CN102164184A - 云计算网络中计算机实体的接入和管理方法及云计算网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云计算网络中计算机实体的接入和管理方法及云计算网络，所述云计算网络包括云控制器，节点控制器和集群控制器，节点控制器用于配置一个或多个供用户访问的虚拟机，一个或多个节点控制器与一个集群控制器连接，一个或多个集群控制器与云控制器连接，所述方法包括：（1）计算机实体接入云计算网络，与云控制器进行通讯；（2）云控制器对计算机实体进行分配，确定计算机实体的角色及位置；（3）云控制器对计算机实体进行管理。本发明采用自上而下的方式，即通过寻找最顶端的云控制器，来接入到云里面，使得整个云系统更加高效，并且贴近自然人的管理方式。

Description

云计算网络中计算机实体的接入和管理方法及云计算网络

技术领域

本发明涉及云计算领域的云计算网络架构和管理，尤其涉及一种云计算网络中计算机实体的接入和管理方法及云计算网络。

背景技术

云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing ）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、云计算网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机技术和云计算网络技术发展融合的产物。它旨在通过云计算网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS（Software-as-a-service）、PaaS（Platform-as-a-Service）、IaaS（Infrastructure as a Service）、MSP（Managed Service Provider）等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。

由上可得，组成云的关键是“通过云计算网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统”。中国专利申请号201010291986.4，名称为“一种云计算中终端接入和管理的方法及系统”的专利中，提出一种将终端接入云计算网络作为节点的方法及系统。但该系统的架构设计不合理，云计算网络结构太容易改变，不利于整个云系统的管理和操作，增加了管理上的难度，并有可能降低整个系统管理的效率。且现有的大多数虚拟技术，对于不同宿主机间虚拟机实时迁移的要求是必须保证两台宿主机的CPU指令集大致相同（比如说Intel和AMD这两款不同的CPU在大多数虚拟技术上不可用于迁移。即使是同为Intel或者同为AMD的CPU，如果型号不同，则指令集也有可能有所不同，但相对于前者更容易解决问题）。上述专利提出的系统架构松散，不利于实时迁移，因为无法保证同一个主控节点下的受控节点都是相同（起码是相似）CPU的计算机实体构成的，导致云中虚拟机的实时迁移变得复杂，而且非常低效。

发明内容

本发明的第一个发明目的在于提供了一种云计算网络中计算机实体的接入和管理方法。

为了实现本发明的第一个发明目的，采用的技术方案如下：

一种云计算网络中计算机实体的接入和管理方法，所述云计算网络包括云控制器，节点控制器和集群控制器，节点控制器用于配置一个或多个供用户访问的虚拟机，一个或多个节点控制器与一个集群控制器连接，一个或多个集群控制器与云控制器连接，

所述方法包括：

（1）计算机实体接入云计算网络，与云控制器进行通讯；

（2）云控制器对计算机实体进行分配，确定计算机实体的角色及位置；

（3）云控制器对计算机实体进行管理。

作为一种优选方案，所述步骤（2）中：

计算机实体的角色包括：在云计算网络中作为节点控制器和/或集群控制器；

计算机实体的位置包括：与云计算网络中其他节点控制器和/或集群控制器的连接关系。

作为进一步的优选方案，所述步骤（1）中，计算机实体向云控制器发送角色选择信息，步骤（2）中，云控制器根据角色选择信息对计算机实体进行角色分配。

作为进一步的优选方案，所述步骤（1）中，计算机实体向云控制器发送计算机实体的计算机信息，所述计算机信息包括计算机实体的中央处理器指令集信息，步骤（2）中，云控制器根据以下规则分配计算机实体：

一个集群控制器下的一个或多个节点控制器，均具有相同或相似的CPU指令集。相同指令集的CPU指同一系列同一型号的CPU，相似指令集的CPU指同一系列不同型号的CPU，例如Intel和AMD的CPU具有不相同的CPU指令集。而Intel的酷睿i3-530处理器和Intel的酷睿i3-530具有相同的CPU指令集，Intel的酷睿i3-530和Intel的酷睿i5-2300具有相似的CPU指令集。

作为一种优选方案，所述步骤（3）包括：

如果计算机实体被云控制器分配为节点控制器，则计算机实体向集群控制器发送节点控制器状态信息，所述节点控制器状态信息包括计算机实体的资源信息，以及设置在该节点控制器上的所有虚拟机的虚拟机资源信息；

如果计算机实体被云控制器分配为集群控制器，则计算机实体向云控制器发送集群控制器状态信息，所述集群控制器状态信息包括计算机实体的资源信息，以及与该集群控制器连接的所有节点控制器的节点控制器状态信息；

如果计算机实体并未被云控制器分配角色，则计算机实体向云控制器发送计算机实体的资源信息；

所述资源包括CPU、内存和/或磁盘空间。

作为进一步的优选方案，所述步骤（3）还包括：

云控制器从集群控制器状态信息中，获取每个虚拟机的虚拟机资源信息以及节点控制器的资源信息，当该虚拟机所在的节点控制器的剩余资源不足以扩充该虚拟机的资源时，云控制器启动虚拟机的实时迁移，将虚拟机实时迁移到其他节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。

作为进一步的优选方案，所述步骤（3）还包括：

在云控制器接收到虚拟机开机信息时，云控制器根据获取的集群控制器状态信息，寻找在整个云计算网络里拥有足够资源开启该虚拟机的节点控制器，并在上面调用开启虚拟机的命令开启指定的虚拟机。

作为进一步的优选方案，所述步骤（3）还包括：

当集群控制器发生故障后，该集群控制器下的节点控制器与云控制器通信，把节点控制器上的虚拟机实时迁移到其他正常运行的集群控制器下的节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。

本发明的第二个发明目的在于提供一种云计算网络，以实现本发明的第一个发明目的所提供的方法。

为了实现本发明的第二个发明目的，采用的技术方案如下：

一种云计算网络，所述云计算网络包括云控制器，节点控制器和集群控制器，节点控制器用于配置一个或多个供用户访问的虚拟机，一个或多个节点控制器与一个集群控制器连接，一个或多个集群控制器与云控制器连接；

所述云控制器包括：

与新加入云计算网络的计算机实体通讯的注册模块；

对新加入云计算网络的计算机实体进行分配，确定计算机实体的角色及位置的分配模块；

对经过分配模块分配角色及位置的计算机实体进行管理的管理模块。

作为一种优选方案，所述分配模块包括角色分配子模块和位置分配子模块：

角色分配子模块根据计算机实体发送到角色选择信息对计算机实体进行角色分配；

位置分配子模块根据计算机实体发送的计算机信息对计算机实体进行位置分配，所述计算机信息包括计算机实体的中央处理器指令集信息，位置分配子模块根据以下规则分配节点控制器：

一个集群控制器下的一个或多个节点控制器，均具有相同或相似的CPU指令集；

所述管理模块包括虚拟机资源扩充子模块，虚拟机开启子模块和集群控制器故障控制子模块：

虚拟机资源扩充子模块从集群控制器获取每个虚拟机的虚拟机资源信息以及节点控制器的资源信息，当该虚拟机所在的节点控制器的剩余资源不足以扩充该虚拟机的资源时，云控制器启动虚拟机的实时迁移，将虚拟机实时迁移到其他节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集；

虚拟机开启子模块在接收到虚拟机开机信息时，根据从集群控制器获取的集群控制器状态信息，寻找在整个云计算网络里拥有足够资源开启该虚拟机的节点控制器，并在上面调用开启虚拟机的命令开启指定的虚拟机；

集群控制器故障控制子模块在接收到节点控制器上报的集群控制器故障信息后，把该节点控制器上的虚拟机实时迁移到其他正常运行的集群控制器下的节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。

与现有技术相比，本发明采用自上而下的方式，即通过寻找最顶端的云控制器，来接入到云里面，使得整个云系统更加高效，并且贴近自然人的管理方式。

附图说明

图1为现有的网络结构示意图；

图2为本发明的网络结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

现有的网络结构如图1所示，整个云由Web浏览器通过网管服务器（用于向代理主控节点发送管理指令）来进行管理。其中计算实体也称为节点。

节点接入云的方案为：

（1）将具备管控模块的计算机实体接入网络作为节点；

（2）节点通过组播受控请求查找主控节点或代理主控节点，如果查找到主控节点或代理主控节点则与第一个响应的主控节点或代理主控节点建立受控连接，然后更新级别信息，并通过查找到的主控节点所连接的代理主控节点或查找到的代理主控节点连接网管服务器；

（3）在上面的步骤中，如果节点没有查找到主控节点和代理主控节点则组播代理申请，最先组播代理申请的节点被标志为代理主控节点，然后更新级别信息，并注册到网管服务器，其他节点通过代理主控节点连接到网管服务器。

对于节点的管理方法为：

（1）在系统运行的过程中，各级节点的管控模块收集终端的资源信息逐级上报，由上一级节点进行管理操作；

（2）其中资源信息包括节点的性能数据、节点的负载、设备告警和执行失败告警中的一项或几项；

（3）其中管理操作包括负载调整操作或移交管理操作。负载管理操作即为负载高的主控节点选择负载最轻的主控节点，提升其为主控节点，并转移一定比例的受控节点的管控权。而移交管理操作即为主控节点选择负载最轻的受控节点，提升其为主控节点，并转出全部受控节点的管控权；

（4）在运行过程中，对于每一个节点，当上一级节点发生故障失效时，这个节点就会重新执行接入时的步骤；

（5）在产生故障的时候，在极端的情况下，由于网络故障导致系统被分隔为多个独立的拓扑结构结构，并产生多个代理主控节点。这时网管服务器将允许注册多个代理主控节点，并产生有关网络异常的告警信息。管理员恢复网络故障之后，通过网管服务器进行拓扑合并，选定最高级别的代理主控节点，并要求其他代理主控节点重新执行接入操作。

上述现有技术的缺点为：

（1）网络结构太容易改变了，以致不利于整个云系统的管理和操作；

（2）松散架构不利于实时迁移，因为无法保证同一个主控节点下的受控节点都是相同（起码是相似）CPU的计算机实体构成的。

造成这种缺点的原因是系统的架构设计不合理。特别是作为直接管理受控节点的主控节点，是可以逐级下方其权限并将下级受控节点提升为与自己一样的主控节点。这增加了管理上的难度，并有可能降低整个系统管理的效率。

另一方面，对于实时迁移问题，受控节点在接入云时到底是接入到哪一个主控节点是随机的，如果云中的计算机实体的CPU型号不一，这种接入方式会使云中虚拟机的实时迁移变得复杂，而且非常低效。

本发明的网络结构如图2所示，依托于设计合理的系统架构，有助于简化系统对整个云的管理，并有助于实施虚拟机的实时迁移。

计算机实体接入云的方案为：

所述方法包括：

（1）计算机实体接入云计算网络，与云控制器进行通讯，计算机实体向云控制器发送角色选择信息及计算机实体的计算机信息，计算机信息包括计算机实体的中央处理器指令集信息；

（2）云控制器对计算机实体进行分配，确定计算机实体的角色及位置，云控制器根据角色选择信息对计算机实体进行角色分配，根据计算机信息确定计算机实体的位置，使得一个集群控制器下的一个或多个节点控制器，均具有相同或相似的CPU指令集；

（3）云控制器对计算机实体进行管理。

具体例子如下：

（1）将安装配置好的计算机实体接入网络；

（2）计算机实体根据其配置与云控制器通信，并与云控制器握手；

（3）握手完成后，计算机实体完成登记；

（4）云控制器将计算机实体注册成为节点控制器或集群控制器，并建立对应的连接关系；

（5）云控制器对网络中的计算机实体进行管理。

云控制器对计算机实体的管理方法为：

首先计算机实体与云控制器根据不同的角色采用不同的通讯方式：

如果计算机实体被云控制器分配为节点控制器，则计算机实体向集群控制器发送节点控制器状态信息，所述节点控制器状态信息包括计算机实体的资源信息，以及设置在该节点控制器上的所有虚拟机的虚拟机资源信息；

如果计算机实体被云控制器分配为集群控制器，则计算机实体向云控制器发送集群控制器状态信息，所述集群控制器状态信息包括计算机实体的资源信息，以及与该集群控制器连接的所有节点控制器的节点控制器状态信息；

如果计算机实体并未被云控制器分配角色，即未注册，则计算机实体向云控制器发送计算机实体的资源信息；

上述资源包括CPU、内存和磁盘空间大小。

在系统运行的过程中，云控制器定时向集群控制器和未注册的节点控制器发送信息，让集群控制器和未注册的节点控制器发送自己的资源信息给云控制器。

所述资源信息为一级包含下一级的所有信息。例如每一台虚拟机都有一个属于自己的状态，假设有三台虚拟机VM1、VM2和VM3，则有虚拟机状态VMInfo1、VMInfo2和VMInfo3，上面有虚拟机的性能信息、运行状态等（例如CPU、内存和磁盘的使用情况）。同时有两台节点控制器NC1和NC2，其中NC1运行着VM1和VM2，NC2运行着VM3。两台节点控制器的状态为NCInfo1和NCInfo2。其中上面有节点控制器的性能信息和运行状态等，并有运行在该NC上面的所有VM的VMInfo。在例子中，即NCInfo1的状态信息中，包含一个VMInfo列表，里面由VMInfo1和VMInfo2的全部信息组成。NCInfo2的状态信息中，包含一个VMInfo列表，里面由VMInfo3的全部信息组成。集群控制器和云控制器的状态也如此类推。

如果一台节点控制器或者一台集群控制器为未注册状态，即一台节点控制器没有注册到集群控制器，或一台集群控制器没有注册到云控制器，则这些未注册的节点服务器或集群服务器在收到云控制器要求发送状态的消息后，直接将自身状态发送至云控制器。

云控制器对整个云进行管理，包括将计算机实体注册到云控制器成为集群控制器、将计算机实体注册到集群控制器成为节点控制器、虚拟机调度操作（开启、关闭、删除）以及虚拟机负载均衡操作。

当系统中出现某台节点控制器上的虚拟机出现资源瓶颈，即该虚拟机所在的节点控制器的剩余资源不足以扩充该虚拟机的资源时，云控制器执行负载均衡操作，启动虚拟机的实时迁移，将虚拟机实时迁移到同一集群的其他节点控制器，或者迁移到其他所属节点控制器的CPU指令集和本集群的节点控制器的CPU指令集是相同或相似的集群的节点控制器上。实时迁移完成后，用户虚拟机实际上移到新的节点控制器上，而旧有的节点控制器上的旧有的虚拟机则被删除。期间，用户将不会察觉实时迁移的发生。

在进行虚拟机开机的时候，云控制器通过集群控制器快速寻找到在整个云里拥有足够资源开启该虚拟机的节点控制器，并在上面调用开启虚拟机的命令开启指定的虚拟机。

当集群控制器发生故障后，节点控制器可根据其配置，与云控制器通信，把节点控制器上的虚拟机实时迁移到云的其他节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。迁移完成后，迁移前的节点控制器变未为注册状态。

Claims (10)

1.一种云计算网络中计算机实体的接入和管理方法，所述云计算网络包括云控制器，节点控制器和集群控制器，节点控制器用于配置一个或多个供用户访问的虚拟机，一个或多个节点控制器与一个集群控制器连接，一个或多个集群控制器与云控制器连接，

其特征在于，所述方法包括：

（1）计算机实体接入云计算网络，与云控制器进行通讯；

（2）云控制器对计算机实体进行分配，确定计算机实体的角色及位置；

（3）云控制器对计算机实体进行管理。

2.根据权利要求1所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（2）中：

计算机实体的角色包括：在云计算网络中作为节点控制器和/或集群控制器；

计算机实体的位置包括：与云计算网络中其他节点控制器和/或集群控制器的连接关系。

3.根据权利要求2所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，计算机实体向云控制器发送角色选择信息，步骤（2）中，云控制器根据角色选择信息对计算机实体进行角色分配。

4.根据权利要求2所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，计算机实体向云控制器发送计算机实体的计算机信息，所述计算机信息包括计算机实体的中央处理器指令集信息，步骤（2）中，云控制器根据以下规则分配计算机实体：

一个集群控制器下的一个或多个节点控制器，均具有相同或相似的CPU指令集。

5.根据权利要求1所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（3）包括：

如果计算机实体被云控制器分配为节点控制器，则计算机实体向集群控制器发送节点控制器状态信息，所述节点控制器状态信息包括计算机实体的资源信息，以及设置在该节点控制器上的所有虚拟机的虚拟机资源信息；

如果计算机实体被云控制器分配为集群控制器，则计算机实体向云控制器发送集群控制器状态信息，所述集群控制器状态信息包括计算机实体的资源信息，以及与该集群控制器连接的所有节点控制器的节点控制器状态信息；

如果计算机实体并未被云控制器分配角色，则计算机实体向云控制器发送计算机实体的资源信息；

所述资源包括CPU、内存和/或磁盘空间。

6.根据权利要求5所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括：

云控制器从集群控制器状态信息中，获取每个虚拟机的虚拟机资源信息以及节点控制器的资源信息，当该虚拟机所在的节点控制器的剩余资源不足以扩充该虚拟机的资源时，云控制器启动虚拟机的实时迁移，将虚拟机实时迁移到其他节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。

7.根据权利要求5所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括：

在云控制器接收到虚拟机开机信息时，云控制器根据获取的集群控制器状态信息，寻找在整个云计算网络里拥有足够资源开启该虚拟机的节点控制器，并在上面调用开启虚拟机的命令开启指定的虚拟机。

8.根据权利要求5所述的接入和管理方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括：

当集群控制器发生故障后，该集群控制器下的节点控制器与云控制器通信，把节点控制器上的虚拟机实时迁移到其他正常运行的集群控制器下的节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。

9.一种云计算网络，其特征在于，所述云计算网络包括云控制器，节点控制器和集群控制器，节点控制器用于配置一个或多个供用户访问的虚拟机，一个或多个节点控制器与一个集群控制器连接，一个或多个集群控制器与云控制器连接；

所述云控制器包括：

与新加入云计算网络的计算机实体进行通讯的注册模块；

对新加入云计算网络的计算机实体进行分配，确定计算机实体的角色及位置的分配模块；

对经过分配模块分配角色及位置的计算机实体进行管理的管理模块。

10.根据权利要求9所述的云计算网络，其特征在于：

所述分配模块包括角色分配子模块和位置分配子模块：

角色分配子模块根据计算机实体发送的角色选择信息对计算机实体进行角色分配；

位置分配子模块根据计算机实体发送的计算机信息对计算机实体进行位置分配，所述计算机信息包括计算机实体的中央处理器指令集信息，位置分配子模块根据以下规则分配节点控制器：

一个集群控制器下的一个或多个节点控制器，均具有相同或相似的CPU指令集；

所述管理模块包括虚拟机资源扩充子模块，虚拟机开启子模块和集群控制器故障控制子模块：

虚拟机资源扩充子模块从集群控制器获取每个虚拟机的虚拟机资源信息以及节点控制器的资源信息，当该虚拟机所在的节点控制器的剩余资源不足以扩充该虚拟机的资源时，云控制器启动虚拟机的实时迁移，将虚拟机实时迁移到其他节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集；

虚拟机开启子模块在接收到虚拟机开机信息时，根据从集群控制器获取的集群控制器状态信息，寻找在整个云计算网络里拥有足够资源开启该虚拟机的节点控制器，并在上面调用开启虚拟机的命令开启指定的虚拟机；

集群控制器故障控制子模块在接收到节点控制器上报的集群控制器故障信息后，把该节点控制器上的虚拟机实时迁移到其他正常运行的集群控制器下的节点控制器上，迁移前后虚拟机所在的节点控制器具有相同或相似的CPU指令集。

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