CN112286638A - 一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,属于云计算技术领域,通过修改Openstack Nova组件源码,改动虚拟机Libvirt定义文件生成方法,增加内存dimm设备配置项,使其支持CPU和内存热插拔;通过扩展nova‑api,提供CPU与内存热插拔功能API;通过调整nova‑compute组件源码,触发Libvirt相关的CPU与内存热插拔接口,实现CPU与内存热插拔功能。本发明能够实现在不中断用户业务***的情况下,用户根据业务需求动态调整云服务实例CPU和内存的需求。
Description
技术领域
本发明涉及云计算技术领域,具体地说是一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法。
背景技术
随着云计算技术的快速发展,在各个领域,虚拟机渐渐代替物理机来运行业务。越来越多的政府机关单位和企业将业务***由传统的计算中心迁移到云中心虚拟机,作为开源的Openstack云计算管理平台应用越来越广泛,在云计算中心大量部署,为用户提供IASS层虚拟机管理功能。
虚拟机承载的业务***负载是不可控与不可预见的,在低负载情况下,需要释放CPU与内存资源以降低虚拟机使用成本;在高负载情况下,需要增加CPU与内存,以提高业务***高可用性,无论是增加还是减少CPU与内存,都必须不能影响用户业务***,即不能关机。Openstack开源社区已经支持CPU与内存的调整,但是调整过程中需要关闭虚拟机,即冷扩容,关闭虚拟机必将造成用户业务***中断,对用户造成损失,因此,需要有虚拟机CPU与内存热调整的功能。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处,提供一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,实现在不中断用户业务***的情况下,用户根据业务需求动态调整云服务实例CPU和内存的需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,通过修改Openstack Nova组件源码,改动虚拟机Libvirt定义文件生成方法,增加内存dimm设备配置项,使其支持CPU和内存热插拔;
通过扩展nova-api,提供CPU与内存热插拔功能API;通过调整nova-compute组件源码,触发Libvirt相关的CPU与内存热插拔接口,实现CPU与内存热插拔功能。
当虚拟机CPU利用率持续过高时,通过热增加CPU数量,在不关机情况下增加CPU数量;
当虚拟机内存使用率持续过高或者内存不足时,通过热增加内存数量,在不关机情况下增加内存;
当虚拟机承载的业务***,处于高负载时,在不关机、不中断业务***情况下,增加虚拟机CPU与内存,提升虚拟机计算能力,提高业务***处理能力与高可用性,避免影响业务***使用者的用户体验;
当虚拟机CPU利用率持续较低时,通过热减少CPU数量,在不关机情况下减少CPU数量,避免CPU资源浪费;
当虚拟机内存使用率持续过低或者内存过多时,通过热减少内存数量,在不关机情况下减少内存,避免内存资源浪费;
当虚拟机承载的业务***,处于低负载时,在不关机、不中断业务***情况下,减少虚拟机CPU与内存,降低虚拟机使用成本,避免资源浪费。
进一步的,所述调整nova-compute组件源码包括调整vcpu、cpu topology、numa和memory配置项的定义;
在Nova数据库中增加instance_dimm表,存储虚拟机热***的内存dimm设备。
优选的,为了使用Libvirt的CPU动态调整,虚拟机定义xml中,所述vcpu调整需满足如下格式:
<vcpu placement='static'current='1'>vcpu_max</vcpu>
其中,current为虚拟机vcpu数量的目标值(动态增加或者减少对象),vcpu_max为当前计算节点所能支持的单台虚拟机最大vcpu数量,数值由配置文件获得,默认为:64。
优选的,cpu topology的调整方式为:cpu拓扑按照最大vcpu计算。
优选的,numa的调整为:
已具有numa节点定义的,根据flavor内存和numa节点数量,平均分配内存;
无numa节点时,添加一个numa节点,numa节点的内存值等于当前flavor中的内存值。
优选的,为了使用Libvirt的内存热插拔功能,虚拟机定义xml中,memory的调整需满足如下格式:
<maxMemory slots='mem_slots_max'unit='KiB'>mem_max</maxMemory>
<memory unit='KiB'>2097152</memory>
<currentMemory>1048576</currentMemory>
其中,maxMemory为目标最大值,由配置文件配置,默认为:256G;memory为启动时最大分配内存,默认与currentMemory一致,currentMemory为虚拟机当前内存值,currentMemory值小于等于memory值。
优选的,对于虚拟机CPU和内存热插拔功能,nova-api的处理包括:
1)、虚拟机状态校验,虚拟机关机状态,抛出状态不匹配异常,返回;虚拟机运行中状态,执行后续热插拔过程;
2)、参数合理性校验,包括CPU和内存与当前值的比较、disk调整以及是否进行减配;
3)、用户配额校验;
4)、触发nva-compute resize_live过程Rpc调用,通过Rpc调用,触发虚拟机所在节点上nova-compute服务的resize_live过程。调用必须是CALL同步方式。
优选的,nova-compute处理包括nova-compute服务添加resize_live功能实现接口,完成CPU和内存资源的申请与释放,以及热插拔,具体实现方式如下:
1)、hypervisor版本校验:只提供kvm+qemu的hypervisor组合的CPU和内存热插拔功能;
2)、创建新flavor:复制原flavor的信息,只修改CPU和内存;
3)、资源申请与资源使用情况更新:
向计算节点申请或者释放CPU与内存资源,并重新计算numa;内存增加时,添加dimm设备到instance_dimm表,内存减少时,从instance_dimm表删除对应的内存条设备记录;
4)、CPU调整:调用Libvirt的setVcpusFlags接口,动态设置vcpu当前值;
5)、内存调整:
当内存增加时,调用Libvirt的attachDeviceFlags接口***内存条;
当内存减少时,调用Libvirt的detachDeviceFlags接口拔掉内存条;
最后,调用Libvirt的setMemoryFlags接口,设置内存当前值;
6)、异常处理。
该方法基于CPU与内存热插拔功能,增加CPU数量;基于CPU与内存热插拔功能,增加内存数量;基于CPU与内存热插拔功能,提升虚拟机计算能力;
基于CPU与内存热插拔功能,减少CPU数量;基于CPU与内存热插拔功能,减少内存数量;基于CPU与内存热插拔功能,降低虚拟机运维成本。
本发明还要求保护一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现装置,包括:至少一个存储器和至少一个处理器;
所述至少一个存储器,用于存储机器可读程序;
所述至少一个处理器,用于调用所述机器可读程序,执行上述的方法。
本发明还要求保护一种计算机可读介质,所述计算机可读介质上存储有计算机指令,所述计算机指令在被处理器执行时,使所述处理器执行上述的方法。
本发明的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法与现有技术相比,具有以下有益效果:
该方法通过虚拟机CPU与内存热插拔功能,实现在不关闭虚拟机、不影响用户业务***正常使用情况下:
业务***低负载时,不中断业务***情况下,减少虚拟机CPU与内存,避免资源浪费,降低虚拟机维护成本;
业务***高负载时,不中断业务***情况下,增加虚拟机CPU与内存,提升虚拟机计算能力,提高业务***处理能力与高可用性,避免影响业务***使用者的用户体验。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法架构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
Openstack平台原生的实例规格调整“resize功能”,调整过程中需要关闭虚拟机,关闭虚拟机势必造成用户业务***的中断。为了实现在不中断用户业务***情况下,用户根据业务需求动态调整云服务器实例CPU和内存的需求,
本发明实施例提供一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,通过修改Openstack Nova组件源码,改动虚拟机Libvirt定义文件生成方法,增加内存dimm设备配置项,使其支持CPU和内存热插拔。
所述修改Openstack Nova组件源码,涉及Openstack nova-api与nova-compute两大组件。通过扩展nova-api,提供CPU与内存热插拔功能API;通过调整nova-compute组件源码,触发Libvirt相关的CPU与内存热插拔接口,实现CPU与内存热插拔功能。
具体的,所述调整nova-compute组件源码包括调整vcpu、cpu topology、numa和memory配置项的定义;
在Nova数据库中增加instance_dimm表,存储虚拟机热***的内存dimm设备。
1、虚拟机定义xml调整:
虚拟机定义xml,定义了虚拟机的全部信息,CPU和内存热插拔涉及的虚拟机配置项包括:vcpu、cpu、numa、memory和dimm五个。虚拟机定义xml是Openstack自动生成的,因此,需要调整对应的代码。
1)、vcpu调整,
为了使用Libvirt的CPU动态调整,虚拟机定义xml中vcpu调整需满足如下格式:
<vcpu placement='static'current='1'>vcpu_max</vcpu>
其中,current为虚拟机vcpu数量的目标值(动态增加或者减少对象),vcpu_max为当前计算节点所能支持的单台虚拟机最大vcpu数量,数值由配置文件获得,默认为:64。
2)、topology调整,
cpu拓扑按照最大vcpu计算。
3)、numa调整,
已具有numa节点定义的,根据flavor内存和numa节点数量,平均分配内存;
无numa节点时,添加一个numa节点,numa节点的内存值等于当前flavor中的内存值。
4)、memory调整,
为了使用Libvirt的内存热插拔功能,虚拟机定义xml中内存满足如下格式:
<maxMemory slots='mem_slots_max'unit='KiB'>mem_max</maxMemory>
<memory unit='KiB'>2097152</memory>
<currentMemory>1048576</currentMemory>
其中,maxMemory为目标最大值,由配置文件配置,默认为:256G;memory为启动时最大分配内存,默认与currentMemory一致,currentMemory为虚拟机当前内存值,currentMemory值小于等于memory值。
5)、dimm设备,
增加dimm设备,定义如下:
2、nova-api的处理:
对于虚拟机CPU和内存热插拔功能,nova-api服务,接收外部Restful接口调用,进行虚拟机状态校验、flavor校验、触发nova-compute接口RPC调用执行。
1)、虚拟机状态校验,
虚拟机关机状态,抛出状态不匹配异常,返回;虚拟机“运行中”,执行后续热插拔过程;
2)、参数合理性校验,
包括CPU和内存与当前值的比较、disk调整以及是否进行减配等;
3)、用户配额校验;
4)、触发nova-compute resize_live过程Rpc调用,
通过Rpc调用,触发虚拟机所在节点上nova-compute服务的resize_live过程。调用必须是CALL同步方式。
3、nova-compute处理:
nova-compute服务添加resize_live功能实现接口,完成CPU和内存资源的申请与释放,以及热插拔,具体实现方式如下:
1)、hypervisor版本校验:
只提供kvm+qemu的hypervisor组合的CPU和内存热插拔功能;
2)、创建新flavor:
复制原flavor的信息,只修改CPU和内存;
3)、资源申请与资源使用情况更新:
向计算节点申请或者释放CPU与内存资源,并重新计算numa;内存增加时,添加dimm设备到instance_dimm表,内存减少时,从instance_dimm表删除对应的内存条设备记录;
4)、CPU调整:
调用Libvirt的setVcpusFlags接口,动态设置vcpu当前值;
5)、内存调整:
当内存增加时,调用Libvirt的attachDeviceFlags接口***内存条;
当内存减少时,调用Libvirt的detachDeviceFlags接口拔掉内存条;
最后,调用Libvirt的setMemoryFlags接口,设置内存当前值;
6)、异常处理。
该方法能够实现以下效果:
1)、基于CPU与内存热插拔功能,增加CPU数量:
当虚拟机CPU利用率持续过高时,通过热增加CPU数量,在不关机情况下增加CPU数量;
2)、基于CPU与内存热插拔功能,增加内存数量:
当虚拟机内存使用率持续过高或者内存不足时,通过热增加内存数量,在不关机情况下增加内存;
3)、基于CPU与内存热插拔功能,提升虚拟机计算能力:
当虚拟机承载的业务***,处于高负载时,在不关机、不中断业务***情况下,增加虚拟机CPU与内存,提升虚拟机计算能力,提高业务***处理能力与高可用性,避免影响业务***使用者的用户体验;
4)、基于CPU与内存热插拔功能,减少CPU数量:
当虚拟机CPU利用率持续较低时,通过热减少CPU数量,在不关机情况下减少CPU数量,避免CPU资源浪费;
5)、基于CPU与内存热插拔功能,减少内存数量:
当虚拟机内存使用率持续过低或者内存过多时,通过热减少内存数量,在不关机情况下减少内存,避免内存资源浪费;
6)、基于CPU与内存热插拔功能,降低虚拟机运维成本:
当虚拟机承载的业务***,处于低负载时,在不关机、不中断业务***情况下,减少虚拟机CPU与内存,降低虚拟机使用成本,避免资源浪费。
本发明实施例还提供一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现装置,包括:至少一个存储器和至少一个处理器;
所述至少一个存储器,用于存储机器可读程序;
所述至少一个处理器,用于调用所述机器可读程序,执行上述实施例中所述的Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读介质,所述计算机可读介质上存储有计算机指令,所述计算机指令在被处理器执行时,使所述处理器执行本发明上述实施例中所述的Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法。具体地,可以提供配有存储介质的***或者装置,在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码,且使该***或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下,从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能,因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地,可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外,应该清楚的是,不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码,而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作***等来完成部分或者全部的实际操作,从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外,可以理解的是,将由存储介质读出的程序代码写到***计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中,随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作,从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明,然而本发明不限于这些已揭示的实施例,基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓,可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例,这些实施例也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,通过修改Openstack Nova组件源码,改动虚拟机Libvirt定义文件生成方法,增加内存dimm设备配置项,使其支持CPU和内存热插拔;
通过扩展nova-api,提供CPU与内存热插拔功能API;通过调整nova-compute组件源码,触发Libvirt相关的CPU与内存热插拔接口,实现CPU与内存热插拔功能。
2.根据权利要求1所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,所述调整nova-compute组件源码包括调整vcpu、cpu topology、numa和memory配置项的定义;
在Nova数据库中增加instance_dimm表,存储虚拟机热***的内存dimm设备。
3.根据权利要求2所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,所述vcpu调整需满足如下格式:
<vcpu placement='static'current='1'>vcpu_max</vcpu>
其中,current为虚拟机vcpu数量的目标值,vcpu_max为当前计算节点所能支持的单台虚拟机最大vcpu数量。
4.根据权利要求2所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,cpu topology的调整方式为:cpu拓扑按照最大vcpu计算。
5.根据权利要求2所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,numa的调整为:
已具有numa节点定义的,根据flavor内存和numa节点数量,平均分配内存;
无numa节点时,添加一个numa节点,numa节点的内存值等于当前flavor中的内存值。
6.根据权利要求2所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,memory的调整需满足如下格式:
<maxMemory slots='mem_slots_max'unit='KiB'>mem_max</maxMemory>
<memory unit='KiB'>2097152</memory>
<currentMemory>1048576</currentMemory>
其中,maxMemory为目标最大值,memory为启动时最大分配内存,currentMemory为虚拟机当前内存值,currentMemory值小于等于memory值。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,nova-api的处理包括:
1)、虚拟机状态校验,虚拟机关机状态,抛出状态不匹配异常,返回;虚拟机运行中状态,执行后续热插拔过程;
2)、参数合理性校验,包括CPU和内存与当前值的比较、disk调整以及是否进行减配;
3)、用户配额校验;
4)、触发Nova-compute resize_live过程Rpc调用,通过Rpc调用,触发虚拟机所在节点上Nova-compute服务的resize_live过程。
8.根据权利要求7所述的一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现方法,其特征在于,nova-compute处理包括Nova-compute服务添加resize_live功能实现接口,完成CPU和内存资源的申请与释放,以及热插拔,具体实现方式如下:
1)、hypervisor版本校验:只提供kvm+qemu的hypervisor组合的CPU和内存热插拔功能;
2)、创建新flavor:复制原flavor的信息,只修改CPU和内存;
3)、资源申请与资源使用情况更新:
向计算节点申请或者释放CPU与内存资源,并重新计算numa;内存增加时,添加dimm设备到instance_dimm表,内存减少时,从instance_dimm表删除对应的内存条设备记录;
4)、CPU调整:调用Libvirt的setVcpusFlags接口,动态设置vcpu当前值;
5)、内存调整:
当内存增加时,调用Libvirt的attachDeviceFlags接口***内存条;
当内存减少时,调用Libvirt的detachDeviceFlags接口拔掉内存条;
最后,调用Libvirt的setMemoryFlags接口,设置内存当前值;
6)、异常处理。
9.一种Openstack虚拟机CPU与内存热插拔的实现装置,其特征在于,包括:至少一个存储器和至少一个处理器;
所述至少一个存储器,用于存储机器可读程序;
所述至少一个处理器,用于调用所述机器可读程序,执行权利要求1至8任一所述的方法。
10.计算机可读介质,其特征在于,所述计算机可读介质上存储有计算机指令,所述计算机指令在被处理器执行时,使所述处理器执行权利要求1至8任一所述的方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210129 |
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