最大化虛擬機平臺的降低功率狀態的電源管理的製作方法
2023-05-08 08:09:51
專利名稱：最大化虛擬機平臺的降低功率狀態的電源管理的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括多個虛擬機的虛擬機平臺，各虛擬機分別連接到多個單獨計算機中的每個計算機，本發明尤其涉及此類虛擬機平臺的電源管理。
背景技術：
過去十年中，隨著全球資訊網(網站)系統大幅增加，組織所需的計算機處理功率每年按指數方式增長，因此如今需要使用上百個及甚至上千個伺服器。這導致越來越大的主機計算機的復甦。尤其是在虛擬機(VM)模式中工作的主機及類似的大型計算機，在VM模式中，作業系統的多個實例及相關的應用程式駐留在相同的物理硬體中。此類虛擬機一直在滿足通常配置為虛擬機伺服器場的大量伺服器的需求。有關更多背景，請參考論文「z/VM 下的虛擬Linux伺服器安全性、性能、及管理問題(Virtual Linux servers under z/VM security,performance, and administrative issues)，，，作者D. Turk，發表於 IBM系統期幹Ij (IBM Systems Journal), 2005年7月；及請參考論文「更多功率，擴展虛擬化管理器能力幫助客戶成長及管理虛擬化環境(More POWER to Ya,Expanded Visualization Manager capabilities help customers grow and manage virtualized environments)，，，作者 Jim Fall，發表於 IBM 系統雜誌(IBM Systems Magazine)，2007 年 9 月。在此類虛擬機環境中(其中多個用戶計算機連接到每個虛擬機平臺，每個平臺提供分別連接到這些多個用戶的多個虛擬機)，很難控制電源管理。在啟動虛擬機會話之前， 每個虛擬機平臺均需要使用全功率。由於虛擬機平臺對於需要訪問適當虛擬機的遠程用戶計算機必須始終可供使用，以全功率模式持續操作任何在線平臺已司空見慣。在虛擬機平臺被配置為虛擬機伺服器場時，浪費功耗變得特別嚴重。
發明內容
本發明在第一方面中相應地提供了一種在虛擬機環境中的電源管理系統，包含 虛擬機平臺，所述虛擬機平臺提供多個虛擬機；多個單獨客戶端設備，每個客戶端設備都連接到所述虛擬機中的一個相應虛擬機；判定裝置，用於獨立於所述客戶端設備至所述虛擬機的連接而判定連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於活動狀態；及切換裝置，用於在連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的所有客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至降低功耗狀態。優選地，所述多個客戶端設備遠離所述虛擬機平臺；及還包括用於將所述多個客戶端設備分別連接到所述虛擬機平臺的網絡裝置。優選地，所述網絡裝置是全球資訊網網絡裝置。所述系統優選地還包括多個所述虛擬機平臺，每個平臺分別提供多個虛擬機；及多個集合，每個集合包括分別連接到所述多個虛擬機平臺之一中的虛擬機的多個客戶端設備；其中當連接到所述虛擬機平臺中的一個相應平臺中的虛擬機的所有所述客戶端設備均處於非活動狀態時，所述切換裝置將所述一個相應平臺切換至降低功耗狀態。優選地，所述多個虛擬機平臺是布置為虛擬伺服器場的伺服器；及所述多個客戶端設備集合中的每個客戶端設備集合是連接到相應伺服器中的虛擬機的客戶端計算機。優選地，用於將所述虛擬機平臺切換至所述降低功率狀態的所述切換裝置在所述虛擬機平臺中；及還包括通信裝置，用於通過獨立於所述虛擬機平臺的作業系統的路徑，告知所述切換裝置所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於非活動狀態。優選地，所述虛擬機平臺包括系統管理程序和BIOS ；及用於告知非活動狀態的所述路徑獨立於所述系統管理程序而連接到所述BIOS。優選地，所述虛擬機平臺包括底板管理控制器(BMC)，所述BMC具有用於追蹤所述客戶端設備的非活動狀態的裝置；及用於告知非活動狀態的所述路徑通過所述 BMC而連接到所述BIOS。在第二方面中，提供了一種在虛擬機平臺中的電源管理方法，所述虛擬機平臺包括多個虛擬機，每個虛擬機分別連接到多個單獨客戶端設備中的每個客戶端設備，所述方法包含獨立於所述客戶端設備至所述虛擬機的連接，判定連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於活動狀態；及在連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的所有客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至降低功耗狀態。優選地，所述多個客戶端設備遠離所述虛擬機平臺；及通過網絡將所述多個客戶端設備分別連接到所述虛擬機平臺。優選地，所述網絡是全球資訊網。優選地，所述電源管理用於多個所述虛擬機平臺，每個平臺分別提供多個虛擬機，並且所述方法包括將每個集合都包括多個客戶端設備的多個集合分別連接到所述多個虛擬機平臺之一中的虛擬機；其中當連接到所述虛擬機平臺中的一個相應平臺中的虛擬機的所有所述客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述一個相應平臺切換至降低功耗狀態。優選地，在所述虛擬機平臺中控制所述虛擬機平臺至所述降低功耗狀態的切換；及還包括用於通過獨立於所述虛擬機平臺的作業系統的路徑，告知所述虛擬機平臺所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於非活動狀態的步驟。優選地，用於告知非活動狀態的所述路徑獨立於所述虛擬機平臺的系統管理程序而連接到所述虛擬機平臺的BIOS。在第三方面中，提供了一種包括電腦程式代碼的電腦程式，當所述電腦程式代碼被加載到計算機中並在其上執行時，將導致所述計算機執行第二方面所述的方法的所有步驟。所述第三方面的電腦程式的形式可以體現為其上存儲有計算機可讀程序的計算機可用介質，所述計算機可讀程序用於虛擬機平臺中的電源管理，所述虛擬機平臺包括多個虛擬機，每個虛擬機分別連接到多個單獨客戶端設備中的每個客戶端設備，其中所述計算機可讀程序，當在計算機上執行時，導致所述計算機執行以下操作獨立於所述客戶端設備至所述虛擬機的連接，判定連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於活動狀態；及在連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的所有客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至降低功耗狀態。優選地，所述多個客戶端設備遠離所述虛擬機平臺；及通過網絡將所述多個客戶端設備分別連接到所述虛擬機平臺。優選地，所述網絡是全球資訊網。優選地，所述電源管理用於多個所述虛擬機平臺，每個平臺分別提供多個虛擬機，並且所述電腦程式在執行時將每個集合都包括多個客戶端設備的多個集合分別連接到所述多個虛擬機平臺之一中的虛擬機；並且當連接到所述虛擬機平臺中的一個相應平臺中的虛擬機的所有所述客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述一個相應平臺切換至降低功耗狀態。
優選地，所述電腦程式在執行時將導致所述計算機在所述虛擬機平臺中控制所述虛擬機平臺至所述降低功耗狀態的切換；及通過獨立於所述虛擬機平臺的作業系統的路徑，告知所述虛擬機平臺所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於非活動狀態。優選地，所述電腦程式在執行時將導致所述計算機獨立於所述虛擬機平臺的系統管理程序而向所述虛擬機平臺的BIOS告知非活動狀態。本發明解決即使在沒有任何連接到虛擬機平臺的用戶計算機處於活動模式時仍維持每個虛擬機平臺處於全功率模式的功耗問題。為此目的，本發明的各實施例提供一種在虛擬機環境中進行電源管理的系統、方法、及電腦程式，所述虛擬機環境包括提供多個虛擬機的至少一個物理虛擬機平臺；及多個單獨(用戶)客戶端設備，每個客戶端設備連接到典型虛擬機分布環境中的虛擬機中的一個相應虛擬機。已知客戶端設備包括用戶計算機及計算機子系統，其包括印表機、盤驅動器及串行埠等。在本發明的以下描述中，在使用術語「用戶計算機」時，旨在包括所有此類客戶端設備。本發明還提供用於獨立於用戶計算機或客戶端設備至虛擬機的連接，判定連接到所述虛擬機的客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於活動狀態的功能；以及用於在連接到所述虛擬機的所有用戶計算機均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至平臺中的降低功耗狀態的功能。在優選操作中，本發明實施於多個用戶計算機遠離虛擬機平臺時，及其中存在網絡(通常為網際網路或網站，這兩個術語在本說明中可交換使用)用於分別將多個用戶計算機連接到虛擬機平臺時。如上文所提，本發明的優選實施例在例如虛擬伺服器場的系統中尤其有利，所述系統中具有多個虛擬機平臺，每個平臺分別提供多個虛擬機；及多個用戶集合，每個用戶集合包括多個用戶計算機或設備，其分別連接到多個虛擬機平臺之一中的虛擬機；使得切換裝置在連接到所述虛擬機平臺中的一個相應平臺中的虛擬機的所有用戶計算機或客戶端設備處於非活動狀態時，將所述一個相應平臺切換至降低功耗狀態。此類實施可有效用於多個虛擬機平臺提供布置為虛擬伺服器場的伺服器時，及多個用戶計算機集合中的每個集合為連接到相應伺服器中的虛擬機的客戶端設備或用戶計算機時。如將於下文所詳細說明的，在本發明的一個優選實施例中，將虛擬機平臺切換至降低功率狀態的實施是在虛擬機平臺中，及用於傳達所述計算機中的每個計算機是否處於非活動狀態的裝置通過獨立於虛擬機平臺的作業系統的路徑而連接到用於切換的裝置。此用於傳達非活動狀態的路徑通過獨立於平臺的系統管理程序的路線而連接到虛擬機平臺的基本輸入輸出系統￠10 固件。在此類布置中，虛擬機平臺包括具有追蹤所連接用戶計算機的非活動狀態的功能的底板管理控制器(BMC)，及用於傳達非活動狀態的路徑通過所述BMC而連接到所述BIOS。
現在將僅通過實例的方式參考附圖描述本發明的優選實施例，這些附圖是圖1是網絡部分的總體示意圖，其包括單個代表性虛擬機平臺及連接到平臺中的虛擬機的遠程用戶計算機集合或客戶端設備集合，用以圖示用戶計算機的非活動狀態監視；圖2是與圖1的示意圖相似的示意圖，其顯示分別連接到多個用戶計算機集合的多個虛擬機平臺；圖3是設定為可實施本發明的一個優選實施例以在虛擬機環境中進行電源管理的程序的總體流程圖；及圖4是圖3中設定的程序的示例性運行的流程圖。
具體實施例方式參考圖1，其中顯示網絡部分的總體示意圖，包括單個代表性虛擬機平臺20，及遠程用戶計算機(即，客戶端設備)集合桌上型計算機1、2及n，它們經由網絡10(如網站)和相應伺服器Si、S2及Sn而連接到平臺中使用作業系統0S1、0S2及OSn的虛擬機 VMU VM2 及 VMn0特定虛擬機VM到特定用戶計算機(桌上型計算機1至η)的指派由系統管理程序 21 (虛擬機平臺管理程序)分配。系統管理程序管理多個作業系統OSl-OSn，以及視需要管理平臺的處理器、BIOS 22、存儲器及其它資源。由於這是虛擬機平臺，因此可將系統管理程序視為虛擬化管理器。當前常規VM連接代理(未顯示)可操作以將當前在平臺20上運行的虛擬機指派給特定客戶端設備(如用戶桌上型計算機1至η所示)。然而，此類連接代理僅在登錄及中斷連接過程中使用。因此，如果特定的桌上型計算機1、2或η登錄並且然後閒置，則虛擬機平臺20中特定的被指派VM及其相關資源仍維持全功率，而與指派的用戶桌上型計算機1至η計算機的非活動狀態無關。據此，本發明提供一種獨立於平臺20的作業系統及系統管理程序21而檢測分配的用戶桌上型計算機l-η等計算機的非活動狀態的實施方式。因此，在圖1的環境中，系統管理程序(可購自VMWare、CitriX或Calista環境)具有配合硬體壓縮引擎工作的個體軟體組件，以允許多個用戶(桌上型計算機l-η)訪問同一平臺20。因此，當平臺硬體接通電源時，系統管理程序分配用戶專用的存儲器資源。當用戶不再需要使用資源時，如註銷時， 資源被釋放回平臺池中。然而，儘管不再需要使用平臺，平臺20仍維持完全電源開啟及完全工作。如以下所詳細說明的，本發明提供用於當用戶計算機或客戶端設備不再需要使用虛擬機資源(處理器、存儲器、作業系統及應用軟體)時，即，所有用戶計算機或客戶端設備處於非活動狀態時，將平臺置於較低功耗狀態；但當用戶計算機或客戶端設備確實需要使用平臺所支持的VM時，即，用戶計算機變成活動時，平臺20將退出低功率狀態並變成完全工作。本發明的實施方式利用現有設備來改變虛擬機平臺20的功率狀態。BIOS 22提供能夠從平臺20的不同部分移除電源的工業標準高級配置與電源接口(ACPI)狀態。在本發明的實施方式中，存在通過網絡10(可為網際網路或網站)經由連接11且通過ASIC (專用集成電路)壓縮核心12的路徑，其中用戶桌上型計算機l-η可分別連接到它們被分配的VM l-η及作業系統OSl-n。這由系統管理程序21控制。ASIC壓縮核心使得來自用戶計算機(桌上型計算機l-η)的數據能夠被適當地壓縮，從而以最有效率且與虛擬機平臺相關聯的方式存儲數據以供虛擬機使用；圖中所示經由連接13、14及15而施加數據。標準ASIC核心在以下刊物中描述「ASIC核心中的數據壓縮技術(Data compression technology in ASIC cores) 」，作者 S. H. Burroughs 等人，IBM 研發期刊(IBM Journal of Research and Development),第 42 卷，第 6 號，1998 年。定製ASIC核心具有充分靈活性，致使可形成從ASIC壓縮核心12通過平臺20中的底板管理控制器(BMC) 17直接進入BIOS 22的連接16。BMC是嵌入常規伺服器計算機底板的常規專用微型控制器，其可用作使用常規智能平臺管理接口(IPMI)的智能單元。因此， BMC可用於管理在系統管理軟體與平臺硬體之間的接口。如以下關於本發明的程序(可存儲在系統管理程序21中)所詳細說明的，BMC 17 追蹤在虛擬機平臺20的環境中的用戶數。當追蹤到在客戶端設備(用戶桌上型計算機) 及其被分配的VM之間的會話已在一段預定時間內處於非活動狀態時，BMC將用戶計算機自活動池中移除。每個客戶端設備或用戶計算機每次進入或離開非活動狀態時，均被記錄下來。在參考圖4所說明的一個實施例中，利用標準ASIC核心中所提供的嵌入活動定時器。 BMC在特定用戶計算機的活動停止時設定定時器。然後，在時間期滿後，從位於BMC中的活動追蹤表，通過對BIOS 22的輸入來移除不活動的用戶計算機。以此實施方式，用戶計算機或客戶端設備的活動狀態及非活動狀態的追蹤及傳達獨立於虛擬機平臺的作業系統和系統管理程序而實行，因而允許獨立控制虛擬機平臺的低功率狀態。現在參考圖2，其中顯示電源管理的實施方式，所述實施方式應用於多個虛擬機平臺(A-N)分別連接到多個用戶計算機(客戶端設備)集合的系統。此類布置用在虛擬伺服器場所使用的虛擬機環境中。在此類布置中，每個平臺A-N均可按照針對圖1的虛擬機平臺所描述的方式獨立工作。為了便於圖示，平臺N中的組件111至117和120至122對應於平臺A中的組件11至17和20至22，且與以上針對平臺A中的組件11至17和20至22 所述的相同方式工作。圖3是顯示根據本發明的在虛擬機環境中進行電源管理的過程發展的流程圖。在多虛擬機平臺環境中，提供其中每個虛擬機平臺具有多個虛擬機的實施方式，虛擬機中的每個虛擬機均適於連接到多個用戶計算機(客戶端設備)之一，步驟71。提供以經由網絡將步驟71的用戶計算機連接到虛擬機，步驟72。提供以監視(獨立於步驟71的任何連接) 多個計算機中的每個計算機是否處於活動狀態，步驟73。提供以判定多個連接的計算機中的所有計算機是否均處於非活動狀態，步驟74。提供以響應於步驟74中所有連接的計算機均處於非活動狀態的判定，將虛擬機平臺切換至降低功耗狀態，步驟75。提供以在虛擬機平臺內控制步驟75的切換，其中連接的計算機是否處於非活動狀態的傳達是通過獨立於虛擬機平臺的作業系統的路徑，步驟76。提供以將在步驟76中判定的非活動狀態直接傳達至虛擬機平臺的BIOS，步驟77。參考圖4的流程圖，其說明圖3中設定的過程的運行。初始地，步驟81，系統已接通電源。相應地，存在連接的遠程用戶計算機(客戶端設備)，步驟82。設定計數器(步驟 83)活動用戶=遠程用戶+1然後在步驟84判定遠程用戶計算機活動中是否存在改變，步驟84。如果是，則在步驟85判定遠程用戶活動是否中斷(或變更)，步驟85。在此步驟中，用戶可連接、中斷連接或變成不活動(如果用戶的活動定時器已經逾時)。如果是，則用戶活動中斷，遠程用戶已從活動狀態中斷連接，步驟86。然後變更計數器(步驟87)活動用戶=活動用戶-1然後判定(步驟88)活動用戶=0，步驟88如果否，則流程分支返回步驟84，然後過程繼續。如果是，則步驟89，虛擬機平臺中存在BI0S/ACIP中斷，以允許系統進入低功率的「S3休眠」狀態。BIOS接著建議平臺的系統管理程序保存上下文，步驟90。在此低功耗休眠狀態中，繼續監視遠程用戶計算機的活動以查看是否變更回遠程用戶活動狀態，步驟90。如果是，則在步驟91，虛擬機平臺中存在 BI0S/ACIP變更，從而進入高活動電源接通「S5」全功率狀態。BIOS接著建議平臺的系統管理程序恢復上下文，步驟92。雖已顯示及說明特定優選實施例，但是本領域的技術人員將理解，可以在其中做出許多變更和修改。
權利要求
1.一種在虛擬機環境中的電源管理系統，包含虛擬機平臺，所述虛擬機平臺提供多個虛擬機；多個單獨客戶端設備，每個客戶端設備都連接到所述虛擬機中的一個相應虛擬機；判定裝置，用於獨立於所述客戶端設備至所述虛擬機的連接而判定連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於活動狀態；及切換裝置，用於在連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的所有客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至降低功耗狀態。
2.如權利要求1所述的電源管理系統，其中所述多個客戶端設備遠離所述虛擬機平臺；及還包括用於將所述多個客戶端設備分別連接到所述虛擬機平臺的網絡裝置。
3.如權利要求2所述的電源管理系統，其中所述網絡裝置是全球資訊網網絡裝置。
4.如權利要求2所述的電源管理系統，還包括多個所述虛擬機平臺，每個平臺分別提供多個虛擬機；及多個集合，每個集合包括分別連接到所述多個虛擬機平臺之一中的虛擬機的多個客戶端設備；其中當連接到所述虛擬機平臺中的一個相應平臺中的虛擬機的所有所述客戶端設備均處於非活動狀態時，所述切換裝置將所述一個相應平臺切換至降低功耗狀態。
5.如權利要求4所述的電源管理系統，其中所述多個虛擬機平臺是布置為虛擬伺服器場的伺服器；及所述多個客戶端設備集合中的每個客戶端設備集合是連接到相應伺服器中的虛擬機的客戶端計算機。
6.如權利要求2所述的電源管理系統，其中用於將所述虛擬機平臺切換至所述降低功率狀態的所述切換裝置在所述虛擬機平臺中；及還包括通信裝置，用於通過獨立於所述虛擬機平臺的作業系統的路徑，告知所述切換裝置所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於非活動狀態。
7.如權利要求6所述的電源管理系統，其中所述虛擬機平臺包括系統管理程序和 BIOS 』及用於告知非活動狀態的所述路徑獨立於所述系統管理程序而連接到所述BIOS。
8.如權利要求7所述的電源管理系統，其中所述虛擬機平臺包括底板管理控制器 (BMC)，所述BMC具有用於追蹤所述客戶端設備的非活動狀態的裝置；及用於告知非活動狀態的所述路徑通過所述BMC而連接到所述BIOS。
9.一種在虛擬機平臺中的電源管理方法，所述虛擬機平臺包括多個虛擬機，每個虛擬機分別連接到多個單獨客戶端設備中的每個客戶端設備，所述方法包含獨立於所述客戶端設備至所述虛擬機的連接，判定連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於活動狀態；及在連接到所述虛擬機的所述客戶端設備中的所有客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至降低功耗狀態。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述多個客戶端設備遠離所述虛擬機平臺；及通過網絡將所述多個客戶端設備分別連接到所述虛擬機平臺。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述網絡是全球資訊網。
12.如權利要求10所述的方法，其中所述電源管理用於多個所述虛擬機平臺，每個平臺分別提供多個虛擬機，並且所述方法包括將每個集合都包括多個客戶端設備的多個集合分別連接到所述多個虛擬機平臺之一中的虛擬機；當連接到所述虛擬機平臺中的一個相應平臺中的虛擬機的所有所述客戶端設備均處於非活動狀態時，將所述一個相應平臺切換至降低功耗狀態。
13.如權利要求10所述的方法，其中在所述虛擬機平臺中控制所述虛擬機平臺至所述降低功耗狀態的切換；及還包括用於通過獨立於所述虛擬機平臺的作業系統的路徑，告知所述虛擬機平臺所述客戶端設備中的每個客戶端設備是否處於非活動狀態的步驟。
14.如權利要求13所述的方法，其中用於告知非活動狀態的所述路徑獨立於所述虛擬機平臺的系統管理程序而連接到所述虛擬機平臺的BIOS。
15.一種包括電腦程式代碼的電腦程式，當所述電腦程式代碼被加載到計算機中並在其上執行時，將導致所述計算機執行如權利要求9至14中的任一權利要求所述的方法的所有步驟。
全文摘要
本發明揭示虛擬機環境中的電源管理，所述虛擬機環境包括提供多個虛擬機的至少一個虛擬機平臺以及多個單獨(用戶)計算機，每個單獨計算機連接到典型虛擬機分布環境內的虛擬機中的一個相應虛擬機。本發明還提供用於獨立於用戶計算機至虛擬機的連接，判定連接到所述虛擬機的計算機中的每個計算機是否處於活動狀態的功能；以及用於在連接到所述虛擬機的所有計算機均處於非活動狀態時，將所述虛擬機平臺切換至平臺中的降低功耗狀態的功能。
文檔編號G06F1/32GK102326132SQ201080008247
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月15日 優先權日2009年2月26日
發明者E·蘇費爾, J·伍爾德裡奇, J·博策克 申請人:國際商業機器公司