概述

虚拟机调度策略（VM Scheduling Policy）：为虚拟机分配主机的资源编排策略，可用于保障业务的高性能和高可用。

相关定义

虚拟机调度策略包括以下核心组件：

• 调度策略：ZSvirt提供四类调度策略，每类调度策略支持两种执行机制：
  • 策略类型：支持互斥虚拟机、聚集虚拟机、虚拟机互斥主机、和虚拟机亲和主机四类调度策略。通过结合不同执行机制，实现虚拟机调度：
    • 互斥虚拟机：同一个虚拟机调度组内的虚拟机尽量不要/不允许运行在同一台主机上。
    • 聚集虚拟机：同一个虚拟机调度组内的虚拟机尽量/必须运行在同一台主机上。
    • 虚拟机互斥主机：虚拟机调度组内的虚拟机尽量不要/不允许运行在主机调度组内的主机上。
    • 虚拟机亲和主机：虚拟机调度组内的虚拟机尽量/必须运行在主机调度组内的主机上。
  • 执行机制：支持强制和优先两种机制：
    • 强制：虚拟机需根据策略强制分配主机，例如，若强制执行互斥虚拟机策略，则同一个虚拟机调度组内的虚拟机不允许运行在同一台主机上。若无满足策略的主机，虚拟机启动时会失败。
    • 优先：虚拟机需根据策略优先分配主机，例如，若优先执行互斥虚拟机策略，则同一个虚拟机调度组内的虚拟机尽量不要运行在同一台主机上。若无满足策略的主机，可尝试在其他资源充足的主机上运行。
• 虚拟机调度组：虚拟机绑定调度策略的基本单位。
  • 一个虚拟机仅可以加入一个虚拟机调度组。加入后，虚拟机将按照调度组所关联的调度策略进行分配主机。
  • 一个虚拟机调度组可绑定一个或多个调度策略。
  • 一个调度策略可绑定一个虚拟机调度组。
  • 删除虚拟机调度组后，关联的虚拟机调度策略会同步删除。
• 主机调度组：主机绑定调度策略的基本单位，仅在选择虚拟机互斥主机或虚拟机亲和主机两类调度策略时使用。
  • 一个主机仅可以加入一个主机调度组。加入后，主机将按照调度组所关联的调度策略进行调度。
  • 一个主机调度组可绑定一个或多个调度策略。
  • 一个调度策略可绑定一个主机调度组。
  • 删除主机调度组后，关联的虚拟机调度策略会同步删除。

功能原理

ZSvirt支持将虚拟机加入一个虚拟机调度组，通过为该虚拟机调度组绑定调度策略实现虚拟机调度。

• 若绑定互斥虚拟机或聚集虚拟机策略，无需指定主机调度组，虚拟机按照策略及其执行机制分配主机。
• 若绑定虚拟机亲和主机或虚拟机互斥主机调度策略，需指定对应的主机调度组，虚拟机按照策略及其执行机制分配主机。

下文通过四个场景说明四类调度策略的工作原理：

场景1：假定数据中心内有三台主机Host1、Host2、和Host3。虚拟机调度组A已绑定互斥虚拟机调度策略，且虚拟机VM1和VM2已加入该调度组，并分别运行在主机Host1和Host2上。此时将虚拟机VM3加入该调度组，不同执行机制下虚拟机VM3行为如下：

• 强制机制下，虚拟机VM3遵循与组内其他虚拟机强制互斥原则：
  • 若主机Host3资源充足，可正常在Host3上启动并运行。
  • 若主机Host3资源不足，无法在Host3上启动。
• 优先机制下，虚拟机VM3遵循与组内其他虚拟机尽量互斥原则，优先在Host3上启动：
  • 若主机Host3资源充足，可正常在Host3上启动并运行。
  • 若主机Host3资源不足，VM3可尝试在其他资源充足的主机上启动。在该场景下，VM3在Host2上启动并运行。

如Figure 1所示：

场景2：假定数据中心内有两台主机Host1和Host2。虚拟机调度组A已绑定聚集虚拟机调度策略，且虚拟机VM1和VM2已加入该调度组，并运行在主机Host1上。此时将虚拟机VM3加入该调度组，不同执行机制下虚拟机VM3行为如下：

• 强制机制下，虚拟机VM3遵循与组内其他虚拟机强制聚集原则：
  • 若主机Host1资源充足，可正常在Host1上启动并运行。
  • 若主机Host1资源不足，无法在Host1上启动。
• 优先机制下，虚拟机VM3遵循与组内其他虚拟机尽量聚集原则，优先在Host1上启动：
  • 若主机Host1资源充足，可正常在Host1上启动并运行。
  • 若主机Host1资源不足，VM3可尝试在其他资源充足的主机上启动。在该场景下，VM3在Host2上启动并运行。

如Figure 2所示：

场景3：假定数据中心内有三台主机Host1、Host2、和Host3。虚拟机调度组A已绑定虚拟机互斥主机调度策略，且虚拟机VM1和VM2已加入该调度组，并运行在主机Host1上。主机调度组A也已绑定虚拟机互斥主机调度策略，且主机Host2和Host3上已加入该调度组，分别运行两台虚拟机。此时将虚拟机VM3加入虚拟机调度组A，不同执行机制下虚拟机VM3行为如下：

• 强制机制下，虚拟机VM3遵循与主机调度组A内的主机强制互斥原则：
  • 若主机Host1资源充足，可正常在Host1上启动并运行。
  • 若主机Host1资源不足，无法在Host1上启动。
• 优先机制下，虚拟机VM3遵循与主机调度组A内的主机尽量互斥原则，优先在Host1上启动：
  • 若主机Host1资源充足，可正常在Host1上启动并运行。
  • 若主机Host1资源不足，VM3可尝试在其他资源充足的主机上启动。在该场景下，VM3在Host2上启动并运行。

如Figure 3所示：

场景4：假定数据中心内有三台主机Host1、Host2、和Host3。虚拟机调度组A已绑定虚拟机亲和主机调度策略，且虚拟机VM1~VM5已加入该调度组，并分别运行在主机Host2和Host3上。主机调度组A也已绑定虚拟机亲和主机调度策略，且主机Host2和Host3上已加入该调度组。此时将虚拟机VM6加入虚拟机调度组A，不同执行机制下虚拟机VM6行为如下：

• 强制机制下，虚拟机VM3遵循与主机调度组A内的主机强制聚集原则：
  • 若主机Host2或Host3资源充足，可正常在Host2或Host3上启动并运行。
  • 若主机Host2和Host3资源不足，无法在Host2或Host3上启动。
• 优先机制下，虚拟机VM3遵循与主机调度组A内的主机尽量聚集原则，优先在Host2或Host3上启动：
  • 若主机Host2或Host3资源充足，可正常在Host2或Host3上启动并运行。
  • 若主机Host2和Host3资源不足，VM6可尝试在其他资源充足的主机上启动。在该场景下，VM3在Host1上启动并运行。

如Figure 4所示：

应用场景

您可分别在以下场景使用互斥虚拟机（强制/优先）和虚拟机亲和主机（强制/优先）功能。

• 互斥虚拟机（强制）策略应用场景举例：

  承载主备数据库的两台虚拟机要求部署在不同的主机上，保障业务高可用。

  • 例如：用户部署两台业务虚拟机分别承载主备MySQL数据库，要求两台虚拟机必须部署在不同主机上，以降低业务宕机的风险。由于部署自动化，用户事先并不能预知哪些主机上有资源，采用互斥虚拟机（强制）策略，可选出两个不同的主机分别运行这两台虚拟机，保障业务高可用。

• 互斥虚拟机（优先）策略应用场景举例：

  希望Hadoop不同角色的节点尽量分散部署在不同的主机上，提高系统整体性能。

  • 例如：用户部署Hadoop系统，对于namenode、datanode、jobtracker、tasktracker等不同角色，事先并不能预知总共有多少个节点，但显然部署到不同主机上效率更高。采用互斥虚拟机（优先）策略，可使Hadoop集群尽量分散部署在不同主机上，分散IO压力提高系统整体性能。

• 虚拟机亲和主机（强制）策略应用场景举例：

  要求业务虚拟机部署在特定CPU主频的主机上，保障业务稳定性。

  • 例如：用户部署了四台虚拟机运行重要业务，要求所在主机具有很高的CPU主频。由于能满足该CPU主频要求的主机较少，虚拟机必须运行在这几台主机上。此时可采用虚拟机亲和主机（强制）策略，使虚拟机强制运行在目标主机上，保障业务稳定性。

• 虚拟机亲和主机（优先）策略应用场景举例：

  希望运行不同的业务虚拟机尽量部署在同一机柜中的主机上，保障业务高效互通。

  • 例如：四台虚拟机运行不同业务，业务间需要频繁通信，要求主机尽可能在同一机柜中，以缩短通信延迟。此时可采用虚拟机亲和主机（优先）策略，使虚拟机尽量运行在目标主机上，保障业务高效互通。

功能优势

虚拟机调度策略具备以下优势：

• 全面&灵活：
  • 提供4类调度策略和2种执行机制，定义虚拟机与虚拟机之间、虚拟机与主机之间互斥/亲和关系。各类调度策略可灵活组合，满足所有主流业务场景需求。
  • 支持通过虚拟机调度组实现多个虚拟机批量绑定/解绑一个或多个调度策略，简单高效。
  • 直观展示虚拟机调度状态，并提供快捷解冲突操作，方便用户实时掌握业务调度动态，并及时进行调整。
• 强大&可靠：
  • 相同/不同业务之间支持互斥/亲和，实现业务隔离/高效互通，保障业务高性能和高可靠性。
  • 可通过主机调度组灵活配置虚拟机业务故障域，支持单个主机部署、单个集群内批量主机部署、以及跨集群主机部署，避免单点故障，保障业务稳定性，并提高物理资源利用率。