的负载超过阈值。这里，阈值可以是在上限阈值与下限阈值之间的某个范围内。在这种情况下，超过阈值意味着脱离了在上限阈值与下限阈值之间的某个范围。将参照图4描述运行资源最优化处理。(1)步骤 Rl
1
集成管理单元21通过使用下面的式(1)来计算所需资源的数量所需资源的数量的计算Ri 用于服务i的VM的所需资源的数量Vi 用于服务i的VM的数目
权利要求
1.一种功率节省系统，包括管理装置，其配置用来监视分别在多个服务器上运行的虚拟机提供的服务的通信信息，基于从关于每一所述虚拟机的所述通信信息计算的服务负载将虚拟机转移到另一服务器，并将没有运行虚拟机的服务器置于非运行状态；以及控制器，其配置用来在转发关于所述服务的通信分组的交换机中设置关于每一流的路由fn息；其中所述控制器根据所述虚拟机的所述转移改变在所述交换机中设置的所述路由信肩、O
2.根据权利要求1所述的功率节省系统，其中所述管理装置基于根据所述服务的网络中的通信负载和根据所述服务的服务器中的处理负载计算所述服务负载。
3.根据权利要求1或2所述的功率节省系统，其中如果作为根据所述虚拟机的所述转移在所述交换机中设置的所述路由信息的改变的结果，存在不需要运行的交换机，则所述管理装置将所述不需要运行的交换机置于非运行状态。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率节省系统，其中所述交换机和所述多个服务器安装在机架中；其中所述管理装置将运行于所述机架中的服务器上的虚拟机转移到另一机架中的服务器上；所述控制器将在所述交换机中设置的所述路由信息改变为通过所述机架外部的交换机；以及所述管理装置将包括所述交换机和所述多个服务器的整个所述机架置于非运行状态。
5.根据权利要求4所述的功率节省系统，其中所述管理装置控制对所述机架的周围环境条件做出调整的设备；以及改变或停止对置于所述非运行状态的所述机架的所述周围环境条件的所述调整。
6.根据权利要求5所述的功率节省系统，其中所述管理装置搜索可以机架组为单位地置于非运行状态的目标，机架的周围环境条件受所述设备的控制，然后搜索可以机架为单位和以服务器为单位地置于非运行状态的目标。
7.根据权利要求5或6所述的功率节省系统，其中所述管理装置包括空调管理单元，其配置用于控制空调设备，所述空调设备用于冷却作为空调的目标的属于空调组的机架；以及如果属于所述空调组的所有机架被置于所述非运行状态，通过所述空调设备调整或停止冷却；照明管理单元，其配置用于控制照明设备，所述照明设备用于照明作为照明的目标的属于照明组的机架；以及如果属于所述照明组的所有机架被置于所述非运行状态，通过所述照明设备调整或停止照明；以及电源管理单元，其配置用于控制电源设备，该电源设备用于为作为电源的目标的属于电源组的机架供电；以及如果属于所述电源组的所有机架被置于所述非运行状态，通过所述电源设备调整或停止供电。
8.一种计算机，用作根据权利要求1至7中任一项所述的功率节省系统中的所述管理装置和所述控制器中的至少一个。
9.一种由计算机执行的功率节省方法，包括监视分别在多个服务器上运行的虚拟机提供的服务的通信信息；基于从关于每一所述虚拟机的所述通信信息计算的服务负载将虚拟机转移到另一服务器，并将没有运行虚拟机的服务器置于非运行状态；在转发关于所述服务的通信分组的交换机中设置关于每一流的路由信息；以及根据所述虚拟机的所述转移改变在所述交换机中设置的所述路由信息。
10.根据权利要求9所述的功率节省方法，进一步包括基于根据所述服务的网络中的通信负载和根据所述服务的服务器中的处理负载计算所述服务负载。
11.根据权利要求9或10所述的功率节省方法，进一步包括如果作为根据所述虚拟机的所述转移在所述交换机中设置的所述路由信息的改变的结果，存在不需要运行的交换机，则将所述不需要运行的交换机置于非运行状态。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的功率节省方法，进一步包括将运行于所述交换机和所述多个服务器安装在其中的所述机架中的服务器上的虚拟机转移到另一机架中的服务器上；将在所述交换机中设置的所述路由信息改变为通过所述机架外部的交换机；以及将包括所述交换机和所述多个服务器的整个所述机架置于非运行状态。
13.根据权利要求12所述的功率节省方法，进一步包括控制对所述机架的周围环境条件做出调整的设备；以及改变或停止对置于所述非运行状态的所述机架的所述周围环境条件的所述调整。
14.根据权利要求13所述的功率节省方法，进一步包括搜索可以机架组为单位地置于非运行状态的目标，机架的周围环境条件受所述设备的控制，然后搜索可以机架为单位和以服务器为单位地置于非运行状态的目标。
15.根据权利要求13或14所述的功率节省方法，进一步包括控制空调设备，所述空调设备用于冷却作为空调的目标的属于空调组的机架；以及如果属于所述空调组的所有机架被置于所述非运行状态，通过所述空调设备调整或停止冷却；控制照明设备，所述照明设备用于照明作为照明的目标的属于照明组的机架；以及如果属于所述照明组的所有机架被置于所述非运行状态，通过所述照明设备调整或停止照明；以及控制电源设备，所述电源设备用于为作为电源的目标的属于电源组的机架供电；以及如果属于所述电源组的所有机架被置于所述非运行状态，通过所述电源设备调整或停止供 H1^ ο
16.一种存储介质，其存储有功率节省程序，该程序使得计算机执行根据权利要求9至 15中任一项所述的功率节省方法。
全文摘要
提供了功率节省系统和功率节省方法，其中通过停止服务器室内不必要的装置和内部设备实现了功率节省。具体地，执行提供服务的虚拟机(VM)的合并，集中服务器室内机架组外部中预定机架中的服务器上的处理，停止没有服务器运行的机架，停止或调整针对机架及其周围环境的内部设备运行的处理，以实现功率节省。
文档编号H04L12/28GK102549973SQ20108004537
公开日2012年7月4日 申请日期2010年10月5日 优先权日2009年10月7日
发明者大和纯一, 村上贵彦 申请人:日本电气株式会社