一種應(yīng)用于云數(shù)據(jù)中心內(nèi)、基于虛擬資源池管理模式的計算能力管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器模式，將用戶對平臺計算能力的需求抽象成以CU為單位的計算能力值，并以此度量云數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有計算平臺（物理機或虛擬機）的計算能力、構(gòu)建計算能力數(shù)據(jù)庫。客戶端負責收集所在計算平臺的靜態(tài)信息（CPU信息、IP、偵聽端口）、進行計算能力測試；服務(wù)器端接收每個客戶端發(fā)來的報告，構(gòu)建并計算能力數(shù)據(jù)庫，同時管理用戶對計算能力的需求，依據(jù)當前分配策略和現(xiàn)有計算資源得出最優(yōu)分配方案。該系統(tǒng)依據(jù)計算能力對云數(shù)據(jù)中心的計算資源進行了抽象，向用戶屏蔽了云數(shù)據(jù)中心和分配過程細節(jié)，同時所制定的分配策略在保障用戶需求前提下可以提高計算資源利用率。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及計算機科學中的云計算、數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，特別是涉及云計算環(huán)境中根據(jù)計算能力需求進行資源管理分配的機制。
技術(shù)介紹
云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設(shè)備。云計算描述了ー種IT應(yīng)用、服務(wù)的部署、使用和交付模式，涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)、易擴展而且經(jīng)常是虛擬化的計算資源。云計算中的“計算資源”包括存儲、處理器、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬等，它們是由云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的所有物理機和虛擬機提供的；這些資源的總和經(jīng)過統(tǒng)ー管理、調(diào)度，稱為“虛擬資源池”或“計算資源池”。云數(shù)據(jù)中心是為云計算安置計算機系統(tǒng)及相關(guān)部件的設(shè)施，在大多數(shù)情況下表現(xiàn)為“服務(wù)器農(nóng)場”，即安置有大量服務(wù)器的場所。對于云計算中應(yīng)用、服務(wù)的部署，最終表現(xiàn)為將這些應(yīng)用、服務(wù)分配到不同的一臺或多臺服務(wù)器上運行。本專利技術(shù)主要針對這一分配過程。現(xiàn)有云數(shù)據(jù)中心計算資源管理系統(tǒng)的工作模式主要有:(I)手動管理模式:這是ー種對用戶不透明的管理方式。在云數(shù)據(jù)中心中，云計算提供商將根據(jù)用戶需求，分配固定的服務(wù)器或虛擬機給用戶，由用戶自行完成應(yīng)用、服務(wù)的部署。這樣的部署方式常見于企業(yè)內(nèi)部的私有云，并且較為落后，不利于資源統(tǒng)ー管理。(2)基于虛擬資源池的管理模式:云計算提供商將其云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的資源整合成虛擬資源池，對用戶屏蔽了云數(shù)據(jù)中心細節(jié)，使得在用戶看起來就像是一臺計算機一祥。通過云計算提供商提供的工具軟件，用戶可以隨時隨地提交自己的應(yīng)用、服務(wù)，由計算平臺自動分配相應(yīng)的物理機或虛擬機來運行。整個部署過程對用戶透明，即用戶根本不知道、也不需要知道他的應(yīng)用、服務(wù)最終是由哪些物理機或虛擬機來運行。這兩種管理模式有其各自有缺點。在手動管理模式中，用戶幾乎參與了應(yīng)用和服務(wù)的部署全過程。由于用戶知道自己應(yīng)用或服務(wù)的對計算資源的需求(即明確知道運行這些應(yīng)用或服務(wù)需要的服務(wù)器、虛擬機的性能)，因此這樣的方式一般可以保障用戶得到的應(yīng)用、服務(wù)可以良好的運行。不足在于部署過程復(fù)雜，并且用戶通常會在申請計算資源過程中要求最新的計算平臺，從而造成大量舊的計算平臺浪費，盡管它們也可滿足需求。而在基于虛擬資源池的部署模式中，用戶的應(yīng)用、服務(wù)的部署往往是根據(jù)用戶付費的多少來決定。付費多的用戶可用的計算資源更多，其所部署的應(yīng)用、服務(wù)的運行效果相對就更好，但是這樣往往造成資源的浪費，即用戶雖然擁有很多計算資源，但其應(yīng)用、服務(wù)的正常運行可能并不需要這么多的資源。這在無形中造成計算資源和用戶資金的浪費。因此，本申請針對兩種部署模式的不足，專利技術(shù)了ー種依據(jù)計算能力進行云數(shù)據(jù)中心計算資源整合、分配的方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)以充分利用云數(shù)據(jù)中心計算能力為目標，設(shè)計并實現(xiàn)了ー種云數(shù)據(jù)中心計算能力管理系統(tǒng)，應(yīng)用于ー個或多個云數(shù)據(jù)中心中，可以克服現(xiàn)有管理分配方式的不足。具體內(nèi)容包括:1.客戶端計算能力收集在云數(shù)據(jù)中心內(nèi)，所有最終可用 來運行用戶應(yīng)用或服務(wù)的物理機和虛擬機稱為該系統(tǒng)的全部客戶端，即云數(shù)據(jù)中心內(nèi)除去擔任“服務(wù)器端”(服務(wù)器端定義見下文)的所有物理機和虛擬機。在每個客戶端上運行ー個負責測試計算能力的守護進程(使用Windows系統(tǒng)的客戶端則為Windows Service,以下統(tǒng)稱守護進程)，該進程負責在服務(wù)器端的管理下測試客戶端計算能力，井向服務(wù)器端匯報最終結(jié)果，同時，該進程還負責搜集客戶端的計算機名稱、IP地址等靜態(tài)信息。2.服務(wù)器端計算能力數(shù)據(jù)庫維護與計算資源分配在云數(shù)據(jù)中心內(nèi)，該管理系統(tǒng)需要分配一臺物理機或虛擬機作為該系統(tǒng)的服務(wù)器端。服務(wù)器端負責收集客戶端計算測試結(jié)果報告，井根據(jù)這些報告創(chuàng)建、維護云數(shù)據(jù)中心的計算能力數(shù)據(jù)庫。計算能力數(shù)據(jù)庫包含當前計算能力總和、全部客戶端——計算能力映射表、已分配的計算能力——客戶端映射表、客戶端分配頻度記錄表。對于用戶提出的計算能カ需求，該系統(tǒng)負責維護用戶請求響應(yīng)隊列、根據(jù)相關(guān)匹配策略分配滿足用戶需要的計算資源。整個分配過程對用戶透明，分配結(jié)果既能滿足用戶的計算能力需求，又可以最大程度利用計算資源。3.計算能力的度量表示計算能力的度量單位稱作“計算單元(Computing Unit,以下簡稱⑶)”,I⑶的計算能力被定義為當前云數(shù)據(jù)中心內(nèi)計算能力最小的客戶端所能提供的計算能力，也稱“CU基準分值”。客戶端的守護進程對客戶端進行整型數(shù)計算能力測試(Integer Benchmark)和浮點數(shù)計算能力測試(Floating Point Benchmark),將結(jié)果乘以相應(yīng)權(quán)值并加和得出計算能力分值:計算能力分值=浮點數(shù)計算能力得分X浮點數(shù)計算能力權(quán)值+整型數(shù)計算能力得分X整型數(shù)計算能力權(quán)值，其中浮點數(shù)計算能力得分、整型數(shù)計算能力得分分別為進行浮點數(shù)計算能力測試和整型數(shù)計算能力測試的結(jié)果，下同。并且，浮點數(shù)計算能力權(quán)值+整型數(shù)計算能力權(quán)值=1、0〈浮點數(shù)計算能力權(quán)值，整型數(shù)計算能力權(quán)值〈I則，當前客戶端的計算能力=[CPU測試得分/⑶基準分值」 CUs假設(shè)當前客戶端計算能力分值為m，CU基準分值為k，則當前客戶端計算能力為[m/kj CUs。4.計算能力分配策略服務(wù)器端根據(jù)用戶提出的 計算能力需求，結(jié)合計算能力數(shù)據(jù)庫和計算分配策略進行最終的資源分配。這些分配策略g在滿足用戶需求的同時盡可能充分利用所有資源，包括如下:(I)最小集合策略該策略定義為:在滿足用戶需求的前提下，取所有可能的分配方案中包含的物理機和服務(wù)器數(shù)量總和最小的分配方案作為分配結(jié)果。(2)舊服務(wù)器優(yōu)先策略該策略定義為:在滿足用戶需求的前提下，在所有可能的分配方案中優(yōu)先選擇包含舊服務(wù)器最多的方案作為分配結(jié)果。(3)均勻分配策略該策略定義為:在滿足用戶需求的前提下，查詢客戶端分配頻度記錄表，在所有可能的分配方案中優(yōu)先選擇使用頻度和最小的方案作為分配結(jié)果。5.用戶請求響應(yīng)隊列的管理服務(wù)器端負責維護用戶請求響應(yīng)隊列，即根據(jù)響應(yīng)策略組織、調(diào)整對用戶請求的響應(yīng)順序。具體的響應(yīng)策略包括:(I)先來先服務(wù)策略該策略定義為:依據(jù)用戶請求到達服務(wù)器端的先后次序響應(yīng)用戶請求，優(yōu)先響應(yīng)先到達的請求。(2)優(yōu)先級響應(yīng)策略該策略定義為:根據(jù)用戶的優(yōu)先級高低來處理請求響應(yīng)次序，用戶的優(yōu)先級越高，其請求就越早得到響應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)專利技術(shù)的創(chuàng)新之處在于:能夠根據(jù)計算能力組織、維護云數(shù)據(jù)中心計算資源池；能夠根據(jù)用戶對計算能力的要求進行計算資源的分配；分配過程對用戶透明，并通過一系列分配策略提高計算資源的利用率。具體體現(xiàn)為:1.本專利技術(shù)中，依據(jù)整型數(shù)和浮點數(shù)計算能力測試結(jié)果，在服務(wù)器端維護計算能力數(shù)據(jù)庫，從而完成對云數(shù)據(jù)中心的計算能力整合，形成計算資源池。2.本專利技術(shù)中，根據(jù)用戶提出的計算能力需求來進行資源分配。并且在這ー過程中，用戶并不知道資源的具體細節(jié)，如所處位置、處理器型號等。避免手動管理模式中用戶對全過程的參與，提升管理效率，同時，解決傳統(tǒng)的基于虛擬資源池模式對計算能力的浪費問題。3.本專利技術(shù)中，根據(jù)一系列分配策略來提高資源利用率，避免手動管理模式中舊服務(wù)器利用率不高問題，同時解決傳統(tǒng)的基于虛擬資源池模式下的部分資源被頻繁分配問題。附圖說明圖1:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2:系統(tǒng)基本工作流程圖3:客戶端/服務(wù)器通信過程圖4:通信消息格式圖5:用戶請求隊列設(shè)計圖6:計算能力數(shù)據(jù)庫設(shè)計具體實施例方式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種應(yīng)用于云數(shù)據(jù)中心的計算能力管理系統(tǒng)，將云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的虛擬計算資源依據(jù)現(xiàn)有計算能力、用戶請求的計算能力、預(yù)先制定的分配策略形成最優(yōu)分配方案，其特征在于，該系統(tǒng)包括服務(wù)器端和客戶端，其中：服務(wù)器端用于管理用戶需求，根據(jù)用戶需求和既定分配策略分配計算機資源，同時管理、維護計算能力數(shù)據(jù)庫；客戶端測試當前客戶端所在計算平臺的計算能力，并收集計算平臺的靜態(tài)信息上報給服務(wù)器端。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用于云數(shù)據(jù)中心的計算能力管理系統(tǒng)，將云數(shù)據(jù)中心內(nèi)的虛擬計算資源依據(jù)現(xiàn)有計算能力、用戶請求的計算能力、預(yù)先制定的分配策略形成最優(yōu)分配方案，其特征在干，該系統(tǒng)包括服務(wù)器端和客戶端，其中: 服務(wù)器端用于管理用戶需求，根據(jù)用戶需求和既定分配策略分配計算機資源，同時管理、維護計算能力數(shù)據(jù)庫； 客戶端測試當前客戶端所在計算平臺的計算能力，并收集計算平臺的靜態(tài)信息上報給服務(wù)器端。2.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:服務(wù)器端包括計算能力數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器端管理模塊，通信模塊，計算能力數(shù)據(jù)庫管理模塊、用戶請求隊列管理模塊和計算資源分配模塊； 其中，計算能力數(shù)據(jù)庫存儲的信息包括:當前云數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有客戶端的計算能力表；客戶端分配表，用于記錄每個客戶端當前處于空閑還是分配狀態(tài)；客戶端分配頻度表，用于記錄姆個客戶端的分配頻度； 計算能力數(shù)據(jù)庫管理模塊，負責維護和執(zhí)行對計算能力數(shù)據(jù)庫的訪問，包括對數(shù)據(jù)庫中記錄的増加、刪除、查詢、修改； 用戶請求隊列管理模塊，負責將用戶的請求組織成隊列形式，并在隊列不為空時將隊列首個用戶請求傳送給計算資源分配模塊； 計算資源分配模塊，負責解析用戶請求隊列管理模塊發(fā)來的隊列元素，通過計算能力數(shù)據(jù)庫管理模塊查詢相關(guān)記錄，根據(jù)既定策略做出分配結(jié)果； 服務(wù)器端管理模塊負責調(diào)度其他模塊，當收到客戶端發(fā)送的測試結(jié)果報告吋，調(diào)用計算能力數(shù)據(jù)庫訪問模塊執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫信息的更新；當有新的用戶請求到達時，則調(diào)用用戶請...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：白躍彬，程琨，馬耀，陳萬成，饒慧娟，
申請(專利權(quán))人：北京航空航天大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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