日益增长人工智能(AI)和物联网(Internet of Things, IoT)系统带动了数据中心的建设热潮，随着数据中心中的服务器数量不断增加，在有限的空间和功率范围内提高服务器安装密度的需求也随之而生。
为了应对日益拥挤的数据中心对功率和安装空间的需求，富士通实验室(Fujitsu Laboratories)日前提出了虚拟机(VM)控制技术，据称能提高每个数据中心机架的服务器机架安装密度，在服务器机架运行效率提高到90%的情况下，空间使用可以减少40%。
为了提高服务器的安装密度，富士通实验室开发的技术可通过设置由数据中心备份服务器组成的分区，以及根据物理分布和功耗将虚拟机迁移到备份分区，实现高效的服务器配置虚拟机。通过这项技术，对于运行虚拟服务器的机架，数据中心可以通过增加安装密度来减少其空间的使用。
在数据中心内部，当在机架中安装服务器时，服务器数量将根据每台服务器的额定功率来决定，以免超出机架电源。然而，服务器负载通常会低约10%至50%，与负载成比例的每个机架的功率消耗也与额定功率相比较低，这就造成了提高安装密度的需求。
为了应对这一需求，近年来业界开发出了一种“功率封顶技术”，它监测机架中服务器的实际运行状态，这些服务器的服务器数量超过其电源。如果该电源即将被超出，则该技术限制了服务器的工作频率以抑制功耗。然而，该技术不能用于需要指定级别的应用，如任务关键型应用。
而富士通实验室提出的是新的虚拟机(VM)控制算法，首先在数据中心中高密度地在机架中安装物理服务器，然后使用VM的迁移功能建立备份分区，以根据每台服务器的功耗进行移动。以这种方式，它可以防止每个机架超出其电源量。
使用VM管理软件构建的虚拟数据中心将物理服务器分割成被称为集群的理论管理单元。集群内的物理服务器可以安装到不同的机架中，没有任何物理限制。当物理服务器由于故障停止运行或维护时，VM在群集之间自动迁移。
图1 增加数据中心的服务器安装密度。
富士通表示，该公司已开发出一种防止机架电源超过限制的技术。使用可用于正常数据中心管理的API，该公司将构建与服务器相关的物理分布(操作分区)相关的数据库，该数据库将提供备份分区的物理分布，在接近电源限制时虚拟机将被迁移到该分区。而后来自服务器的不断变化的电力用量将和序号与机架构相关联。该技术使数据中心操作员能够增加操作分区中的安装密度，从而减少空间使用。
图2 基于物理分布的虚拟机控制技术。
若服务器安装密度大幅度增加，将会发生频繁的迁移，因此在与功率量相当的迁移频率和服务器负载之间需要适当的平衡。为此富士通实验室也开发了一种技术，能通过统计每个机架的预估迁移频率，并根据每台服务器预先测量的负载来确定应该安装在机架上的服务器数量。如果正常分配的中心是30%的服务器负载，如根据50%负载的电力利用率安装服务器，这将占负载变化的95.5%，从而最大化服务器的安装密度。
图3 设置服务器安装规则。