JP2016053841A - 電源状態制御装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、例えばある物理サーバの電源切替頻度が高くなると、その物理サーバにおいてハードディスク等の故障率が高くなるという問題が生じる。また、旧型の物理サーバは、処理能力に対して消費電力が大きくなる傾向がある。その際、消費電力の低減を優先するのであれば、なるべく新型の物理サーバを優先的に使用することが望ましいと言える。一方、旧型の物理サーバを早期に消耗させるためには、旧型の物理サーバを優先的に使用することが望ましいと言える。このように、各装置の電源切替頻度や装置特性を考慮しつつ、装置全体の寿命延長や旧装置からの順番消耗等、保守者のポリシーに従った電源制御を行えるようにすることが望ましい。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、保守者のポリシーに従った電源制御を実現できる電源状態制御装置およびプログラムを提供することを目的とする。
請求項1記載の電源状態制御装置にあっては、少なくとも電源オンおよび電源オフの電源状態をそれぞれが有する複数の被制御装置の前記電源状態を制御する電源状態制御装置であって、前記各被制御装置について、性能スペック値、消費電力、電源切替上限回数、使用可能残年数、使用を開始した後の経過年数である使用年数、直近の所定期間内の連続稼働時間、故障率、使用を開始した後の電源切替累計回数、直近の所定期間内の電源切替回数、または負荷の大きさを表す装置負荷情報のうち少なくとも一のパラメータを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されたパラメータの中から保守者に指定された種類のパラメータに基づいて、前記各被制御装置の電源状態を切り替える処理手段とを有することを特徴とする。
<実施形態の全体構成>
次に、本発明の第1実施形態によるサーバ仮想化システムの構成について、図1を参照しつつ説明する。なお、図1では、本発明に直接関係する構成および機能のみを記載し、その他の記載を省略している。
サーバ仮想化システムは、管理サーバ(コンピュータ)100と、複数の物理サーバ20−1,20−2,…,20−nと、これらを接続するネットワーク10とによって構成されている。そして、各物理サーバ20−1,20−2,…,20−nにおいては、一または複数の仮想マシン30−1,30−2,…,30−mが配置される。
処理部110は、後述する各種の処理を行うものであり、記憶部130は処理に用いられる各種データを記憶するものである。また、通信部120は、処理部110の制御の下、ネットワーク10を介して、物理サーバ20−1〜20−nとの間で各種データを入出力する。
(装置諸元情報D_SPC)
次に、管理サーバ100の記憶部130にて記憶されるデータについて説明する。
記憶部130においては、各物理サーバ20−1〜20−n毎に、装置諸元情報D_SPC、装置使用状況情報D_ST、装置負荷情報D_LDを記憶する。ここで、装置諸元情報D_SPCとは以下のようなものであり、物理サーバが改修されない限り、変化しない情報である。
・性能スペック値:これは、当該物理サーバのCPUのコア数やクロック周波数などである。
・消費電力:これは、当該物理サーバの稼働時の消費電力である。
・電源切替上限回数D_PCNT:これは、当該物理サーバの電源切替回数の上限値である。
また、装置使用状況情報D_STとは、当該物理サーバについての以下のような情報である。
・使用可能残年数D_YREM
・使用年数D_YPST
・直近連続稼働時間D_WTIM
・故障率D_FRT
・電源切替累計回数D_CNTL
・直近電源切替回数D_CNTS
各物理サーバには、「最大使用年数」が定められている。これは、物理サーバがリースされたものである場合は「リース契約期間」である。また、物理サーバが保守者によって購入されたものである場合は「税法上の耐用年数」であってもよく、「実際に使用に耐えなくなるまでの年数」であってもよい。使用年数D_YPSTとは、最大使用年数のうち既に使用した年数であり、使用可能残年数D_YREMとは、最大使用年数から使用年数D_YPSTを減算した値である。
装置負荷情報D_LDとは、当該物理サーバにおけるリソース使用率であり、例えば「CPUの使用率」である。但し、「CPUの使用率」に加えて、メモリ、ディスクI/O部、通信部22−1〜22−n等の使用率を装置負荷情報D_LDに加えてもよい。装置使用状況情報D_STおよび装置負荷情報D_LDは、各物理サーバ20−1〜20−nの稼働中に変化するパラメータであるから、各物理サーバ20−1〜20−nからネットワーク10を介して通信部120に供給され、記憶部130に記憶される。
処理部110の内部において装置情報受信制御部111は、各物理サーバ20−1〜20−nから、定期的に装置使用状況情報D_STおよび装置負荷情報D_LDを受信し、これらのデータを記憶部130に記憶させるものであある。
装置電源切替情報管理部112は、装置諸元情報D_SPC、装置使用状況情報D_ST、および装置負荷情報D_LDに基づき、保守者に指定された電源切替スコア算出ルールに従って、各物理サーバ20−1〜20−nの電源切替スコアSCを算出するものである。また、装置電源切替情報管理部112は、物理サーバ20−1〜20−nにおいて電源状態の切替が発生する毎に、上述した電源切替累計回数D_CNTLおよび直近電源切替回数D_CNTSを更新する。(「1」だけインクリメントする)。
次に、仮想マシン配置構成決定部113は、各物理サーバ20−1〜20−nの装置使用状況情報D_ST,装置負荷情報D_LD等に基づいて、各仮想マシン30−1〜30−mの配置先の物理サーバを決定する。また、仮想マシン配置構成決定部113は、各仮想マシンの配置構成変更に伴い、各物理サーバ20−1〜20−nの電源状態を変更する。上述したように、「電源状態」とは、オン/オフ状態に加え、「スリープ状態」および「スリープ状態からの復帰」も含む。
装置電源状態管理部114は、各物理サーバ20−1〜20−nの電源状態(オン,オフ,スリープ)を管理するとともに、定期的に現用系および予備系物理サーバの規模および電源状態が適切であるか否かを調査し、不適切な場合は、装置の電源状態を変更する。具体的には、装置電源状態管理部114においては、「電源オン予備系の物理サーバ数/電源オン現用系の物理サーバ数」(以下、予備・現用比率Rという)が定期的に監視され、この予備・現用比率Rが「1/2」以上かつ「2/3」以下になるように管理される。また、装置電源状態管理部114においては、以下の電源制御(A),(B)のうち何れかが実行され、その際には各物理サーバ20−1〜20−nの電源切替スコアSCに基づいて、これら物理サーバの電源状態が遷移される。
上述した予備・現用比率Rを管理する動作をより詳細に述べると、「予備・現用比率Rが1/2未満になったとき、何れかの電源オフ予備系物理サーバの電源をオンにする」ということであり、かつ、「予備・現用比率Rが2/3超になったとき、何れかの電源オン予備系物理サーバの電源をオフにする」ということである。このような動作を行うにあたって、
・電源オフ予備系の物理サーバのうち電源切替スコアSCの低いものを優先して電源オン予備系に遷移させ、
・電源オン予備系の物理サーバのうち電源切替スコアSCの低いものを優先して電源オン現用系に遷移させ、
・電源オン現用系の物理サーバのうち電源切替スコアSCの高いものを優先して電源オン予備系に遷移させ、
・電源オン予備系の物理サーバのうち電源切替スコアSCの高いものを優先して電源オフ予備系に遷移させる、
という制御を行うと、電源切替スコアSCが低い物理サーバほど稼働側に(電源オフ予備系は電源オン予備系に、電源オン予備系は電源オン現用系に)遷移させ、電源切替スコアSCが高い物理サーバほど、待機側に(電源オン現用系は電源オン予備系に、電源オン予備系は電源オフ予備系に)遷移させるような電源制御を実現することができる。
「定常的電源制御」は、所定時間毎に定期的に実行される動作であり、特に電源切替スコアSCの高い物理サーバの状態を管理するものである。この電源制御は、上述した「(A)予備・現用比率調整時の電源制御」とは独立して実行される。すなわち、(A),(B)の電源制御はそれぞれ単独で実行してもよく、両者を組み合わせて実行してもよい。「(B)定常的電源制御」において、電源切替スコアSCの高い物理サーバの取扱については、次の2つの動作モードがある。
(B−1)当該物理サーバをできるだけ待機側(電源OFF含む)に遷移させ、稼働優先度を低く設定する。その際、当該物理サーバ上の仮想マシンを必要に応じて他の物理サーバ上に再配置する。
(B−2)当該物理サーバの電源状態をなるべく現状維持し、状態遷移の優先度を低く設定する。
仮想マシン配置構成変更実行部115は、仮想マシン配置構成決定部113にて決定した仮想マシン配置構成に基づいて、物理サーバ20−1〜20−n対して、仮想マシン30−1〜30−mの再配置を実行する。
装置電源切替実行部116は、仮想マシンの構成変更や、装置電源状態管理部114における管理結果に基づいて、物理サーバ20−1〜20−nの電源状態の変更を実行する。
<電源切替スコアSCの算出>
(基礎となるパラメータの種類)
次に、第1実施形態の動作を説明するが、最初に装置電源切替情報管理部112において電源切替スコアSCを算出する動作の詳細を説明する。各物理サーバ20−1〜20−nの電源切替スコアSCを算出するにあたって、算出の基礎になるパラメータの種類は、例えば以下の通りである。
・電源切替累計回数D_CNTL
・直近電源切替回数D_CNTS
・電源切替頻度D_CNTF
・稼働効率D_WR
・直近連続稼働時間D_WTIM
・装置諸元情報D_SPC(性能スペック値、消費電力、電源切替上限回数D_PCNT)
・使用可能残年数D_YREM
・故障率D_FRT
・装置負荷情報D_LD(リソース使用率)
電源切替頻度D_CNTFは、電源切替上限回数D_PCNT/(使用年数D_YPST+使用可能残年数D_YREM)に対して、電源切替累計回数D_CNTL/使用年数D_YPSTがどの程度上回っているかを示す指標であり、{電源切替累計回数D_CNTL/使用年数D_YPST}/{電源切替上限回数D_PCNT/(使用年数D_YPST+使用可能残年数D_YREM)}=D_CNTL・(D_YPST+D_YREM)/(D_YPST・D_PCNT)として表すことができる。また、稼働効率D_WRは、「性能スペック値/消費電力」を表す指標である。
装置電源切替情報管理部112においては、上述の各パラメータのうち、一または複数種類のパラメータに基づいて電源切替スコアSCが求められる。この電源切替スコアSCを求めるための関数を「電源切替スコア算出ルール」と呼び、これは保守者によって指定されるものである。複数のパラメータを適用する場合には、各パラメータ毎の部分スコアが算出され、これら部分スコアに対して重みづけが施されることにより、電源切替スコアSCが算出される。一例として、直近電源切替回数D_CNTS(直近一週間の電源切替回数)に基づいて部分スコアSCaを算出し、電源切替頻度D_CNTFに基づいて部分スコアSCbを算出することを想定すると、部分スコアSCa,SCbは、例えば下表のようにして求めることができる。
次に、他の算出例として、電源切替累計回数D_CNTL、稼働効率D_WR,直近連続稼働時間D_WTIMに基づいて、部分スコアSCc,SCd,SCeをそれぞれ算出することを想定すると、各部分スコアSCc,SCd,SCeは、例えば下表のようにして求めることができる。但し、この例において稼働効率D_WRは、「CPUコア数×周波数[GHz]/稼働時の消費電力[kW]」で求められるものとする。
装置電源状態管理部114においては、図2に示す予備・現用比率対応処理ルーチンが定期的に起動される。図2において処理がステップS2に進むと、予備・現用比率R(本実施形態の例では、電源オン予備系の物理サーバ数/電源オン現用系の物理サーバ数)が「1/2」未満であるか否かが判定される。ここで「Yes」と判定されると、処理はステップS6に進み、現時点で電源オフ予備系である物理サーバのうち、電源切替スコアSCの最も低い物理サーバの電源がオンにされる。これにより、当該物理サーバの状態は、「電源オン予備系」に遷移し、本ルーチンの処理が終了する。
また、仮想マシン配置構成決定部113においては、図3に示す負荷対応処理ルーチンが定期的に起動される。図3において処理がステップS20に進むと、電源オン現用系の物理サーバの装置負荷情報D_LDに基づいて、これら物理サーバのうち、「負荷上限閾値超過状態」のものが存在するか否かが判定される。ここで、「負荷上限閾値超過状態」とは、例えば「CPUの使用率が80%超であること」としてもよく、さらに、メモリ、ディスクI/O部、通信部22−1〜22−nの使用率を加味して判定してもよい。負荷上限閾値超過状態になると、仮想マシンの性能の劣化を招く可能性が高くなるため、仮想マシンを他の物理サーバに再配置することが望ましい。
次に、本実施形態による動作の具体例を図4(a)〜(c)を参照し説明する。
図4(a)において、二重線枠で示した物理サーバ20−1〜20−3は電源オン現用系であることを表し、実線で示した物理サーバ20−4,20−5は電源オン予備系であることを表し、破線で示した物理サーバ20−6,20−7は電源オフ予備系であることを表す。このような物理サーバの表記の仕方は以降の図においても同様である。また、各物理サーバの電源切替スコアSCを「高」「中」「低」の三段階に区分して示す。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のハードウエア構成およびソフトウェア構成は第1実施形態のもの(図1〜図3)と同様であるが、本実施形態において電源切替スコア算出ルールは、第1実施形態のものとは異なっている。まず、本実施形態において、電源オン現用系物理サーバの電源切替スコアSCは、装置負荷情報D_LD(リソース使用率)に基づいて決定される。すなわち、装置負荷情報D_LDが上昇するに従って、電源切替スコアSCの区分は「高」→「中」→「低」の順に遷移する。これは、装置負荷情報D_LDが低い物理サーバは、消費電力あたりの処理負荷が低くなる傾向があるため、なるべく他の物理サーバに仮想マシンを再配置し、予備系に遷移させることが消費電力を削減するために有利であると考えられるためである。一方、電源オン予備系および電源オフ予備系の電源切替スコアSCは、使用年数D_YPSTに基づいて決定される。ここで、旧式の物理サーバを優先的に使用したい(消耗させたい)場合は、使用年数D_YPSTが長くなるほど、電源切替スコアSCが低くなるようにするとよい。一方、新型の物理サーバを優先的に使用したい場合は、使用年数D_YPSTが長くなるほど、電源切替スコアSCが高くなるようにするとよい。
図5(a)において、仮想マシン30−1,30−2は物理サーバ20−1に、仮想マシン30−3,30−4は物理サーバ20−2に、また仮想マシン30−5は物理サーバ20−3に、それぞれ配置されている。ここで、物理サーバ20−3は負荷下限閾値未満状態になっている(例えば、CPU使用率が10%未満になっている)。そして、現在の電源オン現用系物理サーバにて仮想マシンの再配置が可能になっている。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態のハードウエア構成は第1実施形態のもの(図1)と同様であるが、本実施形態においては、予備・現用比率対応処理ルーチン(図2)および負荷対応処理ルーチン(図3)に代えて、図6に示す待機状態遷移ルーチンが仮想マシン配置構成決定部113において定期的に起動される。なお、本ルーチンは、電源切替スコアSCの高い物理サーバをできるだけオフにしようとするものである。
図7(a)において、物理サーバ20−1〜20−3は電源オン現用系であり、その中で電源切替スコアSCが最高のものは物理サーバ20−1である。そして、仮想マシン30−1,30−2は物理サーバ20−1に、仮想マシン30−3,30−4は物理サーバ20−2に、また仮想マシン30−5は物理サーバ20−3に、それぞれ配置されている。また、物理サーバ20−4,20−5は電源オン予備系であり、物理サーバ20−6,20−7は電源オフ予備系である。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態のハードウエア構成は第1実施形態のもの(図1)と同様であるが、本実施形態においては、予備・現用比率対応処理ルーチン(図2)および負荷対応処理ルーチン(図3)に代えて、図8に示す高スコア現状維持ルーチンが仮想マシン配置構成決定部113にて定期的に起動される。なお、本ルーチンは、電源切替スコアSCの高い物理サーバの状態をできるだけ維持しようとするものである。
図9(a)において、物理サーバ20−1〜20−3は電源オン現用系であり、その中で電源切替スコアSCが最高のものは物理サーバ20−1である。そして、仮想マシン30−1,30−2は物理サーバ20−1に、仮想マシン30−3,30−4は物理サーバ20−2に、また仮想マシン30−5は物理サーバ20−3に、それぞれ配置されている。また、物理サーバ20−4,20−5は電源オン予備系であり、その中で電源切替スコアSCが最高のものは物理サーバ20−4である。また、物理サーバ20−6,20−7は電源オフ予備系である。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
(1)上記各実施形態においては、「被制御装置」の具体例として、仮想マシンを配置する物理サーバを適用した例を説明したが、本発明にいう「被制御装置」は物理サーバに限定されるものではなく、本発明はディスプレイやスイッチャーなども含めた様々な「装置」に適用することが可能である。例えば、複数のコンピュータを協同させて分散処理を実行する技術が知られており、必要な処理能力に応じて分散処理に使用するコンピュータの台数を増減する(コンピュータの電源をオン/オフする)することも考えられる。その際、各コンピュータの電源切替スコアを求め、電源切替スコアに応じて電源をオン/オフするコンピュータを選択することは、当然、本発明の範疇に属することである。
20−1〜20−n 物理サーバ(被制御装置)
21−1〜21−n 装置情報収集部(装置情報収集手段)
22−1〜22−n 通信部(送信手段)
30−1〜30−m 仮想マシン
100 管理サーバ(電源状態制御装置、コンピュータ)
110 処理部(処理手段)
111 装置情報受信制御部
112 装置電源切替情報管理部(装置電源切替情報管理手段)
113 仮想マシン配置構成決定部(仮想マシン配置構成決定手段)
114 装置電源状態管理部(装置電源状態管理手段)
115 仮想マシン配置構成変更実行部(仮想マシン配置構成変更実行手段)
116 装置電源切替実行部
120 通信部(受信手段)
130 記憶部(記憶手段)
Claims (8)
- 少なくとも電源オンおよび電源オフの電源状態をそれぞれが有する複数の被制御装置の前記電源状態を制御する電源状態制御装置であって、
前記各被制御装置について、性能スペック値、消費電力、電源切替上限回数、使用可能残年数、使用を開始した後の経過年数である使用年数、直近の所定期間内の連続稼働時間、故障率、使用を開始した後の電源切替累計回数、直近の所定期間内の電源切替回数、または負荷の大きさを表す装置負荷情報のうち少なくとも一のパラメータを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されたパラメータの中から保守者に指定された種類のパラメータに基づいて、前記各被制御装置の電源状態を切り替える処理手段と
を有することを特徴とする電源状態制御装置。 - 前記処理手段は、
何れか一または複数種類の前記パラメータと保守者に指定された電源切替スコア算出ルールとに基づいて前記各被制御装置の電源切替スコアを算出する装置電源切替情報管理手段
をさらに有し、該電源切替スコアに基づいて前記各被制御装置の電源状態を切り替えることを特徴とする請求項1記載の電源状態制御装置。 - 前記各被制御装置は、所期の動作を実行する電源オン現用状態、電源をオンにしつつ前記所期の動作を実行しない電源オン予備状態、および電源がオフにされている電源オフ予備状態のうち一の状態を取り得るものであり、
前記処理手段は、
前記電源オフ予備状態の被制御装置のうち前記電源切替スコアの低いものを優先して前記電源オン予備状態に遷移させ、前記電源オン予備状態の被制御装置のうち前記電源切替スコアの低いものを優先して前記電源オン現用状態に遷移させ、前記電源オン現用状態の被制御装置のうち前記電源切替スコアの高いものを優先して前記電源オン予備状態に遷移させ、前記電源オン予備状態の被制御装置のうち前記電源切替スコアの高いものを優先して前記電源オフ予備状態に遷移させる装置電源状態管理手段
をさらに有することを特徴とする請求項2記載の電源状態制御装置。 - 前記被制御装置は、一または複数の仮想マシンを配置できる物理サーバであり、
前記電源オン現用状態とは、現に一または複数の仮想マシンが配置されている状態であり、
前記電源オン予備状態とは、現に仮想マシンは配置されていないが仮想マシンを配置することが可能になっている状態であり、
前記処理手段は、
前記何れかのパラメータに基づいて、前記各仮想マシンが配置される被制御装置の配置構成を決定する仮想マシン配置構成決定手段と、
前記仮想マシン配置構成決定手段にて決定した配置構成に基づいて、前記各仮想マシンを、対応する被制御装置に配置する仮想マシン配置構成変更実行手段と
を有することを特徴とする請求項3に記載の電源状態制御装置。 - 前記装置電源状態管理手段は、前記電源オン予備状態の被制御装置の規模と前記電源オン現用状態の被制御装置の規模との比率である予備・現用比率が所定の第1の値未満であるとき、電源切替スコアが最低である電源オフ予備状態の被制御装置の電源をオンにし、電源オン予備状態に遷移させるとともに、前記予備・現用比率が所定の第2の値を超えるとき、電源切替スコアが最高である電源オン予備状態の被制御装置の電源をオフにし、電源オフ予備状態に遷移させるものである
ことを特徴とする請求項3または4に記載の電源状態制御装置。 - 前記装置電源状態管理手段は、定期的に定常的電源制御を実行するものであり、該定常的電源制御においては、前記電源オン現用状態である被制御装置のうち、電源切替スコアが最高である被制御装置の状態を電源オフ予備状態に遷移させるとともに、前記電源オン予備状態である被制御装置のうち、電源切替スコアが最高である被制御装置の状態を電源オフ予備状態に遷移させることを特徴とする請求項3記載の電源状態制御装置。
- 前記各被制御装置は、所期の動作を実行する電源オン現用状態、電源をオンにしつつ前記所期の動作を実行しない電源オン予備状態、および電源がオフにされている電源オフ予備状態のうち一の状態を取り得るものであり、
前記処理手段は、
前記電源オン現用状態の被制御装置のうち前記電源切替スコアの低いものを優先して前記電源オン予備状態に遷移させ、前記電源オン予備状態の被制御装置のうち前記電源切替スコアの低いものを優先して前記電源オフ予備状態に遷移させる装置電源状態管理手段
をさらに有することを特徴とする請求項2記載の電源状態制御装置。 - 少なくとも電源オンおよび電源オフの電源状態をそれぞれが有する複数の被制御装置の前記電源状態を制御し、記憶手段を有する電源状態制御装置としてのコンピュータに、
前記記憶手段に対して、性能スペック値、消費電力、電源切替上限回数、使用可能残年数、使用を開始した後の経過年数である使用年数、直近の所定期間内の連続稼働時間、故障率、使用を開始した後の電源切替累計回数、直近の所定期間内の電源切替回数、または負荷の大きさを表す装置負荷情報のうち少なくとも一のパラメータを記憶させる手順、
該記憶手段に記憶されたパラメータの中から保守者に指定された種類のパラメータに基づいて、前記各被制御装置の電源状態を切り替える手順、
を実行させるためのプログラム。
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