【IT168 方案】虚拟化环境中可用计算资源的状态，一直是各企业对服务器虚拟化环境最为关心的问题。通过对虚拟化环境中服务器的集中监控，取得服务器的利用率情况，经过一系列的汇总和分析，就可以实时获得虚拟化环境中可用计算资源的信息。这一模式已经得到IT部门的普遍认同，同时也成为IT投资的一个重要参考依据。本文以ITM(IBM Tivoli Monitoring)对VMware 虚拟化环境的监控数据为基础，从以下几个方面介绍如何对虚拟化环境中可用计算资源进行分析：

　　• 介绍如何获取虚拟服务器主机可用的计算资源。

　　• 将可用计算资源折算成可以部署的虚拟机数量。

　　• 如何从不同的角度以报表的形式体现虚拟化环境可用计算资源。

　　• 可用资源分析过程中需要考虑的其它因素。

　　1. 获取虚拟化服务器主机的可用计算资源

　　本节以一个典型的ITM监控下的VMware虚拟化环境(12台VMware ESX 服务器由1台VMware vCenter服务器集中管理)为例，介绍如何从ITM数据仓库TDW(Tivoli Data Warehouse)的历史数据中获取主机计算资源使用情况。

　　计算机环境的可用计算资源，一般会从虚拟化主机的CPU，内存，硬盘空间三个方面来衡量。而对于网络的使用情况，一般不作为衡量计算资源的一个指标计算。ITM数据仓库，记录了所有上述资源的使用情况的数据 (关于如何配置TEPS (Tivoli Enterprise Portal Server) 和数据仓库TDW (Tivoli Data Warehouse)收集历史数据，以及ITM数据仓库中VMware VI监视代理相关数据表格介绍，请参考IT168上的文章：虚拟化环境计算资源利用率信息获取分析) 。ITM监控数据收集到数据仓库后，针对不同的收集频率，数据将会存储到不同的数据库表中。对于可用资源的分析，一般需要精确到每天，然后根据一段时间的信息分析它的趋势。

　　对虚拟化主机每天的数据进行分析，主要涉及到以下几个表格的数据信息：

　　• KVM_SERVER_CPU_D ? 每天的虚拟化服务器主机CPU使用情况信息

　　• KVM_SERVER_MEMORY_D ? 每天的虚拟化服务器主机内存使用情况信息

　　• KVM_SERVER_DATASTORE_D ? 每天的虚拟化服务器主机存储空间使用情况信息

　　• KVM_SERVER_D ? 每天的虚拟化服务器主机基本信息

　　下面分别讨论如何获取计算虚拟服务器的可用资源(CPU，内存和磁盘空间)，以便计算出能有多少虚拟机可以部署到虚拟化环境。

　　虚拟主机CPU的使用情况，需要对每一台虚拟化主机，取得每天平均的CPU使用百分比(KVM_SERVER_CPU_D.”AVG_CPU_Utilization”)和这台虚拟主机上所部属的虚拟机的数量(KVM_SERVER_D.” AVG_Number_VMs_On”)，从而计算得到每台虚机所占用的主机的百分比，以及根据剩余的CPU利用率计算得到的可用的CPU资源。

　　虚拟主机内存的使用情况，则需要取得每个虚拟主机的所有物理内存的大小(KVM_SERVER_Memory_D."MAX_Physical_Memory")，以及已经分配给虚拟机的内存的大小(KVM_SERVER_Memory_D."AVG_Memory_Usage")。从而根据剩余的内存使用率计算得到的可用的内存大小。

　　虚拟主机可用存储空间的信息，需要对某一虚拟主机所关联的所有存储空间进行求和得到，主要涉及到的数据包括可用的存储空间(KVM_SERVER_DATASTORE_D.” AVG_Free_Sapce”)和主机对应的所有空间(KVM_SERVER_DATASTORE_D.” AVG_Capacity”)。

　　下面列出了查询VMware虚拟化环境下所有的虚拟化主机的名称、CPU、内存、磁盘空间、主机上所部属的虚拟机总数量的查询语句，其中“1130826000000000”代表是2013年8月26日的数据，TEMP1, TEMP2, TEMP3, TEMP4分别作为临时表，存放上述四个方面的基本信息数据。

　　其查询结果如图1中所示。

WITH
TEMP1 AS
(SELECT A."Server_Hostname" as Server_Hostname, MAX(A."AVG_CPU_Utilization") AS AVG_CPU_Utilization
 FROM  ITMUSER.KVM_SERVER_CPU_D A
 WHERE A.SHIFTPERIOD = -1
 AND A.WRITETIME =  '1130826000000000'
 AND A."Server_Hostname" <>''
GROUP BY A."Server_Hostname"),

TEMP2 AS
(SELECT B."Server_Hostname" as Server_Hostname, MAX(B."MAX_Physical_Memory")- MAX(B."AVG_Memory_Usage") AS Free_Momory_MB
 FROM  ITMUSER.KVM_SERVER_Memory_D B
 WHERE B.SHIFTPERIOD = -1
 AND B.WRITETIME =  '1130826000000000'
 AND B."Server_Hostname" <>''
 AND B."AVG_Memory_Usage" >0
GROUP BY B."Server_Hostname"),

TEMP3 AS(SELECT C."Server_Hostname" as Server_Hostname, SUM(C."AVG_Free_Space") as Free_Space_MB
FROM ITMUSER.KVM_SERVER_DATASTORE_D C
WHERE  C.shiftperiod = -1
AND C.writetime = '1130826000000000'
AND C."Server_Hostname" <>''
GROUP BY C."Server_Hostname"),

TEMP4 AS
(SELECT  D."Server_Hostname" as Server_Hostname, MAX(D."MAX_Number_VMs_On") AS Max_Number_VMs_On
FROM  ITMUSER.KVM_SERVER_D D
WHERE D.SHIFTPERIOD = -1
 AND D.WRITETIME =  '1130826000000000'
 AND D."Server_Hostname" <>''
GROUP BY D."Server_Hostname")

SELECT TEMP1.Server_Hostname, TEMP1.AVG_CPU_Utilization, TEMP2.Free_Momory_MB, TEMP3.Free_Space_MB, TEMP4.Max_Number_VMs_On
FROM  TEMP1
LEFT OUTER JOIN TEMP2 ON TEMP1.Server_Hostname=TEMP2.Server_Hostname
LEFT OUTER JOIN TEMP3 ON TEMP1.Server_Hostname=TEMP3.Server_Hostname
LEFT OUTER JOIN TEMP4 ON TEMP1.Server_Hostname=TEMP4.Server_Hostname

　　
▲图1 虚拟化主机CPU，内存和磁盘空间使用情况

　　2. 将可用计算资源折算成可以部署的虚拟机数量

　　衡量虚拟化环境中的可用资源，最直观的方式是计算某个环境中还可以部署多少个标准的虚拟机。基于上一节的查询结果，根据预先定义好的一个标准虚拟机的配置(这里以一个CPU，4000M内存，100,000M硬盘为例)，分别从CPU，内存和磁盘空间的角度，计算出可以部署的虚拟机数量，这三个数值中最小的一个，就可以视为虚拟化环境中的可用资源，下面分别对这三个部分进行讨论。

　　1) 从CPU的角度计算可以部署的虚拟机数量:

　　某一虚拟主机所能部署的虚拟机数量=(100-当前CPU利用率(AVG_CPU_Utilization))/(当前CPU利用率(AVG_CPU_Utilization)/开机状态的虚拟机数量(Max_Number_VMs_On))

　　其中“100-当前CPU利用率”得到CPU可用资源，“当前CPU利用率/开机状态的虚拟机数量”计算得到平均每台虚拟机所占用的CPU。

　　以图1中第一行Server001为例，计算可到可以部属的虚拟机数量为：

　　(100-37.89)/(37.89/59)=62.11/0.64≈96

　　2) 从内存的角度计算可以部署的虚拟机数量:

　　某一虚拟主机所能部署的虚拟机数量=可用内存(Free_Memory_MB)/标准虚拟机内存

　　以图1中第一行数据为例，计算可到可以部属的虚拟机数量为：

　　9,386.61/4000≈2

　　3) 从磁盘空间的角度计算可以部署的虚拟机数量:

　　某一虚拟主机所能部署的虚拟机数量=剩余磁盘空间(Free_Space_MB)/标准虚拟机磁盘空间

　　以图2中第一行数据为例，计算得到可以部属的虚拟机数量为：

　　209,764.13/100,000≈2

　　综合上面三个角度的数据，取三个资源中最小能部署的虚拟机的数量，对于这台虚拟化主机，可部署的虚拟机数量为2，也就是目前这台机器的内存和磁盘空间是计算资源的瓶颈。在实际环境中，也可以依据这个数据，对硬件资源的具体配置进行调整，以优化虚拟化环境。对每台主机进行同样的分析，汇总后的结果如图2所示。

　　▲图2 虚拟化主机可部署虚拟机数量汇总

　　3. 从不同的角度以报表形式体现虚拟化环境可用计算资源

　　上一节中介绍了每台虚拟化主机每天可部署的虚拟机的数量，这样就可以得到整个虚拟化环境中还可以部署的虚拟机的数量，也就是整个虚拟环境的可用计算资源。可以用饼图的形式来体现，图3所示就是某虚拟环境的可用资源。图4为各虚拟化主机当天的可用计算资源情况。

▲　图3 虚拟化环境总体可用资源情况

▲　　图4 虚拟化环境各虚拟化主机可用资源情况

　　从每天的历史数据，可以看到虚拟化环境中总体可用资源的变化情况，如图5中所示。从图中可以看到，在8月16日，虚拟化环境有一个整体部署能力的增长。从变化趋势图，能够反映出一些虚拟化环境的配置变化，事件或事故的发生等信息，以作为更深入分析的基础。

　　
▲图5 虚拟化环境可用资源变化趋势

　　4. 分析过程中需要考虑的其它因素

　　上面对可用计算资源的分析，是从最理想的情况下进行分析。而在实际应用环境中，CPU，内存和磁盘空间的使用，不可能全部用来分配虚拟机器来使用，特别是在集群环境中，环境中某一台主机的故障，需要其它主机来分担它上面的负载，这就要求在计算资源上要留下一些富裕量，以提高整个环境的可靠性。下面分别对不同的资源的计算进行调整和修正。

　　1) 对于CPU资源，通常环境下不会让它超过80%的利用率，这样前面提到的计算方法调整为：某一虚拟主机所能部署的虚拟机数量=(80-当前CPU利用率(AVG_CPU_Utilization))/(当前CPU利用率(AVG_CPU_Utilization)/开机状态的虚拟机数量(Max_Number_VMs_On))。对应前面的实例，计算得到：(80-37.89)/(37.89/59)=42.11/0.64≈65。

　　2) 对于内存资源，通常情况下，会预留出10G左右的内存，这样前面提到计算方法调整为：某一虚拟主机所能部署的虚拟机数量=(可用内存(Free_Memory_MB)-10,000)/标准虚拟机内存数。对应前面的实例，计算得到：(9,386.61-10,000)/4000=0

　　3) 对于磁盘空间，也需要预留空间，这里假设预留下100G，计算方法调整为：某一虚拟主机所能部署的虚拟机数量=(剩余磁盘空间(Free_Space_MB)-100,000)/标准虚拟机磁盘空间.。对应前面所述实例，计算得到：(209,764.13-100,000)/100,000≈1

　　4) 对于标准虚拟机的配置定义，可以以现有环境中平均内存和磁盘空间的大小作为标准，这样计算得到的可部署虚拟机数量，更能体现实际的状况。

　　综合上面的考虑，调整后的可用资源情况如图6中所示。

▲图6 调整后的虚拟环境可用计算资源情况

　　上面的计算中的磁盘空间，是基于本地存储考虑的。在实际虚拟化环境中，多台虚拟化主机会对应多个存储空间(LUN)。这时如果仅仅是对这些空间进行求和汇总，就会和实际的情况有很大区别。这主要是由于虚拟机的部署不能跨不同的存储空间的原因。在这种情况下，需要对每个存储空间，除去预留空间后再计算可部署虚拟机数，然后对所有的空间进行求和汇总。同时还需要考虑如何把磁盘空间合理分配到多个主机上。由于篇幅所限，这里就不再详述。

　　5. 总结

　　本文主要以VMware虚拟化环境为例，讨论了如何获取虚拟化主机的可用计算资源信息，并从CPU，内存和磁盘空间的角度分析虚拟主机所能部署的虚拟机数量。同时用图形化的报告形式，呈现出虚拟主机每天的可用计算资源和历史的资源情况，为IT部门的资源规划和分析提供了有力的参考数据。

　　上述可用资源分析的方法，同样适用应用于其它的虚拟化环境，如IBM Power System虚拟化，下面简单列出了Power虚拟化环境所涉及到的数据库表域信息供参考：

　　• KPK_GLOBAL_CEC_D."LAT_Name" ? 虚拟主机名

　　• KPK_GLOBAL_CEC_D."AVG_CPU_Total" ? 虚拟主机CPU总量

　　• KPK_GLOBAL_CEC_D."AVG_Memory_Total_MB" ? 虚拟主机内存总量

　　• KPK_GLOBAL_CEC_D."AVG_CPU_Unallocated" ? 未分配的CPU

　　• KPK_GLOBAL_CEC_D."AVG_Memory_Unallocated_MB" ? 未分配的内存

　　• KPK_GLOBAL_CEC_D."AVG_Number_of_Partitions" ? 当前已部署的LPAR数量

　　6. 参考资料

　　IBM网站和Tivoli软件信息中心提供了丰富的有关ITM和Monitoring for Virtual Servers的安装、配置和部署的文档，用户可以从下面的链接获得需要的帮助信息。

　　IBM Tivoli Monitoring信息中心

　　http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/tivihelp/v15r1/index.jsp

　　IBM Monitoring for Virtual Servers产品

　　http://www-142.ibm.com/software/products/cn/zh/monitor-virtual-servers

　　IBM Tivoli monitoring 产品

　　http://www-142.ibm.com/software/products/cn/zh/tivomoni

　　IBM Tivoli产品红皮书

　　http://www.redbooks.ibm.com/portals/tivoli

　　作者简介：

　　史会卿

　　x86平台虚拟化专家

　　任职于某大型外资IT企业，从事x86服务器的虚拟化工作。熟悉主流的虚拟化技术、IBM System x系列服务器、IBM DS4000/5000系列存储器和IBM Tivoli相关软件产品。曾部署基于VMware View的桌面虚拟化环境，同时为企业内部提供服务器虚拟化的方案设计、部署、优化及技术支持。同时参与部署了多个基于Tivoli产品的管理项目。

　　实践经验丰富，熟悉虚拟化环境的设计、部署和优化等。对于IBM Tivoli系列产品技术具有深入研究。

　　栗江涛

　　IT 项目经理

　　任职于某大型外资IT企业， 从事IT项目管理类工作。有较为丰富的项目管理经验，参与多项全球和本地的IT项目，熟悉IT流程规范，熟悉主流的虚拟化技术、监控技术、自动化部署技术和IBM Tivoli相关软件产品和解决方案。