CN108268305A - 用于虚拟机自动扩缩容的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于虚拟机自动扩缩容的***和方法。该***包括管理服务器，用于监测虚拟机的运行状态参数和负载状态参数，将运行状态参数和负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及宿主机，用于接收管理服务器发出的扩缩容指令，并且响应于扩缩容指令对虚拟机进行扩容或缩容。

Description

用于虚拟机自动扩缩容的***和方法

技术领域

本发明涉及虚拟机领域，具体而言，涉及用于虚拟机自动扩缩容的***和方法。

背景技术

在现有技术中，虚拟机已经得到了大量的使用，但是，对于虚拟机的扩容却是采用集中扩容的方式。下面以KVM(Keyboard Video Mouse，键盘视频鼠标)为例进行说明。

KVM是一个独特的管理程序，其让Linux内核自身变成一个管理程序，通过将KVM作为一个内核模块实现，在虚拟环境下Linux内核集成管理程序将其作为一个可加载的模块可以简化管理和提升性能。

在现有技术中，当业务量猛增或者在业务高峰期间，为了满足客户的需求，必须进行KVM虚拟机的扩容，传统的应用的扩缩容采用集成方式，扩缩容时间长，一般需要2-3天，效率低下，不能及时解决问题，业务性能低，稳定性差；并且，虚拟机的扩缩容一般采用被动的形式，KVM虚拟机的管理也是采用“给多少用多少”的模式进行，不能自主根据业务负载需求进行自动扩缩容，自动化程度低，主动性差，严重制约业务的快速、高效发展。

因此，亟需一种可实现自动化扩缩容的KVM虚拟化***，以解决在业务高峰期间，通过自动扩容实现业务的***的快速扩展，提高业务性能及稳定性。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的实施例提供了用于虚拟机自动扩缩容的***和方法，以至少解决现有技术中采用集中对虚拟机进行扩容导致的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种用于虚拟机自动扩缩容的***，包括管理服务器，用于监测虚拟机的运行状态参数和负载状态参数，将运行状态参数和负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及宿主机，用于接收管理服务器发出的扩缩容指令，并且响应于扩缩容指令对虚拟机进行扩容或缩容。

在一些实施例中，上述***还包括etcd服务器，用于管理虚拟机的配置信息，在宿主机对虚拟机进行扩容时获取新增的虚拟机的配置信息并且在宿主机对虚拟机进行缩容时删除使用率最低的虚拟机的配置信息。

在一些实施例中，上述***还包括config服务器，用于检测etcd服务器中存储的虚拟机的配置信息的变化，并且响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件；以及haproxy服务器，用于重新加载新的haproxy配置文件，并向管理服务器发送扩容成功或者缩容成功的消息。

在一些实施例中，虚拟机的运行状态参数包括虚拟机在预定时间内的CPU使用率和虚拟机在预定时间内的物理内存使用率；并且虚拟机的负载状态参数包括虚拟机的主机连接数。

在一些实施例中，虚拟机的运行状态参数包括虚拟机在预定时间内的CPU使用率和物理内存使用率的加权平均值，并且etcd服务器在宿主机对虚拟机进行缩容时删除加权平均值最低的虚拟机的配置信息。

根据本发明的实施例，还提供了一种用于虚拟机自动扩缩容的方法，包括：监测虚拟机的运行状态参数和负载状态参数；将运行状态参数和负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及响应于扩缩容指令对虚拟机进行扩容或缩容。

在一些实施例中，上述方法还包括：建立虚拟机配置信息数据库；在对虚拟机进行扩容时在虚拟机配置信息数据库中存储新增的虚拟机的配置信息；并且在对虚拟机进行缩容时从虚拟机配置信息数据库中删除使用率最低的虚拟机的配置信息。

在一些实施例中，上述方法还包括：检测虚拟机配置信息数据库中所存储的虚拟机的配置信息的变化；响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件，重新加载新的haproxy配置文件，并发送扩容成功或者缩容成功的消息。

在一些实施例中，虚拟机的运行状态参数包括虚拟机在预定时间内的CPU使用率和虚拟机在预定时间内的物理内存使用率；并且虚拟机的负载状态参数包括虚拟机的主机连接数。

在一些实施例中，虚拟机的运行状态参数包括虚拟机在预定时间内的CPU使用率和物理内存使用率的加权平均值，并且在对虚拟机进行缩容时删除加权平均值最低的虚拟机的配置信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的用于虚拟机自动扩缩容的方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的用于虚拟机自动扩缩容的***的结构框图；

图3是根据本发明实施例的用于KVM虚拟机自动扩缩容的***的硬件架构示意图；

图4是根据本发明实施例的用于KVM虚拟机自动扩缩容的***的平台架构示意图；

图5是根据本发明实施例的用于KVM虚拟机自动扩容的方法的流程图；以及

图6是根据本发明实施例的基于KVM虚拟机自动缩容的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实施例中提供了一种虚拟机处理方法，图1是根据本发明实施例的用于虚拟机自动扩缩容的方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，监测虚拟机的运行状态参数和负载状态参数。

在该步骤中运行状态参数用于指示虚拟机的运行状态，运行状态的指示方式可以有很多种，在实施时可以根据实际的需要来进行选择。

步骤S104，将运行状态参数和负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令。

在该步骤中，预设的参数阈值也可以根据实际的情况来选择合适的阈值。

步骤S106，响应于扩缩容指令对虚拟机进行扩容或缩容。

通过上述步骤，可以根据虚拟机的运行状态结合负载状态来确定对虚拟机进行扩容或缩容，通过上述步骤解决了现有技术中采用集中对虚拟机进行扩容导致的问题，从而实现了虚拟机的自动容量调整。

在一个可选实施方式中，可以建立虚拟机配置信息数据库，在对虚拟机进行扩容时在虚拟机配置信息数据库中存储新增的虚拟机的配置信息，并且在对虚拟机进行缩容时从虚拟机配置信息数据库中删除使用率最低的虚拟机的配置信息。此外，可以检测虚拟机配置信息数据库中所存储的虚拟机的配置信息的变化，响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件，重新加载新的haproxy配置文件，并发送扩容成功或者缩容成功的消息。

在上述方法中，可以对虚拟机进行扩缩容处理。一般情况下，如果容量超过了实际需要并不会影响业务的进行。此时可以不进行额外的处理。但是为了节约资源，可以判断运行状态参数是否满足预先配置的缩容条件；在满足缩容条件的情况下，获取来自宿主机的用于进行缩容的配置信息；使用于进行缩容的配置信息生效完成虚拟机的缩容。通过该可选的方式可以实现虚拟机的缩容。

判断运行状态参数有多种方法，在一个可选的实施方式中，判断运行状态参数是否满足预先配置的扩缩容条件可以包括以下至少之一：判断现有的虚拟机的CPU使用率是否满足预定范围；判断现有的虚拟机的内存使用率是否满足预定范围；判断haproxy中主机连接数降增幅到前预定时长均值的预定百分比。

如果有多个运行参数，例如，需要综合考虑CPU使用率和内存使用率，在一个可选的实施方式中，可以判断现有的虚拟机的CPU使用率和虚拟机的内存使用率的加权平均值是否满足预定范围。

在本实施例中，还提供了一种虚拟机处理***，图2是根据本发明实施例的虚拟机处理***的结构框图，如图2所示，该***包括：

管理服务器22，用于监测虚拟机的运行状态参数和负载状态参数，将运行状态参数和负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及

宿主机24，用于接收管理服务器发出的扩缩容指令，并且响应于扩缩容指令对虚拟机进行扩容或缩容。

作为一个可选的实施方式，该***还可以包括：etcd服务器，用于管理虚拟机的配置信息，在宿主机对虚拟机进行扩容时获取新增的虚拟机的配置信息并且在宿主机对虚拟机进行缩容时删除使用率最低的虚拟机的配置信息；confd服务器，用于检测etcd服务器中存储的虚拟机的配置信息的变化，并且响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件；以及haproxy服务器，用于重新加载新的haproxy配置文件，并向管理服务器发送扩容成功或者缩容成功的消息。

下面结合可选的实施例进行说明。

可选实施例1

如图3和图4所示，图3示出了用于KVM虚拟机自动扩缩容的***的硬件架构示意图，图4示出了用于KVM虚拟机自动扩缩容的***的平台架构图。该***包括：

管理服务器，与KVM宿主机相连接，用于监控并采集提供服务器虚拟机负载情况、性能信息，计算各虚拟机10分钟CPU、内存增降幅，并根据上述性能统计数据进行发起虚拟机的扩缩容任务命令；同时，负责记录各组件服务器运行状态，计算haproxy负载10分钟连接数增降幅，监控并采集haproxy负载情况。

KVM宿主机，一个开源的***虚拟化模块，使用Linux自身的调度器进行管理，通过KVM虚拟化技术将主机物理主机处理能力进行精细化管理，同时保证各应用之间的隔离，以保证数据安全；同时根据管理服务器发送的命令进行虚拟机克隆。

etcd服务器，与KVM宿主机连接，获取KVM宿主机的克隆虚拟信息；高可用的集中配置管理和协作平台，负责获取KVM虚拟机实例的状态信息，KVM的配置信息集中的存储在etcd中统一管理。

confd服务器，与etcd服务器连接，检查etcd中存储的KVM虚拟机信息变化，根据检查到的变化生成新的haproxy配置文件；它是一种轻量级的配置管理工具，负责检查etcd中配置信息的变化，当后端的数据发生变化时，confd会根据模板重新生成haproxy服务的配置文件，并重新加载haproxy。

haproxy服务器，与confd服务器和管理服务器连接，接收confd推送新的haproxy配置文件，重新加载新的haproxy配置文件，使新配置文件生效；同时，向管理服务器发送扩容成功信息，完成虚拟机的自动扩缩容。

可选实施例2

图5示出了根据本发明实施例的用于KVM虚拟机自动扩容的方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S1：管理服务器监控并采集KVM虚拟机运行状态及haproxy负载状态，检测到以下任意一个状态，则进行扩容操作，具体过程为：

S11、管理服务器检测到业务KVM虚拟机10分钟CPU使用率均值超过70％；

S12、管理服务器检测到业务KVM虚拟机10分钟物理内存使用率均值超过80％；

S13、管理服务检测到haproxy中主机连接数增幅到前10分钟均值的30％。

步骤S2：管理服务器向KVM宿主机发起克隆命令。

步骤S3：KVM宿主机进行虚拟机克隆。

步骤S4：etcd服务器获取新克隆虚拟机信息，包括IP地址、端口等信息。

步骤S5：confd服务器启动时指定etcd服务器地址，定期检查指定etcd中存储的KVM虚拟机信息变化。当检查到etcd中信息变化，通过confd中预先定义的haproxy模版文件生成新的haproxy配置文件，并使用rsync方式推送新的haproxy配置文件到haproxy服务器。

步骤S6：haproxy reload，使新配置文件生效，并向管理服务器发送扩容成功信息，自动虚拟机扩容的流程结束。

可选实施例3

图6示出了根据本发明实施例的用于KVM虚拟机自动扩容的方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S1：管理服务器监控并采集KVM虚拟机运行状态及haproxy负载状态，KVM虚拟机运行状态采用CPU使用率与内存使用率计算加权平均值方式，即CPU权数为0.4，内存权数为0.6。例如CPU使用率为30％，内存使用率为50％，则虚拟机运行状态加权平均值＝(30％*0.4)+(50％*0.6)。当检测到以下任意一个状态，则推送当前CPU使用率与内存使用率计算加权平均值最小虚拟机信息至etcd服务器进行缩容操作，具体过程为：

S11、管理服务器检测到业务KVM虚拟机10分钟CPU使用率均值低于50％；

S12、管理服务器检测到业务KVM虚拟机10分钟物理内存使用率均值低于60％；

S13、管理服务检测到haproxy中主机连接数降幅到前10分钟均值的30％。

步骤S2：etcd服务器删除CPU及内存使用率最少的虚拟机信息。

步骤S3：confd服务器启动时指定etcd服务器地址，定期检查指定etcd中存储的KVM虚拟机信息变化。当检查到etcd中信息变化，通过confd中预先定义的haproxy模版文件生成新的haproxy配置文件，并使用rsync方式推送新的haproxy配置文件到haproxy服务器。

步骤S4：haproxy重新加载，使新配置文件生效，向管理服务器发送haproxy配置更新成功消息。

步骤S6：管理服务器向KVM宿主机发起虚拟机删除命令。

步骤S7：KVM宿主机删除虚拟机，向管理服务器返回缩容成功消息，自动虚拟机缩容的流程结束。

在上述可选实施例中，通过设置etcd服务器和confd服务器，实时监控KVM虚拟机实例的状态信息，并将状态信息存储在etcd中进行统一管理，有效实现了对虚拟机的克隆扩容和缩容。通过设置管理服务器、KVM宿主机、etcd服务器、confd服务器和haproxy服务器的有机整体，组成基于KVM虚拟化高可用自动化扩缩容的***，各个服务器之间相互协同作用，完成对虚拟机的扩缩容。

通过上述实施例，可有效实现虚拟机的自动弹性扩缩容，彻底解决应用的扩缩容问题，KVM虚拟机的管理从“给多少用多少”向“用多少给多少”转变，被动变主动。应用的扩缩容时间从传统集成方式的2-3天缩短到分钟级，可以根据业务负载自动弹性扩缩容。

与现有技术相比，上述实施例在虚拟化机器的基础上实现了对于虚拟机的自动化扩容和缩容，在业务高峰期间，通过自动扩容实现业务的***的快速扩展，提高业务性能及稳定性。

上述实施例可有效实现在先动态扩展，异地资源调度，采用本***及方法可在10分钟内将虚拟机自动扩展到100+，扩展速度大大提高，有效保证业务的有效稳定进行。

上述实施例有着基于CPU、内存的更细粒度的资源调度，多个计算框架或应用程序可共享资源和数据，大大提高了资源利用率。

上述实施例具有高可用性和容灾性能，自动为宕机服务器上运行的节点重新分配资源并调度，保障业务不掉线，实现故障自愈。

通过将应用和它的依赖进行封装，隐藏了数据中心硬件和软件运行环境的复杂性，让开发、测试、生产的运行环境保持一致，降低应用的开发、发布难度，将传统的部署模式“安装->配置->运行”模式转变为“复制->运行”的模式，大大提高自主性和效率。

本发明的实施例还提供了一种存储介质。该存储介质可以包括但是不限于：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘。随着技术的发展出现的其他存储介也可以实现本实施例。

本实施例中的存储介质保存有计算机程序或软件程序，该计算机程序或软件程序用于执行：监测虚拟机的运行状态参数和负载状态参数；将运行状态参数和负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及响应于扩缩容指令对虚拟机进行扩容或缩容。

作为一个可选的实施方式，该计算机程序或软件程序用于执行：建立虚拟机配置信息数据库；在对虚拟机进行扩容时在虚拟机配置信息数据库中存储新增的虚拟机的配置信息；并且在对虚拟机进行缩容时从虚拟机配置信息数据库中删除使用率最低的虚拟机的配置信息。

作为一个可选的实施方式，该计算机程序或软件程序用于执行：检测虚拟机配置信息数据库中所存储的虚拟机的配置信息的变化；响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件，重新加载新的haproxy配置文件，并发送扩容成功或者缩容成功的消息。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

以上所述仅是本发明的可选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于虚拟机自动扩缩容的***，其特征在于，包括：

管理服务器，用于监测所述虚拟机的运行状态参数和负载状态参数，将所述运行状态参数和所述负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及

宿主机，用于接收所述管理服务器发出的所述扩缩容指令，并且响应于所述扩缩容指令对所述虚拟机进行扩容或缩容。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

etcd服务器，用于管理所述虚拟机的配置信息，在所述宿主机对所述虚拟机进行扩容时获取新增的虚拟机的配置信息并且在所述宿主机对所述虚拟机进行缩容时删除使用率最低的虚拟机的配置信息。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，还包括：

confd服务器，用于检测所述etcd服务器中存储的虚拟机的配置信息的变化，并且响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件；以及

haproxy服务器，用于重新加载所述新的haproxy配置文件，并向所述管理服务器发送扩容成功或者缩容成功的消息。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述虚拟机的运行状态参数包括所述虚拟机在预定时间内的CPU使用率和所述虚拟机在预定时间内的物理内存使用率；并且所述虚拟机的负载状态参数包括所述虚拟机的主机连接数。

5.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述虚拟机的运行状态参数包括所述虚拟机在预定时间内的CPU使用率和物理内存使用率的加权平均值，并且所述etcd服务器在所述宿主机对所述虚拟机进行缩容时删除所述加权平均值最低的虚拟机的配置信息。

6.一种用于虚拟机自动扩缩容的方法，其特征在于，包括：

监测所述虚拟机的运行状态参数和负载状态参数；

将所述运行状态参数和所述负载状态参数与预设的参数阈值进行比较，并且根据比较结果发出扩缩容指令；以及

响应于所述扩缩容指令对所述虚拟机进行扩容或缩容。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

建立虚拟机配置信息数据库；

在对所述虚拟机进行扩容时在所述虚拟机配置信息数据库中存储新增的虚拟机的配置信息；并且

在对所述虚拟机进行缩容时从所述虚拟机配置信息数据库中删除使用率最低的虚拟机的配置信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

检测所述虚拟机配置信息数据库中所存储的虚拟机的配置信息的变化；

响应于虚拟机的配置信息的变化根据预定义的模板文件生成新的haproxy配置文件，重新加载所述新的haproxy配置文件，并发送扩容成功或者缩容成功的消息。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述虚拟机的运行状态参数包括所述虚拟机在预定时间内的CPU使用率和所述虚拟机在预定时间内的物理内存使用率；并且所述虚拟机的负载状态参数包括所述虚拟机的主机连接数。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述虚拟机的运行状态参数包括所述虚拟机在预定时间内的CPU使用率和物理内存使用率的加权平均值，并且在对所述虚拟机进行缩容时删除所述加权平均值最低的虚拟机的配置信息。