一种虚拟机实时能耗计量方法技术

本发明专利技术公开了一种虚拟机实时能耗计量方法，涉及虚拟机领域。所述方法包括：采集每个虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量、物理节点的实测能耗，匹配成训练向量；重复上一步，得到预定数量的、非线性的训练向量，构建得到训练向量集合；对训练向量集合中的训练向量进行线性拟合，采用最小二乘法计算分类三段模型的权重参数；在实际应用环境中，采集实际运行的虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量，根据实际运行的虚拟机的数量和所有实际运行的虚拟机的CPU利用率之和，确定相应的分类三段模型及其权重参数，计算得到待监听虚拟机以及物理服务器的能耗值。所述方法，降低了虚拟机数目和能耗峰谷波动对能耗估算准确度的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及虚拟机
，特别涉及。
技术介绍
目前，能耗成为了云计算的主要运营成本，降低云计算的能耗不仅可以为云计算提供商节约成本，获得诱人的经济收益，而且有利于世界范围内缓解能源危机，减少温室气体的排放，对环境和气候产生有益的影响。虚拟化技术是支撑云计算的重要技术基石，给数据中心的管理带来了高效和便捷的优势，降低了物理服务器的所需数目，提高能源利用效率，从而有效地控制了成本。虚拟化环境中的配置、分配、调度等管理的粒度变为了单个的虚拟机，所以云计算 中的能耗管理需要知道虚拟机的能耗值，作为管理决策的重要依据。目前数据中心主要是以外接硬件功率计的方式在线监测系统的能耗使用情况，但是外接功率计无法测量到虚拟机的能耗值，缺乏对虚拟化平台能耗的等效能见度。所以如何准确实时地计量虚拟机的能耗是施行虚拟化环境能耗管理的重要问题。公开号为CN101907917A的专利技术专利公开了一种测量虚拟机能耗的方法和系统。该专利提供了通过捕获各个虚拟机在运行时处理器、磁盘、网络和内存的能耗特征以及物理机实际运行时的能耗，从而计算出各个虚拟机能耗的方法和系统。该方案通过监测硬件性能监视器HPM采集CPU执行周期和完成指令数，通过I/O设备访问事件采集I/O设备能耗特征，并将检测到的信息映射到对应的事件统计信息中。通过对物理机的实测能耗与各部件的能耗特征建立模型，计算出各功能部件的能耗值，继而根据虚拟机在不同功能部件能耗中的贡献份额计算出各虚拟机的能耗。该专利方案使用多个监听或采集设备采集功能部件的能耗特征，并将其映射到对应的虚拟机事件统计信息中。这样容易造成错配而产生大量不对应数据，影响方法实行的准确性。该方法中使用的模型是与文献方案3类似的简单线性关系，在实际运行中会出现虚拟机数目和能耗峰谷波动影响能耗估算的准确度。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供，以提高虚拟机能耗计量的准确度，克服因虚拟机数目和能耗峰谷波动影响能耗估算准确度的问题。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供，其包括步骤B :采集每个虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量，以及物理节点的实测能耗，匹配成训练向量^=ITjUcpAk) ，EU)，知爲 n, Pserver); k=l k=l k=\其中，η表示所述虚拟机的数量，Ucpu(k)表示第k个虚拟机的CPU利用率，Umem(k)表示第k个虚拟机的内存利用率，Uio (k)表示第k个虚拟机的磁盘吞吐量，Pserver表示所述物理节点的实测能耗；C :重复所述步骤B，得到预定数量的、非线性的所述训练向量，进而构建得到训练向量集合；D :对所述训练向量集合中的训练向量进行线性拟合，采用最小二乘法计算分类三段模型的权重参数；所述分类三段模型形式如下 ηηηM{n,s) = UnsYjUcpu (k) + β U _ (幻 + YiksYjU w{k) + nens + Pbmetine ； k=l k=l k=l 其中，s的数值为1、2或者3，分别对应表示n个所述虚拟机的CPU利用率总和处于低段、中段或者高段；a n,s表示分类三段模型的CPU权重参数；β n,s表示分类三段模型的内存权重参数；Yn, s表示分类三段模型的磁盘权重参数；en,s表示分类三段模型的第四权重参数；Pbaseiine表示所述物理节点的基线能耗；E :在实际应用环境中，采集每个实际运行的虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量，根据所述实际运行的虚拟机的数量和所有所述实际运行的虚拟机的CPU利用率之和，确定所述分类三段模型的相应的权重参数，计算得到待监听虚拟机的能耗值P :P = Ct n, s X Ucpu+ β n, sUmem+ Y η, sUio+en, s ;其中，Uepu表示待监听虚拟机的CPU利用率，Umem表示所述待监听虚拟机的内存利用率，Uio表示所述待监听虚拟机的磁盘吞吐量。优选地,所述步骤D具体包括步骤Dl :按照所述训练向量中虚拟机的数量n，将所述训练向量集合划分为N个子集Mn ;N表示所述物理节点能够运行虚拟机个数的上限；D2 :在每个所述子集Mn中，按照所有所述虚拟机的CPU利用率之和Σ Μ的数值将所述训练向量分为低、中、高三段，在低段中"-W 6 ;其中，Si e (O,50% Xn)，S2 e (50% Xn, 100% Xn)；D3 :对应每个所述子集Mn，建立估算函数如下 ηηηPsmer = Σ Ucpu (k) + Σ Um_ (k) + Y ,s Σ Ufo (k) + 賊η, + h eline k=\k 二 IA=I，将所述训练向量输入所述估算函数，以最小二乘法计算得到对应每个估算函数的权重参数an s、Yn,s和en,s，同时记录平均误差率ε ；D4 :变化SI和S2的数值，重复迭代执行所述步骤D2和D3，找到一组使所述平均误差率ε最低的SI和S2的数值，以及相应的估算函数的权重参数an,s、βη,3、Yn,s和en,s作为所述分类三段模型的权重参数。优选地，在所述步骤B之前还包括步骤A :在物理节点上运行虚拟化软件，得到一个或者多个虚拟机，在所述虚拟机的主节点上运行预定分布式计算样例程序。优选地，在所述步骤E之后还包括步骤F :连续采集每个所述虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量，并将j时刻虚拟机i的性能指标表示为监听向量Ui,」={Ucpu(ijJ), Umemiij j,, Uio(ijJ), rij};其中，Uepuaj)表示j时刻虚拟机i的CPU利用率，UM(id)表示j时刻虚拟机i的内存利用率，Ui^)表示j时刻虚拟机i的磁盘吞吐量，rij表示j时刻实际运行的虚拟机的数量；G :根据所述监听向量Ui,得到虚拟机i在不同时刻对应的监听向量的集合Xi ={uia, . . . Ui,」},得到在相同的j时刻所有虚拟机对应的监听向量的集合Yj = (Ulj j, . . .un,J ；H :根据所述虚拟机i在不同时刻对应的监听向量的集合Xi和所述分类三段模型的相应的权重参数，计算得到所述虚拟机i在不同时刻的能耗值；根据所述相同的j时刻所有虚拟机对应的监听向量的集合Yj和所述分类三段模型的相应的权重参数，计算得到相同的j时刻所有虚拟机的能耗值以及所述物理节点的能耗值。优选地，所述步骤A中所述预定分布式计算样例程序包括CPU密集型程序、I/O密 集型程序，以及CPU和I/O密集型程序。优选地，所述步骤B中，通过外接一个硬件交流电功率计采集所述物理节点的实测能耗。优选地，所述步骤C中，所述预定数量大于100。(三)有益效果本专利技术的虚拟机实时能耗计量方法，通过分段拟合的方式，降低了虚拟机数目和能耗峰谷波动对能耗估算准确度的影响，可以实时准确地计算出物理服务器及运行在其上的各个虚拟机的能耗值。附图说明图I是本专利技术的虚拟机实时能耗计量方法流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图I是本专利技术的虚拟机实时能耗计量方法流程图，如图I所示，所述方法包括步骤A :在物理节点上运行虚拟化软件VMware Workstat本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟机实时能耗计量方法，其特征在于，包括步骤：B：采集每个虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量，以及物理节点的实测能耗，匹配成训练向量：T={Σk=1nUcpu(k),Σk=1nUmem(k),Σk=1nUio(k),n,Pserver};其中，n表示所述虚拟机的数量，Ucpu(k)表示第k个虚拟机的CPU利用率，Umem(k)表示第k个虚拟机的内存利用率，Uio(k)表示第k个虚拟机的磁盘吞吐量，Pserver表示所述物理节点的实测能耗；C：重复所述步骤B，得到预定数量的、非线性的所述训练向量，进而构建得到训练向量集合；D：对所述训练向量集合中的训练向量进行线性拟合，采用最小二乘法计算分类三段模型的权重参数；所述分类三段模型形式如下：M(n,s)=αn,sΣk=1nUcpu(k)+βn,sΣk=1nUmem(k)+γn,sΣk=1nUio(k)+nen,s+Pbaseline;其中，s的数值为1、2或者3，分别对应表示n个所述虚拟机的CPU利用率总和处于低段、中段或者高段；αn，s表示分类三段模型的CPU权重参数；βn，s表示分类三段模型的内存权重参数；γn，s表示分类三段模型的磁盘权重参数；en，s表示分类三段模型的第四权重参数；Pbaseline表示所述物理节点的基线能耗；E：在实际应用环境中，采集每个实际运行的虚拟机的CPU利用率、内存利用率、磁盘吞吐量，根据所述实际运行的虚拟机的数量和所有所述实际运行的虚拟机的CPU利用率之和，确定所述分类三段模型的相应的权重参数，计算得到待监听虚拟机的能耗值Pvm：Pvm＝αn，s×Ucpu+βn，sUmem+γn，sUio+en，s；其中，Ucpu表示待监听虚拟机的CPU利用率，Umem表示所述待监听虚拟机的内存利用率，Uio表示所述待监听虚拟机的磁盘吞吐量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，亓峰，李妍霏，熊翱，李文璟，邱雪松，孟洛明，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：