[发明专利]一种测量虚拟机能耗的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，更具体地，涉及一种测量虚拟机能耗的方法和系统。

背景技术

云计算环境中数量众多的计算和存储设备无时无刻不在消耗着大量的能源，因此，能耗已经成为云计算技术发展关注的焦点之一。如何有效地对云计算环境的能耗进行评估和优化进而减少能耗成本，是当前云计算技术中亟待解决的技术问题。另外，从运营角度出发，在先期的基础设施搭建完成后，云计算环境在运行时的主要开销就是能耗，因此，如何基于能耗对用户进行合理的收费，也是关系到云计算技术能否被广泛接受并应用的关键问题。

虚拟机是云计算环境的基本管理单元，因此，云计算环境的能耗管理基础就是虚拟机的能耗管理，而能耗测量又是进行能耗管理(例如，评估、优化、计费等)的必要前提。但是，虚拟机的能耗信息很难被直接获取，这是因为诸如电流、电压、功率等和能耗相关的信息都只能在物理器件上测得。当一台物理机上部署了多台虚拟机时，只有采用将测量所得的物理机能耗信息根据一定的规则分派到相关虚拟机的方法对虚拟机能耗进行估测。

目前，最简单的获得虚拟机能耗信息的方法是将物理机的实测能耗平均分配给运行在其上的各个虚拟机，这种貌似公平的做法忽略了虚拟机在运行时存在的行为差异，例如，不同的负载类型(CPU密集型、内存密集型、I/O密集型等)和不同的负载压力(重负荷运行、轻负荷运行等)，其结果并不能够真实地反映出虚拟机的真实能耗。稍微复杂的虚拟机能耗估算方法是将物理机的能耗根据不同虚拟机的CPU使用时间按照比例进行分派，例如，Amazon EC2使用的CPU hour。这种做法忽略了虚拟机在运行过程中除了CPU上的计算行为以外的其他行为(例如，访问内存、访问I/O设备)所产生的能耗，测量过程不全面从而导致结果不够准确。另外，即便是对CPU使用行为的监测，因为当前主流CPU普遍支持多个能耗级别(例如，不同的执行频率)并可在运行时做切换，所以，仅根据执行时间的长短也不能准确地测量出和CPU相关的虚拟机能耗。

综上所述，如何准确地测量虚拟机能耗已经成为云计算环境能耗管理所面临的首要和关键问题。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种测量虚拟机能耗的方法，能够准确地测量各个虚拟机的能耗。

本发明提供了一种测量虚拟机能耗的方法，包括通过监测硬件性能监视器HPM采集各个虚拟机在运行时的处理器硬件能耗特征；通过监测I/O设备访问事件采集各个虚拟机在运行时的I/O设备能耗特征；利用各个虚拟机在运行时的处理器硬件和I/O设备能耗特征以及物理机实际运行时的能耗计算各个虚拟机的能耗。

根据本发明方法的一个实施例，利用各个虚拟机在运行时的处理器硬件和I/O设备能耗特征以及物理机实际运行时的能耗计算各个虚拟机的能耗的步骤包括：利用各个虚拟机在运行时的处理器硬件和I/O设备能耗特征与物理机实际运行时的能耗之间的线性关系动态地建立能耗模型；利用能耗模型计算各个虚拟机的能耗。

根据本发明方法的另一实施例，采集各个虚拟机在运行时的处理器硬件能耗特征的步骤包括：采集各个虚拟机在运行时的CPU能耗特征；采集各个虚拟机在运行时的内存能耗特征。

根据本发明方法的又一实施例，采集各个虚拟机在运行时的I/O设备能耗特征的步骤包括：采集各个虚拟机在运行时的磁盘设备能耗特征；采集各个虚拟机在运行时的网络设备能耗特征。

根据本发明方法的再一实施例，在计算各个虚拟机的能耗之前，该方法还包括：将采集到的各个虚拟机在运行时的处理器硬件和I/O设备能耗特征映射到对应的虚拟机事件统计信息中。

根据本发明方法的再一实施例，各个虚拟机在运行时的CPU能耗特征包括CPU的执行周期和完成指令数中的至少一种；各个虚拟机在运行时的内存能耗特征包括对内存的访问次数。

根据本发明方法的再一实施例，各个虚拟机在运行时的I/O设备能耗特征包括I/O设备的流量信息。

本发明测量虚拟机能耗的方法，通过对各个虚拟机在运行时的处理器硬件和I/O设备能耗特征的采集准确地捕获各个虚拟机在运行时的能耗特征，从而可以利用这些能耗特征准确地计算出各个虚拟机的能耗，有效地解决了现有技术中不能准确测量各个虚拟机能耗的问题。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种测量虚拟机能耗的系统，能够准确地测量各个虚拟机的能耗。