JP2024003820A - 計算機システム及び仮想化基盤の構築制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ボトルネックの発生を抑制し、かつ、仮想化基盤の構築時間を短縮可能な仮想計算機の並列導入数を自動的に設定する。【解決手段】計算機システムは、仮想化基盤の構築処理を実行する構築実行システムと接続する。仮想化基盤の構築処理は、仮想計算機を導入するタスクを含む。計算機システムは、構築実行システムによって所定の数の前記タスクが実行されている場合に、タスクによって導入されている仮想計算機の進捗率と、当該仮想計算機の計算機リソースの性能値とを取得し、進捗率及び計算機リソースの性能値に基づいて、ボトルネックが発生せず、かつ、指定された要求時間内に、仮想化基盤を構築可能な仮想計算機の並列導入数を算出する。【選択図】図1

Description

本発明は、仮想化基盤を構築するための技術に関する。
仮想化基盤の一つにHCI(Hyper Converged Infrastructure)がある。HCIの構築では、基盤を構成するハードウェアを用意し、基盤上にハイパバイザを導入し、さらに、各種アプリケーションを実行する仮想マシン(VM)を導入する。
VMの導入技術としては、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、「管理ノードは、仮想コンピュータと、仮想コンピュータがデータを入出力するボリュームと、を複数のノードのうち何れかのノードに配置させることにより、プロセッサ、メモリ、そして、記記憶ドライブのリソースのうち所定のリソースを仮想コンピュータとボリュームとに割り当てて、仮想コンピュータとボリュームとを稼働させ、仮想コンピュータとボリュームとを複数のノードのうち同一ノードに配置できる場合、仮想コンピュータとボリュームとに割り当てられるリース量の複数のリソース間での割合の差に基づいて、同一ノードを複数のノードの中から決定する。」ことが記載されている。
特開2021-149299号公報
HCIの構築時間を短縮したいという要望がある。これに対して、多数のVMを並列で導入することによって構築時間を短縮する方法が考えられる。しかし、多数のVMを並列で導入した場合、計算機リソースにボトルネックが発生し、かえって構築時間が長くなる可能性がある。
本発明は、ボトルネックの発生を抑制し、かつ、構築時間を短縮可能なVMの並列導入数(タスクの並列実行数)を自動的に設定するシステム及び方法を実現することを目的とする。
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、少なくとも一つの計算機を備える計算機システムであって、仮想化基盤の構築処理を実行する構築実行システムと接続し、前記仮想化基盤の構築処理は、仮想計算機を導入するタスクを含み、前記計算機システムは、前記構築実行システムによって所定の数の前記タスクが実行されている場合に、前記タスクによって導入されている前記仮想計算機の進捗率と、当該仮想計算機の計算機リソースの性能値とを取得し、前記進捗率及び前記計算機リソースの性能値に基づいて、ボトルネックが発生せず、かつ、指定された要求時間内に、前記仮想化基盤を構築可能な前記仮想計算機の並列導入数を算出する。
本発明によれば、ボトルネックの発生を抑制し、かつ、構築時間を短縮可能なVMの並列導入数(タスクの並列実行数)を自動的に設定できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
実施例1のシステムの構成の一例を示す図である。 実施例1の構築制御システムに含まれる計算機のハードウェア構成の一例を示す図である。 実施例1の閾値情報のデータ構造の一例を示す図である。 実施例1の性能履歴データベースのデータ構造の一例を示す図である。 実施例1の性能履歴データベースのデータ構造の一例を示す図である。 実施例1の性能履歴データベースのデータ構造の一例を示す図である。 実施例1の性能履歴データベースのデータ構造の一例を示す図である。 実施例1の構築制御システムが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 実施例1の構築制御システムが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。
図1は、実施例1のシステムの構成の一例を示す図である。図2は、実施例1の構築制御システムに含まれる計算機のハードウェア構成の一例を示す図である。
システムは、構築制御システム100、構築実行システム101、基盤102、及び管理端末103から構成される。構築制御システム100、構築実行システム101、基盤102、及び管理端末103は、WAN(Wide Area Network)及びLAN(Local Area Network)等のネットワーク104を介して互いに接続される。ネットワーク104の接続方式は、有線及び無線のいずれでもよい。
基盤102は、HCI(仮想化基盤)を構築するための基盤である。基盤102は、複数のサーバ130を含む。なお、基盤102は、図示しないスイッチ等を含んでもよい。
構築制御システム100は、HCIの構築時におけるVM133の並列導入数を制御する。なお、以下では、VM133の導入をタスクと表現し、VM133の並列導入数をタスク並列実行数と表現する場合もある。
構築実行システム101は、基盤102を用いてHCIを構築する。具体的には、構築実行システム101は、各サーバ130にハイパバイザ131を導入し、ハイパバイザ131によって各サーバ130の記憶装置から生成されるSDS(Software Defined Storage)132上にVM133及びOS134を導入する。
管理端末103は、構築制御システム100及び構築実行システム101を操作するための端末である。
構築制御システム100及び構築実行システム101は、例えば、図2に示すような計算機200から構成される。計算機200は、プロセッサ201、主記憶装置202、副記憶装置203、及びネットワークインタフェース204を有する。各ハードウェア要素はバスを介して互いに接続される。なお、計算機200は、キーボード、マウス、及びタッチパネル等の入力装置を有してもよいし、ディスプレイ及びプリンタ等の出力装置を有してもよい。
プロセッサ201は、主記憶装置202に格納されるプログラムを実行する。プロセッサ201がプログラムにしたがって処理を実行することによって、特定の機能を実現する機能部(モジュール)として動作する。以下の説明では、機能部を主語に処理を説明する場合、プロセッサ201が当該機能部を実現するプログラムを実行していることを示す。
主記憶装置202は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の記憶装置であり、プロセッサ201が実行するプログラム及びプログラム使用するデータを格納する。主記憶装置202はワークエリアとしても用いられる。
副記憶装置203は、HDD(Hard Disk Drive)及びSSD(Solid State Drive)等の記憶装置であり、データを永続的に格納する。なお、主記憶装置202に格納されるプログラム及びデータは、副記憶装置203に格納されてもよい。この場合、プロセッサ201は、副記憶装置203からプログラム及びデータを読み出し、主記憶装置202にロードする。
構築実行システム101は、構築部120及び進捗監視部121を有する。構築部120は、HCIの構築処理を実行する。進捗監視部121は、HCIの構築の進捗を監視する。例えば、進捗監視部121は、ハイパバイザ131及びVM133の導入の進捗率を監視する。
構築制御システム100は、性能監視部110、構築時間予測部111、及び導入数決定部112を有し、また、閾値情報113及び性能履歴データベース114を保持する。
性能監視部110は、HCI構築時の基盤102の性能を監視する。構築時間予測部111は、HCIの構築に要する時間(構築時間)を予測する。導入数決定部112は、VM133の並列導入数(タスク並列実行数)を決定する。
閾値情報113は、基盤102における性能のボトルネックの発生を判定するために用いる閾値を管理するための情報である。性能履歴データベース114は、性能監視部110による監視結果を格納するデータベースである。
実施例1では、以下のような手順でHICが構築される。
(手順1)構築実行システム101は、ユーザからHCIの構築開始指示を受け付けた場合、HCIの構築処理を開始する。構築開始指示には、要求時間、導入するVM133の総数等が含まれる。構築実行システム101は、基盤102にハイパバイザ131を導入し、ハイパバイザ131にSDS132の生成を指示する。構築実行システム101は、構築制御システム100に処理の開始指示を送信する。
(手順2)構築制御システム100は、所定数のVM133の導入を構築実行システム101に指示し、基盤102の性能のボトルネックを監視し、監視結果に基づいて並列導入数を決定する。構築制御システム100は、並列導入数を構築実行システム101に通知する。
(手順3)構築実行システム101は、並列導入数だけタスクを実行するサイクル処理を、全てのVM133の導入が完了するまで繰り返し実行する。例えば、全部で20個のVM133を導入する必要があり、並列導入数が5である場合、並列導入数が決定された後、VM133を導入するタスクを5つ含むサイクル処理が3回実行される。なお、並列導入数が、導入するVM133の総数と同一である場合、サイクル処理は実行されない。
なお、構築制御システム100及び構築実行システム101の各々が有する各モジュールについては、複数のモジュールを一つのモジュールにまとめてもよいし、一つのモジュールを機能毎に複数のモジュールに分けてもよい。
図3は、実施例1の閾値情報113のデータ構造の一例を示す図である。
閾値情報113は、性能属性301及び閾値302を含むエントリを格納する。一つの性能属性に対して一つのエントリが存在する。
性能属性301は、性能監視部110が監視する項目(性能属性)を格納するフィールドである。閾値302は、性能属性301に対応する項目の閾値を格納するフィールドである。実施例1では、構築制御システム100は、項目の値が閾値より大きい場合、ボトルネックが発生していると判定する。
図4A、図4B、図4C、及び図4Dは、実施例1の性能履歴データベース114のデータ構造の一例を示す図である。
性能履歴データベース114は、VM ID501及び計測値502を含むエントリを格納する性能情報500を格納する。一回の計測の履歴に対して一つの性能情報500が存在する。また、一つのVM133に対して一つのエントリが存在する。性能情報500にはタイムスタンプが関連づけられている。
VM ID501は、VM133の識別情報を格納するフィールドである。計測値502は、性能属性の値を格納するフィールド群である。
図5A及び図5Bは、実施例1の構築制御システム100が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
構築制御システム100は、並列導入数を表す変数pに初期値「1」を設定する(ステップS101)。構築制御システム100は、構築実行システム101にタスク実行依頼を送信する(ステップS102)。構築実行システム101は、タスク実行依頼を受信した場合、一つのVM133の導入を開始する。
構築制御システム100は、タスク実行依頼の送信後、周期的に、VM1300の計算機リソースの性能値を取得する。周期は、例えば、5分である。構築制御システム100は、取得した性能値を含む性能情報500を性能履歴データベース114に格納する。導入中のVM133が一つの場合、図4Aに示すような性能情報500が性能履歴データベース114に格納される。
構築制御システム100は、構築実行システム101を介して、導入中のVM133の進捗率を取得する(ステップS103)。なお、VM133の進捗率とともにタスクの経過時間が取得されるものとする。
構築制御システム100は、導入中のVM133の導入時間tを算出する(ステップS104)。例えば、構築制御システム100は、タスクの経過時間及び進捗率に基づいて単位時間あたりの進捗率を算出し、単位時間あたりの進捗率に基づいて、進捗率が100%になるまでの時間を、導入時間tとして算出する。なお、導入時間tは予測値である。
構築制御システム100は構築時間Tを算出する(ステップS105)。具体的には、以下のような処理が実行される。なお、構築時間Tは予測値である。
(S105-1)構築制御システム100は、現在導入中の各VM133について、導入時間tに導入開始順に応じたディレイ時間を加算する。例えば、一番目に導入が開始されたVM133のディレイ時間は「0分」、二番目、三番目に導入が開始されたVM133のディレイ時間は「1分」、導入順番が四番目以降のVM133のディレイ時間は「5分」となる。
(S105-2)構築制御システム100は、最も長い時間を構築時間Tに設定する。
以上がステップS105の処理の説明である。
構築制御システム100は、構築時間Tが要求時間より小さいか否かを判定する(ステップS106)。
構築時間Tが要求時間より小さい場合、構築制御システム100は、現在の並列導入数及び構築時間を暫定値として記録する(ステップS107)。
構築制御システム100は、現在の並列導入数が、基盤102に導入するVM133の総数に一致するか否かを判定する(ステップS108)。
現在の並列導入数が、基盤102に導入するVM133の総数に一致する場合、構築制御システム100は、構築実行システム101に、現在の並列導入数を通知し(ステップS116)、処理を終了する。
現在の並列導入数が、基盤102に導入するVM133の総数に一致しない場合、構築制御システム100は、変数pに1を加算した値を変数pに設定し(ステップS109)、その後、ステップS102に戻る。これによって、新たなVM133の導入が開始される。二つのVM133が導入されている場合、図4Bに示すような性能情報500が取得される。
ステップS106において、構築時間Tが要求時間以上の場合、構築制御システム100は、最新の性能情報500及び閾値情報113に基づいて、ボトルネックが発生しているか否かを判定する(ステップS110)。例えば、図4Cに示すような性能情報500が取得された場合、ボトルネックが発生していると判定される。
ボトルネックが発生していない場合、構築制御システム100は、ユーザにアラートを通知し(ステップS117)、処理を終了する。この場合、HCIの構築は停止する。
ボトルネックが発生している場合、構築制御システム100は、変数pの値から1を減算した値を変数pに設定する(ステップS111)。
構築制御システム100は、未導入の全てのVM133の導入に要する時間(導入時間t’)を算出する(ステップS112)。具体的には、以下のような処理が実行される。
(S112-1)構築制御システム100は、未導入のVM133の総数が、暫定値として記録された並列導入数より小さいか否かを判定する。
(S112-2)未導入のVM133の総数が並列導入数(暫定値)より小さい場合、構築制御システム100は、暫定値として記録された構築時間を、導入時間t’として算出する。
(S112-3)未導入のVM133の総数が並列導入数(暫定値)以上の場合、構築制御システム100は、式(1)を用いて導入時間t’を算出する。以上が、ステップS112の処理の説明である。
Figure 2024003820000002
構築制御システム100は、導入時間t及び導入時間t’の合計が要求時間より小さいか否かを判定する(ステップS113)。
導入時間t及び導入時間t’の合計が要求時間以上の場合、構築制御システム100は、ユーザにアラートを通知し(ステップS117)、処理を終了する。この場合、HCIの構築は停止する。
導入時間t及び導入時間t’の合計が要求時間より小さい場合、構築制御システム100は、構築実行システム101にタスク停止依頼を送信する(ステップS114)。構築実行システム101は、タスク停止依頼を受信した場合、開始順番が最も遅いVM133の導入を停止する。これによって、ボトルネックの解消が期待される。
構築制御システム100は、最新の性能情報500及び閾値情報113に基づいて、ボトルネックが解消しているか否かを判定する(ステップS115)。例えば、図4Dに示すような性能情報500が取得された場合、ボトルネックが解消していると判定される。
ボトルネックが解消していない場合、構築制御システム100は、ユーザにアラートを通知し(ステップS117)、処理を終了する。この場合、HCIの構築は停止する。
ボトルネックが解消している場合、構築制御システム100は、構築実行システム101に現在の並列導入数を通知し(ステップS116)、処理を終了する。
構築実行システム101は、並列導入数の通知を受信した後、全てのVM133の導入が終了するまで、一度に並列導入数だけVM133を導入するサイクル処理を繰り返し実行する。これによって、ユーザが明示的な操作及び判断を行うことなく、HCIの構築時間を短縮することができる。
構築制御システム100は、VM133の並列導入数を一つずつ増加させることによって、ボトルネックの発生により構築時間が要求時間以上となる境界値を効率的に探索することができる。当該境界値より一つ小さい数を並列導入数として設定することによって、ボトルネックを回避し、かつ、HCIの構築時間を最大限削減できる。
以上で説明したように、実施例1によれば、ボトルネックの発生を抑制し、かつ、構築時間を短縮可能なVM133の並列導入数を自動的に決定することができる。
なお、仮想化基盤の一つとしてHCIを例に実施例を説明したが、本発明は様々な仮想化基盤の構築に適用することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、光ディスク、光磁気ディスク、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。
また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、C/C++、perl、Shell、PHP、Python、Java(登録商標)等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD-RW、CD-R等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。
上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。
100 構築制御システム
101 構築実行システム
102 基盤
103 管理端末
104 ネットワーク
110 性能監視部
111 構築時間予測部
112 導入数決定部
113 閾値情報
114 性能履歴データベース
120 構築部
121 進捗監視部
130 サーバ
131 ハイパバイザ
132 SDS
133 VM
134 OS
200 計算機
201 プロセッサ
202 主記憶装置
203 副記憶装置
204 ネットワークインタフェース
500 性能情報

Claims (8)

  1. 少なくとも一つの計算機を備える計算機システムであって、
    仮想化基盤の構築処理を実行する構築実行システムと接続し、
    前記仮想化基盤の構築処理は、仮想計算機を導入するタスクを含み、
    前記計算機システムは、
    前記構築実行システムによって所定の数の前記タスクが実行されている場合に、前記タスクによって導入されている前記仮想計算機の進捗率と、当該仮想計算機の計算機リソースの性能値とを取得し、
    前記進捗率及び前記計算機リソースの性能値に基づいて、ボトルネックが発生せず、かつ、指定された要求時間内に、前記仮想化基盤を構築可能な前記仮想計算機の並列導入数を算出することを特徴とする計算機システム。
  2. 請求項1に記載の計算機システムであって、
    現在導入されている複数の前記仮想計算機の各々の前記進捗率に基づいて、全ての前記仮想計算機の導入が完了する予測構築時間を算出し、
    前記予測構築時間が指定された要求時間より小さい場合、新たな前記タスクの実行を前記構築実行システムに指示し、
    前記予測構築時間が前記要求時間以上の場合、現在導入されている複数の前記仮想計算機の各々の前記計算機リソースの性能値に基づいて、ボトルネックが発生しているか否かを判定し、
    ボトルネックが発生している場合、現在の前記タスクの実行数から1を減算した値を、前記並列導入数として算出することを特徴とする計算機システム。
  3. 請求項2に記載の計算機システムであって、
    ボトルネックが発生している場合、前記構築実行システムに一つの前記タスクの停止を指示することを特徴とする計算機システム。
  4. 請求項2に記載の計算機システムであって、
    前記並列導入数だけ前記タスクを実行するサイクル処理を前記構築実行システムに繰り返し実行させるために、前記構築実行システムに、前記並列導入数を通知することことを特徴とする計算機システム。
  5. 少なくとも一つの計算機を含む計算機システムが実行する仮想化基盤の構築制御方法であって、
    前記計算機システムは、仮想化基盤の構築処理を実行する構築実行システムと接続し、
    前記仮想化基盤の構築処理は、仮想計算機を導入するタスクを含み、
    前記仮想化基盤の構築制御方法は、
    前記少なくとも一つの計算機が、前記構築実行システムによって所定の数の前記タスクが実行されている場合に、前記タスクによって導入されている前記仮想計算機の進捗率と、当該仮想計算機の計算機リソースの性能値とを取得する第1のステップと、
    前記少なくとも一つの計算機が、前記進捗率及び前記計算機リソースの性能値に基づいて、ボトルネックが発生せず、かつ、指定された要求時間内に、前記仮想化基盤を構築可能な前記仮想計算機の並列導入数を算出する第2のステップと、を含むことを特徴とする仮想化基盤の構築制御方法。
  6. 請求項5に記載の仮想化基盤の構築制御方法であって、
    前記第2のステップは、
    前記少なくとも一つの計算機が、現在導入されている複数の前記仮想計算機の各々の前記進捗率に基づいて、全ての前記仮想計算機の導入が完了する予測構築時間を算出する第3のステップと、
    前記予測構築時間が指定された要求時間より小さい場合、前記少なくとも一つの計算機が、新たな前記タスクの実行を前記構築実行システムに指示する第4のステップと、
    前記予測構築時間が前記要求時間以上の場合、前記少なくとも一つの計算機が、現在導入されている複数の前記仮想計算機の各々の前記計算機リソースの性能値に基づいて、ボトルネックが発生しているか否かを判定する第5のステップと、
    ボトルネックが発生している場合、前記少なくとも一つの計算機が、現在導入されている複数の前記仮想計算機の数から1を減算した値を、前記並列導入数として算出する第6のステップと、を含むことを特徴とする仮想化基盤の構築制御方法。
  7. 請求項6に記載の仮想化基盤の構築制御方法であって、
    前記第6のステップは、前記少なくとも一つの計算機が、前記構築実行システムに一つの前記タスクの停止を指示するステップを含むことを特徴とする仮想化基盤の構築制御方法。
  8. 請求項6に記載の仮想化基盤の構築制御方法であって、
    前記第6のステップは、前記少なくとも一つの計算機が、前記構築実行システムに前記並列導入数だけ前記タスクを実行するサイクル処理を繰り返し実行させるために、前記構築実行システムに前記並列導入数を通知するステップを含むことを特徴とする仮想化基盤の構築制御方法。
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