CN101977196A - 一种无侵入性的搭建微内核虚拟化平台的方法 - Google Patents

Abstract

一种无侵入的搭建微内核虚拟化平台的方法，通过安装虚拟化支撑模块的方式，采用星形拓扑结构和可扩展的多协议连接模型，能够将运行在异构设备上通过网络连接的多个微内核聚集为一个微内核虚拟化平台，以简化对多微内核的管理工作，适应多个微内核进行协同工作的需求。框架采用星形拓扑结构，受管节点通过连接器子模块连接到核心管理节点，核心管理节点对各分散节点的信息进行汇总、展示，并且可以通过核心管理节点向各分散节点进行诸如组件的安装、卸载等管理操作；同时核心管理节点还提供全局的虚拟服务引擎。

Description

一种无侵入性的搭建微内核虚拟化平台的方法

技术领域

本发明涉及一种支持跨硬件设备异构平台下的多微内核(OSGi)实例进行统一管理和实例间服务互操作的无侵入性的搭建微内核虚拟化平台的方法。

背景技术

OSGI联盟成立于1999年3月，致力于制定管理本地网络设备服务的规范。OSGI组织是为家用设备、汽车、手机、桌面、小型办公环境以及其他环境制定下一代网络服务标准的领导者。OSGI Service Platform规范提供了开放和通用的架构，使得服务提供商、开发人员、软件提供商、网关操作者和设备提供商以统一的方式开发、部署和管理服务。OSGI通过提供灵活的服务部署机制和强大的管理功能增强了设备的智能性。OSGI规范制定的目标是为机顶盒、服务网关、Cable Modems、PC、汽车、手机等等提供服务。

OSGi服务平台标准的核心是提供一个通用、安全并且可管理的Java框架，该框架支持可扩展部署和下载的应用程序(称之为bundle)。OSGi设备可以下载和安装bundle，并且可以在不需要的时候将其移除，在一个OSGi环境中，bundle的安装、更新由框架统一动态管理，为此，需要框架对服务和bundle之间的依赖细节进行管理。由于Java平台的独立性和和动态代码加载能力，bundle的开发者可以很容易的开发出在嵌入设备上也能大规模部署的程序。

由于基于构件、面向服务的软件构建思想，以及所提供的软件热插拔、动态演化的优良特性使得OSGI日益受到其他领域开源组织和软件厂商的青睐。从著名的开源IDE工具Eclipse到Jboss、Jonas等业界著名的软件中间件，都选择了以OSGi作为产品的核心。然而当前的OSGi并没有提供对多微内核实例进行统一管理以及实例间进行服务协同的支持。为了对微内核实例进行诸如Bundle的安装、卸载等操作必须登录到OSGi实例所运行的操作系统上，对其发布指令进行操作，如果要同时管理多个实例，就需要进行很多重复的操作；而且当前的OSGi微内核没有提供多个OSGi微内核实例之间进行服务协作的支持，不能够进行协作。

发明内容

本发明的目的在于克服如上所述OSGi微内核在多微内核实例的统一管理和服务协同方面的不足，提供一种能够在不对现有微内核集成框架进行任何改造就能够达到多个微内核集成框架的统一管理和服务协同目的无侵入性的搭建微内核虚拟化平台的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)采用无侵入设计，在现有OSGi实例上安装虚拟化支撑模块，将不同的OSGi实例采用星形模型连接在一起，由管理员选择指定其中一个OSGi实例作为核心管理Hub节点；即选择硬件配置高、网络带宽大的节点作为Hub节点，其余节点作为受管Peer节点；

2)所述的支撑模块结构分为Hub端支撑模块和Peer端支撑模块，对等的子模块包括拓扑管理模块、连接器模块、管理模块、虚拟服务模块和监视器模块；其中：

拓扑管理模块：拓扑管理子模块通过网络组播的方式实现Peer节点的自动发现，并为Peer节点分配唯一的Id和key；

连接器模块：节点间建立连接后进行通信的基础模块，连接器模块采用Connector和Agent的两层设计结构，Connector层作为逻辑层是支撑模块核心实现的一部分；Agent层是与底层通信协议相关的实现层，是Connector层所定义的Agent接口的具体实现，Hub端安装基于不同协议的Agent实现，Peer端按照自身软、硬件环境的特点选择Agent，建立与Hub节点的连接，需要增加新的支撑协议时只需要按照具体的通信协议细节实现Agent接口，并安装到Hub以及Peer节点即可；

管理模块：实现了OSGi实例管理功能的真子集，Hub节点通过此模块实施对不同Peer节点的管理；

虚拟服务模块：Hub节点维护一张全局的虚拟服务注册表，Peer节点虚拟服务模块通过对Hub节点虚拟服务表的增删改查以及构建本地服务代理对象的方式实现本地服务的远程化、虚拟化；

监视器模块：监控各模块的相关性能参数，如服务响应时间、BTT(组件线程树)信息、线程CPU占用比率等；为服务调控提供依据。

本发明考虑OSGi微内核运行于异构环境的可能性，对分散的微内核之间的连接模型进行了多协议可扩展的设计，使支撑框架能够适用于异构的网络环境。框架为独立的安装模块，无侵入设计，可在不对现有框架进行任何修改的基础上实现微内核集成框架的聚集，将多个OSGi微内核实例聚集为一个虚拟微内核实例。框架采用可扩展的多协议支撑设计，可对异构的软、硬件环境提供良好的支撑，能够实现移动设备、服务器等各种设备上所运行的OSGi实例的融合；框架由拓扑管理模块、连接器模块、管理模块、虚拟服务模块、监控模块组成，模块间紧密衔接，互相协作。

首先，核心管理节点是一个全局的虚拟服务注册表，各受管节点可以将本地服务发布为可以被其他节点使用的虚拟服务，虚拟服务的使用者可以通过查询核心节点的虚拟服务注册表引入其他节点发布的虚拟服务作为本地服务使用；同时，核心管理节点还是一个虚拟服务事件的产生与分发引擎，核心管理节点将各受管节点发布的虚拟服务的本地生命周期事件映射为全局的虚拟服务生命周期事件并进行分发，从而保证虚拟服务的实时性和有效性。

附图说明

图1整体架构示意图；

图2拓扑结构示意图；

图3虚拟化支撑模块结构图；

图4连接器模块结构图；

图5虚拟服务管理框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明采用无侵入的设计，在现有OSGi实例上增加支撑模块将不同的OSGi实例连接在一起，如图1整体架构示意图所示，虚拟化支撑模块与普通的Bundle处在同样的软件层次，不同的是虚拟化支撑模块为OSGi增加了网络连接的能力。通过支撑模块连接起来的OSGi实例构成了虚拟化平台，并且可以将本地服务发布为虚拟化平台上的虚拟服务。连接模型采用星形模型(图2拓扑结构示意图)，由管理员选择指定其中一个OSGi实例作为Hub节点，一般选择硬件配置较高、网络带宽较大的节点作为Hub节点，其余节点作为Peer节点。

如图3虚拟化支撑模块结构图所示，支撑模块结构分为Hub端支撑模块和Peer端支撑模块两类。对等的子模块包括拓扑管理模块、连接器模块、管理模块、虚拟服务模块、监视器模块。其中：

拓扑管理模块：拓扑管理子模块通过网络组播的方式实现Peer节点的自动发现，并为Peer节点分配唯一的Id和key。

连接器模块：节点间建立连接后进行通信的基础模块，如图4连接器模块结构图所示，连接器模块采用Connector和Agent的两层设计结构，Connector层作为逻辑层是支撑模块核心实现的一部分；Agent层是与底层通信协议相关的实现层，是Connector层所定义的Agent接口的具体实现。Hub端可以安装基于不同协议的Agent实现(如基于RMI、Socket、web Service等)，Peer端可以按照自身软、硬件环境的特点选择Agent，建立与Hub节点的连接。需要增加新的支撑协议时只需要按照具体的通信协议细节实现Agent接口，并安装到Hub以及Peer节点即可。

管理模块：实现了OSGi管理功能的真子集，Hub节点通过此模块实施对不同Peer节点的管理。

虚拟服务模块：如图5虚拟服务管理框架示意图所示，虚拟服务模块由Hub端虚拟服务模块和Peer端虚拟服务模块共同构成。Hub端虚拟服务模块维护一张全局的虚拟服务注册表，Peer端虚拟服务模块通过对Hub节点虚拟服务表的增删改查以及构建本地服务代理对象的方式实现本地服务的远程化、虚拟化。

监视器模块：监控各模块的相关性能参数，如服务响应时间、BTT(组件线程树)信息、线程CPU占用比率等；为服务调控提供依据。

Claims (1)

1.一种无侵入的搭建微内核虚拟化平台的方法，其特征在于：

1)采用无侵入设计，在现有OSGi实例上安装虚拟化支撑模块，将不同的OSGi实例采用星形模型连接在一起，由管理员选择指定其中一个OSGi实例作为核心管理Hub节点；即选择硬件配置高、网络带宽大的节点作为Hub节点，其余节点作为受管Peer节点；

2)所述的支撑模块结构分为Hub端支撑模块和Peer端支撑模块，对等的子模块包括拓扑管理模块、连接器模块、管理模块、虚拟服务模块和监视器模块；其中：

拓扑管理模块：拓扑管理子模块通过网络组播的方式实现Peer节点的自动发现，并为Peer节点分配唯一的Id和key；

连接器模块：节点间建立连接后进行通信的基础模块，连接器模块采用Connector和Agent的两层设计结构，Connector层作为逻辑层是支撑模块核心实现的一部分；Agent层是与底层通信协议相关的实现层，是Connector层所定义的Agent接口的具体实现，Hub端安装基于不同协议的Agent实现，Peer端按照自身软、硬件环境的特点选择Agent，建立与Hub节点的连接，需要增加新的支撑协议时只需要按照具体的通信协议细节实现Agent接口，并安装到Hub以及Peer节点即可；

管理模块：实现了OSGi实例管理功能的真子集，Hub节点通过此模块实施对不同Peer节点的管理；

虚拟服务模块：Hub节点维护一张全局的虚拟服务注册表，Peer节点虚拟服务模块通过对Hub节点虚拟服务表的增删改查以及构建本地服务代理对象的方式实现本地服务的远程化、虚拟化；

监视器模块：监控各模块的相关性能参数，如服务响应时间、BTT(组件线程树)信息、线程CPU占用比率等；为服务调控提供依据。

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