CN102346460A - 一种基于事务的服务控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于事务的服务控制系统及其控制方法,其中,控制系统与外围的服务工厂连接,并接收该服务工厂发出的服务请求,所述系统包括域管理器、component管理器、资源控制器、事务管理器和资源管理器;若所述服务工厂请求执行业务,则将请求发送到所述域管理器,若所述服务工厂请求操作虚机,则将请求发送到所述component管理器。本发明通过分布式事务处理,结合状态机机制,以及资源调度和事务路由策略,控制服务请求从开始到执行结束的全过程的状态,并及时响应给用户,同时监控资源状态信息,消除并发性处理的资源冲突,使服务请求可以经过最优的路径到达负荷最小的节点,从而有效地保证了服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及计算机虚拟化技术及面向服务的体系领域,尤其涉及一种基于事务的服务控制系统及其控制方法。
背景技术
面向服务的架构(service-oriented architecture,SOA)是在基础技术日趋成熟的条件下,提出的一种对现代软件架构的新思维。SOA被认为是一种设计和构建松散耦合分布式系统的应用程序的最佳解决方案,它能够以程序化的、可访问的软件服务形式公开业务功能,将应用程序功能作为服务发送给最终用户或者其他服务。SOA强调标准化、跨企业应用、动态性、模块化以及服务组合。服务导向的架构提升了将用户从服务实现分开的目标。从总体上来讲,SOA是一种结构模型,它可以根据需求并通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。服务可以运行在不同的服务器上,并通过网络被访问。这也大大增加了服务的重用。IBM、惠普、Oracle等IT巨头在SOA方面已有多年经验,并把SOA作为未来IT软件服务的方向。尽管如此,在如何提升服务性能,保证服务质量(QoS)方面,SOA还未成熟,许多地方亟待改进。
现在流行的虚拟化技术VMM,全称虚拟机管理器(Virtual machine monitor),在硬件和操作系统之间提供了一个虚拟抽象层,VMM也称之为主机操作系统,VMM之上是客户机操作系统,也称为虚拟机(VM),以下简称虚机。这些VM都是一些相互隔离的操作系统,可以共享硬件资源。VMM允许多个相互隔离的虚拟机同时运行在一个主机(host)上,一个服务器(server)上可以安装大量的虚拟机。每个虚拟机都是逻辑上独立的,它能被分配一定比例的主机内存和处理能力,并可以很容易地与其它的虚拟机区分开来,甚至也可以与安装该虚拟机的主机(host)区分。对于网络上的用户而言,虚拟机本身就是一个分离的可寻址的计算机系统。虚拟机可以有多种用途,既可以用作网络上的另一个服务器,用于软件或硬件测试,作为瘦客户端(Thin Client)的主要的计算机系统,等等。虚拟机还有其它的优点,例如易于创建和删除,可以提高硬件服务器的使用率等。正因为虚拟机的灵活性和强大的能力等优点,使得虚拟机得到了广为应用,很多组织都在原来的物理服务器上安装十台甚至上百台虚拟机,使得组织内的计算机系统的数目成十倍甚至百倍的扩张。在使用面向服务的体系时,就需要考虑虚拟机作为执行服务的最基本的计算系统的情况。与一般的硬件计算系统不同,虚拟机具有自己的生命周期。在面向服务的分布式计算环境下,如何解决并发性服务请求访问虚拟机的问题,保护核心资源,也是一个重要的需要解决的问题。
事务(Transaction)是构建可靠性应用的基本组成元素,是一种用来确保应用程序中的所有参与方都能达到彼此已达成协定的输出结果的机制。当应用包括多个分布式的子系统,或应用由多个独立的成分组成时,事务可以帮助应用在每个分离的不同的块中来清晰地处理失败。传统的事务处理技术主要应用于数据库系统。然而随着计算机科学技术的发展,事务处理的概念已经被引入了更为广泛的分布式网络计算环境,出现了对分布式事务的处理。分布式事务指一个事务可能涉及多个数据存储(数据存储可以基于块,即一个LUN或一组LUN、基于文件,即本地或远程文件系统或者基于关系型数据库)操作,是一个分布式操作序列,被操作的数据分布在网络的不同站点上,以实现相应站点上数据存储的存取操作。当一个应用有单独的功能需要在多个事务资源中访问或更新数据,它应该使用分布式的事务,应用从一个数据库移动数据到另一个数据库要求分布式的事务。X/Open组织定义了分布式事务处理参考模型(DTP)。
因而,为了有效地提升服务性能,保证服务质量,可以考虑使用分布式事务处理方法,来控制服务请求从开始到执行结束的全过程的状态。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题,本发明旨在提供一种基于事务的服务控制系统及其控制方法,通过使用分布式事务处理方法,结合状态机机制,以及资源调度和事务路由策略,来控制服务请求从开始到执行结束的全过程的状态,并及时响应给用户,同时监控资源状态信息,消除并发性处理的资源冲突,使服务请求可以经过最优的路径到达负荷最小的节点,从而有效地提升服务性能,保证服务质量。
本发明之一所述的一种基于事务的服务控制系统,与外围的服务工厂连接,并接收该服务工厂发出的服务请求,所述系统包括域管理器、component(组件)管理器、资源控制器、事务管理器和资源管理器;若所述服务工厂请求执行业务,则将请求发送到所述域管理器,若所述服务工厂请求操作虚机,则将请求发送到所述component管理器;
所述域管理器分别与所述资源控制器和事务管理器相连,向所述资源控制器申请资源,并指示所述事务管理器开始创建全局事务;
所述component管理器分别与所述资源控制器和事务管理器相连,向所述资源控制器申请资源,并指示所述事务管理器开始创建全局事务;
所述资源控制器中存放资源的状态及资源使用情况信息,根据所述域管理器或component管理器发出的资源申请请求,返回可用的资源信息;
所述事务管理器根据所述域管理器或component管理器发出的创建全局事务的指示,创建全局事务及其事务分支;
所述资源管理器的数量至少为一个,它分别与所述事务管理器和资源控制器相连,接收所述事务管理器发送的事务分支,管理所述事务分支的执行,并将更新的资源信息发送到所述资源控制器。
在上述的基于事务的服务控制系统中,
所述域管理器用于管理域的生命周期,包括从域的创建到删除,并将一个domain(域)请求分解成多个component请求;
所述component管理器用于管理组件的生命周期,包括从组件的创建到删除,并将一个component请求分解成多个事务分支。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述资源控制器包括调度器、事务路由器、虚机状态机和资源引用表,其中:
所述调度器与所述事务路由器相连,并根据所述虚机状态机和资源引用表中的信息确定事务的调度,并将调度结果发送到所述事务路由器;
所述事务路由器接收所述调度器发送的信息,并根据所述资源引用表中的信息做出路由决策。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述资源控制器还与外围的节点服务器连接,所述节点服务器的数量至少为一个,且每个节点服务器包括虚机API(应用编程接口)和Monitor(监控器)API,其中:
所述虚机API用于将虚机的最新信息传送至所述虚机状态机;
所述Monitor API用于将资源引用和资源使用情况的最新信息传送至所述资源引用表。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述调度器包括互连的事务执行规划模块和执行控制模块,其中:
所述事务执行规划模块用于规划事务的调度,并将规划的结果发送至所述执行控制模块;
所述执行控制模块根据所述事务执行规划模块输出的规划结果,确定执行控制的策略。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述事务执行规划模块包括调度控制器以及与该调度控制器连接的负载计算器和花费评估模块,且所述调度控制器用于调用负载计算器和花费评估模块,并决定调度策略。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述事务路由器包括互连的路由管理器和路由信息存储器,其中:
所述路由管理器通过所述路由信息存储器中的逻辑路由信息和策略确定事务的路由;
所述路由信息存储器根据所述资源引用表中的信息,存储并向所述路由管理器提供逻辑路由信息。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述路由管理器包括路由控制器以及分别与该路由控制器连接的连接协调器、最优路径计算器、流控制器和错误控制模块,其中:
所述路由控制器根据所述连接协调器、最优路径计算器和流控制器的运作,确定事务的逻辑路由决策;
所述连接协调器用于管理网络的逻辑连接,包括确定所述逻辑连接是否异常;
所述最优路径计算器用于求解从源到目的地的花费最小的逻辑路径;
所述流控制器用于监控所述每条逻辑路径上的网络流量。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述路由信息存储器存储的逻辑路由信息包括逻辑路径拓扑表格、逻辑流状态表格和事务状态表格,其中:
所述逻辑路径拓扑表格用于存储网络逻辑路径拓扑信息;
所述逻辑流状态表格用于存储网络流量状态信息;
所述事务状态表格用于存储所述事务分支的状态信息。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述事务管理器包括事务处理器和计时器,其中:
所述事务处理器用于处理全局事务、与所述全局事务相关的多个异步事件以及由所述全局事务分解出来的多个事务分支所产生的延迟工作;
所述计时器用于对所述事务分支所产生的延迟工作进行计时,并设定一个阀值,以确定所述事务分支从发出到返回结果所用的时间是否超过阀值。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述资源管理器运行在所述节点服务器上,且该资源管理器包括主机资源管理层以及分别与该主机资源管理层连接的资源管理器服务器和资源控制器客户端,其中:
所述资源管理器服务器接收所述事务管理器发送的请求,并调用所述主机资源管理层;
所述主机资源管理层接收所述资源管理器服务器发送的调用信号,配置执行所述事务分支所需的资源;
所述资源控制器客户端接收所述主机资源管理层返回的虚机状态更新信息,并将更新的虚机状态发送给所述资源控制器。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述资源管理器服务器包括资源管理器代理、工作线程、请求队列和事务分支队列,其中:所述资源管理器代理将所述事务管理器发送的并发性请求通过所述请求队列传至所述工作线程进行处理,该工作线程将处理后的请求发送到所述事务分支队列中,并处理所述事务分支以及维持事务分支的生命周期。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述主机资源管理层包括管理控制中心以及分别与该管理控制中心连接的共享存储器、Mac Store(mac库)、虚机实例和事件管理器,其中:
所述管理控制中心用于提供获取主机资源的API,并注册或注销到所述资源控制器客户端;
所述共享存储器为所述管理控制中心提供共享的存储资源访问接口;
所述Mac Store用于管理mac(媒体访问控制)地址;
所述虚机实例提供API以使用外围libvirt来操作虚机,并提供API以得到该虚机的状态;
所述事件管理器提供事件功能并将它们注册到所述libvirt。
在上述的基于事务的服务控制系统中,所述管理控制中心包括虚机哈希表,且该虚机哈希表用于存储所述虚机的生命周期。
本发明之二所述的一种如上述的基于事务的服务控制系统的服务控制方法,该方法包括:
所述服务工厂向所述域管理器或component管理器发送服务请求;
所述域管理器或component管理器向所述资源控制器申请资源,并指示所述事务管理器开始创建全局事务和事务分支;
所述资源控制器判断是否有可用的资源,以及执行请求的最优资源,并返回;
所述事务管理器将所述事务分支发送至所述资源管理器;
所述资源管理器管理所述事务分支的执行,当所述事务分支执行完后,将执行结果返回给所述事务管理器,并将资源信息更新到所述资源控制器。
在上述的基于事务的服务控制方法中,
所述服务请求为domain请求或component请求;
若所述服务请求是domain请求,则每个domain请求作为一个domain全局事务,每个domain全局事务可分解成多个component全局事务,每个component全局事务可分解成多个事务分支;
若所述服务请求是component请求,则每个component请求作为一个component全局事务,每个component全局事务可分解成多个事务分支。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
当所述domain请求到达所述域管理器后,该域管理器访问所述资源控制器中的调度控制器;
所述调度控制器到所述资源引用表中查看资源的引用信息及资源的使用情况,并判断所述domain请求能否执行。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
若所述资源引用表中显示的资源可用,并满足所述domain请求的执行,则将可以执行的结果返回到所述域管理器,且该域管理器锁住执行所需的资源。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
若所述资源引用表中显示没有可用的资源,则返回没有资源不能执行的结果到所述域管理器,所述domain请求进入等待状态,且所述域管理器继续申请资源直到超时退出。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
所述域管理器将所述domain请求发送到所述事务管理器;
所述事务管理器生成domain全局事务,并将该domain全局事务分解成多个component全局事务后发送到所述component管理器。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
所述component管理器将所述component全局事务分解成多个事务分支,并访问所述资源控制器中的调度控制器;
所述调度控制器到所述虚机状态机中查看虚机的状态,并根据虚机的状态,判断所述事务分支是否在虚机上执行。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
若所述事务分支与虚机的状态不冲突,则所述调度控制器进一步到所述资源引用表中查看资源的引用信息,并调用所述负载计算器和花费评估模块。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
若所述事务分支与虚机的状态冲突,则该事务分支不能执行,并将结果返回到所述component管理器,所述component请求进入等待状态,且所述component管理器继续申请资源直到超时退出。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
所述负载计算器根据所述每个节点服务器上的资源使用情况,采用统一的算法计算和评估每个节点服务器上的负载;
所述花费评估模块根据所述每个节点服务器上的负载以及节点服务器在较短的时间内承受负载的能力,计算所述每个节点服务器上的负载执行情况,以及释放资源所需的时间;
所述调度控制器根据所述负载计算器和花费评估模块输出的结果,确定将所述事务分支调度到哪个节点服务器上执行。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
所述调度控制器将调度结果发送到所述事务路由器中的路由控制器;
所述路由控制器调用所述连接协调器,该连接协调器检查从源到目的地之间的逻辑路径。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
若所述连接协调器检查从源到目的地之间有可走的逻辑路径,则所述路由控制器进一步调用所述最优路径计算器和流控制器;
所述最优路径计算器根据所述逻辑路径拓扑表格中的信息,计算每条逻辑路径的花费;
所述流控制器根据所述逻辑流状态表格中的信息,计算每条逻辑路径的网络流量;
所述路由控制器根据所述最优路径计算器和流控制器的计算结果,通过折中策略为事务选择一条最优的逻辑路径。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
若所述连接协调器检查从源到目的地之间没有可走的逻辑路径,则所述路由控制器进一步调用所述错误控制模块,对逻辑路径的错误情况进行恢复,直至异常得到恢复或超时。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
所述component管理器收到所述调度控制器返回的结果,锁住执行所述component请求所需的资源,并将component请求发送到所述事务管理器。
在上述的基于事务的服务控制方法中,所述方法进一步包括:
当所述一个component全局事务完成后,所述事务管理器将结果返回到所述component管理器,该component管理器指示component全局事务的提交或回滚后,释放锁住的资源,并将结果发送到所述事务管理器;
当所述一个domain全局事务完成后,所述事务管理器将结果返回到所述域管理器,该域管理器指示domain全局事务的提交或回滚后,释放锁住的资源。
本发明之三所述的一种如上述基于事务的服务控制系统的包含多个异步事件的全局事务处理方法,所述服务控制系统中的事务管理器还包括AP(component管理器或domain管理器)代理、全局事务队列、全局事务等待队列、事件等待队列、RPC(远程过程调用)客户端和延时的工作队列,所述方法包括:
所述AP代理将所述服务请求作为全局事务送至所述全局事务队列中,以备所述事务处理器处理,同时生成开始事务事件,并使该开始事务事件进入所述事件等待队列中;
所述事务处理器开始处理全局事务,并将开始处理的全局事务送至所述全局事务等待队列中;
所述事务处理器将全局事务分解成多个事务分支后发送至所述RPC客户端,并为该事务分支生成延时的工作后送至所述延时的工作队列;
所述计时器对所述延时的工作计时,等待该延时的工作所对应的事务分支的返回结果。
在上述的包含多个异步事件的全局事务处理方法中,所述方法进一步包括:
若所述事务分支在所述资源管理器中执行后返回执行结果到所述事务管理器的时间在所述计时器的阀值内,则该事务分支将执行结果返回到所述事务管理器,与该事务分支相对应的延时的工作从所述延时的工作队列中删除,并通过所述RPC客户端回调所述事务分支的执行结果,以及回调事件进入所述事件等待队列中。
在上述的包含多个异步事件的全局事务处理方法中,所述方法进一步包括:
若所述事务分支在所述资源管理器中执行后返回执行结果到所述事务管理器的时间超过所述计时器的阀值,则该计时器返回事件timeout(过时)到所述事件等待队列中,且与该事务分支相对应的延时的工作从所述延时的工作队列中删除。
在上述的包含多个异步事件的全局事务处理方法中,
所述事件等待队列中存放的事件类型包括全局事务相关的事件和事务分支相关的事件,且所述不同的事件具有不同的优先级。
在上述的包含多个异步事件的全局事务处理方法中,所述方法进一步包括:
所述事务处理器对所述全局事务队列、事件等待队列和延时的工作队列中的每个组成元素上锁;
所述事务处理器维持所述全局事务的生命状态周期。
在上述的包含多个异步事件的全局事务处理方法中,
所述全局事务的生命状态周期中包括七种状态,分别是committed(提交完)、rollbacked(回滚完)、FetalError(致命错误)、committing(提交中)、rollbacking(回滚中)、preparing(准备中)和prepared(准备完);
所述事务处理器以所述全局事务的状态为依据,控制事件的执行。
本发明之四所述的一种如上述的基于事务的服务控制系统的处理虚机事务的主机资源管理方法,所述方法包括:
将所述事务分支队列中创建虚机的请求的事务分支发送到所述管理控制中心;
所述管理控制中心将查询虚机模板的请求发送到所述共享存储器,且该共享存储器返回虚机模板的URL(统一资源定位符)到所述管理控制中心;
所述管理控制中心根据返回的虚机模板的URL,到所述Mac Store中获取虚机模板的mac地址信息;
所述管理控制中心发送创建虚机的指令到所述libvirt,且该libvirt返回创建好的虚机;
所述管理控制中心将虚机镜像的内容发送到所述共享存储器,以确认是否创建完成虚机镜像;
若所述虚机镜像创建完成,则所述管理控制中心返回完成指令到所述资源管理器。
由于采用了上述的技术解决方案,当用户的请求到达主服务器中的服务工厂,由服务工厂创建服务,并将服务请求发送到本发明的服务控制器后,本发明对服务请求进行管理和控制,包括保证服务的可靠性,以及对服务进行调度和路由,从而使得服务能快速有效地在节点服务器上的虚机上执行。本发明可以控制和管理业务和资源(虚机)两个层次的服务请求;通过分布式事务处理,结合状态机机制,以及事务调度和事务路由策略,控制服务请求从开始到执行结束的全过程的状态,并及时响应给用户,同时监控资源状态信息,消除并发性处理的资源冲突,使服务请求可以经过最优的路径到达负荷最小的节点,从而有效地保证了服务质量。
附图说明
图1a是本发明之一的一种基于事务的服务控制系统的结构框图;
图1b是本发明之一的一种基于事务的服务控制系统的逻辑体系框图;
图2是本发明之一的资源控制器的组成框图;
图3是本发明之一的资源控制器中调度器的组成框图;
图4是本发明之一的资源控制器中事务路由器的组成框图;
图5a是本发明之一的路由决策环境图;
图5b是本发明之一的路由决策流程图;
图6是本发明之一的事务管理器的组成框图;
图7是本发明之一的资源管理器的组成框图;
图8是本发明之一的资源管理器中主机资源管理层的组成框图;
图9是本发明之二的一种基于事务的服务控制方法的流程图;
图10是本发明之二和本发明之三的domain全局事务状态转移过程图;
图11是本发明之二和本发明之三的component全局事务状态转移过程图;
图12是本发明之二和本发明之三的事务分支状态转移过程图;
图13是本发明之二和本发明之三的事务执行流程图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施例进行详细说明。
请参阅图1a,为本发明之一的总图,反映了本发明之一的各组成模块间的逻辑关系,本发明的一个或多个实施例可以在此实施。
本发明之一的一种基于事务的服务控制系统10,与外围的服务工厂1连接,并接收该服务工厂1发出的服务请求。
服务控制系统10包括域管理器2(domain manager)、component管理器4、资源控制器3、事务管理器5和资源管理器6,若服务工厂1请求执行业务,则将domain请求发送到域管理器2,若服务工厂1请求操作虚机,则将component请求发送到component管理器4。
域管理器2分别与资源控制器3和事务管理器5相连,向资源控制器3申请资源,并指示事务管理器5开始创建全局事务;域管理器2用于管理域的生命周期,包括从域的创建到删除,并将一个domain请求分解成多个component请求;
component管理器4分别与资源控制器3和事务管理器5相连,向资源控制器3申请资源,并指示事务管理器5开始创建全局事务;component管理器4用于管理组件的生命周期,包括从组件的创建到删除,并将一个component请求分解成多个事务分支;
资源控制器3中存放资源的状态及资源使用情况信息,根据域管理器2或component管理器4发出的资源申请请求,返回可用的资源信息;
事务管理器5根据域管理器2或component管理器4输出的创建全局事务的指示,创建全局事务及其事务分支;
资源管理器6的数量至少为一个,它分别与事务管理器5和资源控制器3相连,接收事务管理器5发送的事务分支,管理事务分支的执行,并将更新的资源信息发送到资源控制器3。
在本发明中,服务工厂1是运行在服务器上的一个管理程序,服务工厂1作为客户端,向服务控制系统10请求资源。服务工厂11与域管理器2和component管理器4相连。
若用户请求的是一个业务,则请求到达域管理器2,在本发明的一个较佳实施例中,用户请求deploy(部署)一个lamp(lamp是linux,apache,mysql,PHP的缩写,而这四个都是计算机专有名词),请求达到域管理器2。域管理器2管理域的创建和删除,并将请求划分为多个operation(操作),以及定义这些operation间的关系;审核和锁住RC(资源控制器)的资源,发送operation到事务管理器5,完成任务后,对资源进行解锁。domain向外提供一个web(网络),其实是提供一个service(服务),比如lamp。domain有共享VM的机制,一个VM可以为多个域使用。domain有多租户的特征:一个域可以给多个用户同时使用,用户的信息是分离的。
若用户请求操作虚机,即资源,则请求到达component管理器4,在本发明的又一较佳实施例中,若用户发出一个创建虚机的请求,则请求到达component管理器4。component管理器4管理组件的创建和删除,其它方面的功能与域管理器2相同,只是处理对象是组件。component是一种只有一个VM的特殊的domain。component在创建时,在VM中查是否有符合复用的VM,如果有,domain复用VM,component的ID记录在VM类中。一个VM可能对应多个component。
域管理器2与资源控制器3和事务管理器5相连。资源控制器13控制事务对资源的访问,为域管理器2和component管理器4提供申请和释放资源的接口,以及事务的调度和路由,以保证事务的并发性处理,实现轻量级的资源保护。事务管理器5负责事务的管理,使用AP发送过来的operations创建GT(全局事务),并维持GT的生命周期,以及创建BT(事务分支),按照BT的优先级把BT发送给资源管理器6,并向域管理器2和component管理器4提供tx接口。资源管理器6维持BT的生命周期,并向事务管理器5提供API。域管理器2、资源控制器3、component管理器4、事务管理器5作为服务控制系统10的核心成分,运行在一个主服务器上。资源管理器6运行在一个节点(从属)服务器上。一般而言,在一个group(组群)中,有一个主服务器和多个节点(从属)服务器。资源指各种基础设施资源,包括虚机、主机、存储和网络,服务实例运行在这些资源上。
请参阅图1b,图中示出了本发明之一的环境图,反映了服务请求从客户端发出到在具体的节点服务器上执行的整个流程,本发明的一个或多个实施例可以在此实施。
客户端11指各种用户终端设备,既可以是传统PC、个人笔记本,也可以是上网本、手机等终端设备,还可以是各种胖瘦终端设备。这些设备可以配置生成请求,并通过网络12,将请求发送到主服务器13。网络12可以是局域网、广域网,以及不同网络的集合,也可以是互联网或另一个由计算设备相互连接组成的系统。主服务器13负责生成服务和控制服务,由服务工厂1和服务控制系统10组成。服务工厂1是生产服务的单位,接收用户的请求,通过组件和契约创建服务,并以服务为单位响应用户的请求;服务具有松散耦合和可重用等特征,可实现基础设施资源的最大化复用。服务工厂1将生成好的服务以及相关策略发送到服务控制系统10,服务控制系统10通过分布式事务处理方法,结合状态机机制,以及事务调度和事务路由策略,控制服务请求从开始到执行结束的全过程的状态,并及时响应给用户,同时监控资源状态信息,消除并发性处理的资源冲突,使服务请求可以经过最优的路径到达负荷最小的节点。服务控制系统10也可以控制和管理业务和资源(虚机)两个层次的服务请求。在本发明的一较佳实施例中,主服务器13是一个性能高的服务器硬件,服务工厂1和服务控制系统10是运行在主服务器13上的软件系统。节点服务器14是执行服务的计算节点。在本发明的一较佳实施例中,每个节点服务器14由硬件141、VMM142、虚机143组成,虚机143是执行服务的基本计算单元。当然,本发明也不限定在虚机为最基本的计算单元,根据用户的需求,虚机143和主机都可以作为执行服务的最基本的计算单元。
请参阅图2,图中示出了本发明之一的资源控制器3的组成框架。
资源控制器3控制事务对资源的访问,为域管理器2和component管理器4提供申请和释放资源的接口;以及事务的调度和路由,以保证事务的并发性处理,实现轻量级的资源保护。
资源控制器3包括调度器331、事务路由器332和资源中心333,其中:
资源中心333是资源控制器3的资源存储中心,可以以数据库、表格等各种存储方式存储资源信息;资源中心333主要由虚机状态机3331和资源引用表3332两部分组成;
调度器331与事务路由器332相连,并根据虚机状态机3331和资源引用表3332中的信息确定事务的调度,并将调度结果发送到事务路由器332;
事务路由器332接收调度器331发送的信息,并根据资源引用表3332中的信息做出路由决策。
资源控制器3还与外围的节点服务器14连接,节点服务器14的数量至少为一个,且每个节点服务器14包括虚机API 341和Monitor API 342,其中:
虚机API 341用于将虚机的最新信息传送至虚机状态机3331;
Monitor API 342用于将资源引用和资源使用情况的最新信息传送至资源引用表3332。
在本发明中,虚机状态机3331中存储的是虚机状态信息,维持虚机的生命周期,并采用分布式哈希表的形式存储,其作用是根据虚机的生命周期状态控制对虚机的访问,避免异常的出现。资源引用表3332中存储的是各种资源的引用路径,以及资源的使用情况,这里的资源包括cpu,memory,storage,I/O等;引用路径是指如何从最上层引用到最下面的某个具体的物理资源,比如从数据中心到组,再从组到组内的某一个节点host,再从host到host中的cpu或memory,资源引用通过树形结构实现;当引用到某个节点host上的cpu时,cpu的使用情况则是这里所说的资源的使用情况,当然还可以是各种具体的物理资源的使用情况。每次主服务器重启时,或节点服务器14上的虚机状态发生改变时,则节点服务器14的虚机API 341都会把最新的虚机状态信息发送到资源中心333中的虚机状态机3331中。在本发明中,资源引用表3332中的信息由host上的monitor提供,并通过Monitor API 342传送到资源引用表3332。monitor主要是实现资源监控,包括硬件资源及虚拟机资源,发现资源使用异常并报告,为资源分配,有效利用资源提供依据。monitor可作为Linux内核的一个可配置的模块及一个应用层接口,也可供其他程序来注册一个监控。调度器331负责对请求的调度,即根据资源中心333中的虚机状态信息和资源引用信息来确定请求是否可以执行,以及每个operation在哪个节点服务器14上执行。事务路由器332负责对事务(这里的事务指每个operation)的路由,根据资源中心333中的资源引用信息确定事务的路由。
在本发明的一较佳实施例中,调度器331接收域管理器2或component管理器4的请求,到资源中心333中查看虚机状态,以及物理资源的使用情况。调度器331根据这些资源信息判断请求是否可以执行,如果不能执行,则返回“不能执行”到域管理器2或component管理器4;如果可以执行,则调度器331进一步确定该请求中的每个operation在什么地方执行,并调用事务路由器332确定每个operation的路由。调度器331将这些每个operation执行的目的节点服务器14,以及路由信息一起返回到域管理器2或component管理器4,域管理器2或component管理器4锁住执行所需的资源。同时,节点服务器14上的虚机API 341和Monitor API 342会把虚机状态更新信息和资源状态更新信息上报到资源中心333。
请参阅图3,图中示出了本发明之一的资源控制器中的调度器331的组成框架。
调度器331负责对请求的调度,即根据资源中心333中的虚机状态信息和资源引用信息来确定请求是否可以执行,以及每个operation在哪个节点上执行(一个请求包括多个operation),目的主要是为了实现负载均衡。
调度器331主要包括互连的事务执行规划模块41和执行控制模块42两部分,其中:
事务执行规划模块41用于规划事务的调度,并将规划的结果发送至执行控制模块42;事务执行规划模块41包括调度控制器411以及与该调度控制器411连接的负载计算器412和花费评估模块413,且调度控制器411用于调用负载计算器412和花费评估模块413,并决定调度策略;
执行控制模块42根据事务执行规划模块41输出的规划结果,确定执行控制的策略。
在本发明中,一旦收到请求,事务执行规划模块41就将请求送到调度控制器411中,调度控制器411首先到虚机状态机3331中查看虚机的状态,根据虚机的状态,判断operation是否能在虚机上执行(亦即能否对虚机进行操作),若operation与虚机的状态不冲突,则调度控制器进一步到资源引用表3332中查看资源的引用信息,并调用负载计算器412,负载计算器412根据每个节点上的资源状态(资源使用情况)采用统一的算法计算和评估每个节点上的负载,并通过花费评估模块413计算每个节点上的负载的执行情况,以及将在多长的时间内释放资源,综合考虑该节点可以在以较短的时间内承受负载的能力。存在这种情况,某个节点服务器上的负载很多,占用资源也很多,但是这些负载都处于执行后期,即将执行完,因此可以在很短的时间内释放大量的资源,这时就需要考虑后续执行负载的能力。调度控制器411根据负载计算器412和花费评估模块413来综合确定计算哪些节点上有执行operation所需的资源,其中哪个节点是执行operation的最优的节点。若每个operation都不与虚机状态机3331中的虚机状态冲突,且有执行operation的硬件资源,则认为有执行整个请求所需的资源。事务执行规划模块41将规划结果传到执行控制模块42中。调度控制器411将结果返回到component管理器或域管理器,结果包括是否有执行请求所需的资源,每个operation在哪个节点上执行,component管理器或域管理器并锁住执行请求所需的资源。
请参阅图4,图中示出了本发明之一的资源控制器中的事务路由器332的组成框架。
事务路由器332包括互连的路由管理器511和路由信息存储器512,其中:
路由管理器511是事务路由器332的路由处理中心,它通过路由信息存储器512中的逻辑路由信息和策略确定事务的路由;
路由信息存储器512是事务路由器332的信息存储中心,它根据资源引用表3332中的信息,存储并向路由管理器511提供逻辑路由信息。
具体来说,路由管理器511包括路由控制器5112以及分别与该路由控制器5112连接的连接协调器5111、最优路径计算器5113、流控制器5115和错误控制模块5114,其中:
路由控制器5112是路由管理器511的核心,它通过连接协调器5111、最优路径计算器5113、流控制器5115的协同工作来确定事务的逻辑路由决策;
连接协调器5111用于管理网络的逻辑连接,包括确定所述逻辑连接是否异常,具体来说,即确定哪个连接是通的,确定哪条路能走,哪条不能走,怎样走,以及根据用户的不同的权限,来确定事务的逻辑路径;
最优路径计算器5113是一个计算功能模块,它用于通过一定的算法求解从源到目的地的花费最小的逻辑路径,所谓花费最小是指从源到目的地,即路由的目标节点服务器14的最短路径;
流控制器5115用于监控每条逻辑路径上的网络流量。
在本发明中,流控制器5115与最优路径计算器5113的结合可以得出一个最优的折中路径,连接协调器5111再根据用户的权限(根据用户请求服务时定义的策略,不同的用户有不同的权限)以及网络的逻辑连接情况,最终确定事务的逻辑路由。错误控制模块5114监控网络上的出错情况,并对链路错误情况进行恢复。
路由信息存储器512存储的逻辑路由信息包括逻辑路径拓扑表格5121、逻辑流状态表格5122和事务状态表格5123,路由信息存储器512与资源引用表3332相连,并根据资源引用表3332提供的信息确定逻辑路径拓扑表格5121,逻辑流状态表格5122以及事务状态表格5123,其中:逻辑路径拓扑表格5121存储的是网络逻辑路径拓扑信息;逻辑流状态表格5122存储的是网络流量状态信息;事务状态表格5123存储的是事务分支的状态信息。在本发明中,事务路由器332工作在网络的传输层,在传输层空间执行逻辑路由决策。
请参阅图5a,图中示出了本发明之一的路由决策流程。路由决策的制定首先依赖于逻辑环境,不同组之间的逻辑连接情况,在本发明中,主要考虑与路由相关的组件和策略,具体步骤如下:
步骤611,调度器331将事务调度决定发送到事务路由器332;
步骤612,根据事务的权限和逻辑路径拓扑信息,连接协调器5111检查从源到目的地之间的逻辑路径;
步骤613,根据步骤612的检查结果,判断是否有可通的逻辑路径,若有可走的逻辑路径,转入到步骤617,否则转入到步骤614;
步骤614,路由控制器5112调用错误控制模块5114对路径错误情况进行恢复;
步骤615,判断路径异常是否得到了解决,若得到了解决,则转入到步骤617,否则转入到步骤616;
步骤616,返回错误信息,网络不通,事务无法执行;
步骤617,路由控制器5112调用最优路径计算器5113,最优路径计算器5113根据逻辑路径拓扑表格5121的信息,计算每条逻辑路径的花费;
步骤618,路由控制器5112调用流控制器5115,流控制器5115根据逻辑流状态表格5122的信息,计算每条逻辑路径的网络流量;
步骤619,路由控制器5112根据最优路径计算器5113和流控制器5115的计算结果,通过折中策略为事务选择一条最优的逻辑路径;
步骤620,路由控制器5112将路由决策结果返回给调度器331。
请参阅图5b,图中示出了是本发明之一的路由决策环境。每个主服务器13和它管理的若干个节点服务器14共同组成了一个组62,每个节点服务器14都包括硬件141、VMM142和虚机143。当有多个主服务器13的时候,就有多个组62,这些组62之间构成了逻辑连接。逻辑连接有多种情况,本发明采用任意两个组62之间相互连接的分布式连接方式。多个组62连接在一起就构成了一个服务联邦,服务(事务)的路由即在联邦环境中的逻辑路由。服务请求到达某个组62的主服务器13,通过调度器确定将请求调度到哪个节点服务器14上执行,如果这个节点服务器14在组62内,则通过事务路由器将请求路由到组62内的节点服务器14上;若这个节点服务器14在组62外,则通过事务路由器将请求路由到组62外的节点服务器14上。
请参阅图6,图中示出了本发明之一的事务管理器5的事务管理框架。
事务管理器5包括事务处理器713、计时器717、AP代理(本实施例中,AP代理以component管理器代理711为例)、全局事务队列7121、全局事务等待队列7122、事件等待队列714、RPC客户端715和延时的工作队列716,其中:
事务处理器713是事务管理器5的处理中心,它用于处理全局事务、与全局事务相关的多个异步事件以及由全局事务分解出来的多个事务分支所产生的延迟工作;具体来说,即负责全局事务等待队列7122、事件等待队列714和延时的工作队列716三个部分的处理工作,主要包括创建全局事务、维持全局事务的生命周期、将全局事务解析出来、创建多个事务分支和将事务分支发送给RPC客户端715;
计时器717用于对事务分支所产生的延迟工作进行计时,并设定一个阀值,以确定事务分支从发出到返回结果所用的时间是否超过阀值。
下面结合图6,对本发明之三的包含多个异步事件的全局事务处理方法的具体实施例进行说明。具体步骤如下:
component管理器代理711将服务请求作为全局事务送至全局事务队列7121中,以备事务处理器713处理,同时生成开始事务事件(即事件tx_begin),并使该开始事务事件进入事件等待队列714中;
事务处理器713开始处理全局事务,并将开始处理的全局事务送至全局事务等待队列7122中;
事务处理器713在创建全局事务后,为全局事务创建多个事务分支,并将事务分支通过RPC客户端715发送到资源管理器16处理,同时为该事务分支生成一个延时的工作(delayed work),并送至延时的工作队列716;
计时器717对延时的工作计时,等待该延时的工作所对应的事务分支的返回结果;具体来说:计时器717从延时的工作生成即开始计时,并设置一个最大时间阀值,计时器717和资源管理器6同时工作,若事务分支在资源管理器6中执行后返回执行结果到事务管理器5的时间在计时器717的阀值内,则该事务分支将执行结果返回到事务管理器5,且事务分支的执行结果可以是branch prepared(分支准备)、branch failed(分支失败)或branch rollbacked(分支回滚)等,与该事务分支相对应的延时的工作从延时的工作队列716中删除,并通过RPC客户端715回调(callback)事务分支的执行结果,以及回调事件进入事件等待队列714中。若事务分支在资源管理器6中执行后返回执行结果到事务管理器5的时间超过计时器717的阀值,即计时器717所记时的某个事务分支相对应的延时的工作在阀值时间内未返回事务分支执行结果,则该计时器717返回事件timeout到事件等待队列714中,且与该事务分支相对应的延时的工作从延时的工作队列716中删除。
事务处理器713根据事务分支返回的结果通知资源管理器6准备事务分支的提交或回滚。由于一个全局事务中有很多异步事件,对全局事务加锁处理很麻烦,所以采用事件的处理方式,即不管是什么样的操作,全局事务还是事务分支的,都可以认为是一个事件,从而对处理进行了统一。在这种方式下,事务处理器713需要对全局事务队列7121、事件等待队列714和延时的工作队列716中的每个组成元素,即全局事务、事件以及延时的工作上锁。另外,为了避免处理众多异步事件可能出现的异常和错误,事务处理器713以全局事务的状态为依据,控制事件的执行(作用与虚机状态机的控制机制相同),这里的事务状态包括全局事务状态和事务分支状态,其中,事务处理器713维持的全局事务的生命状态周期中包括七种状态,分别是committed、rollbacked、FetalError、committing、rollbacking、preparing和prepared。
在本发明中,事件等待队列714中存放的事件类型包括全局事务相关的事件和事务分支相关的事件,全局事务相关的事件包括tx_begin、tx_commit、tx_rollback和wait for event(均为函数),事务分支相关的事件包括branchprepared、branch failed、branch rollbacked和timeout等,且不同的事件具有不同的优先级,如rollback的优先级比commit的优先级高;对于线程多、异步事件多的情况,可以归纳为几类,一起处理。
请参阅图7,图中示出了本发明之一的资源管理器6的组成框架。
资源管理器6运行在节点服务器上,用于接收来自事务管理器5的请求,管理事务分支的生命周期;它包括主机资源管理层82以及分别与该主机资源管理层82连接的资源管理器服务器83和资源控制器客户端81,其中:
资源管理器服务器83接收事务管理器5发送的请求,并调用主机资源管理层82;
主机资源管理层82接收资源管理器服务器83发送的调用信号,配置执行事务分支所需的资源;
资源控制器客户端81接收主机资源管理层82返回的虚机状态更新信息,并将更新的虚机状态发送给资源控制器。
具体来说,资源管理器服务器83包括资源管理器代理834、工作线程833、请求队列831和事务分支队列832,其中:资源管理器代理834将事务管理器5发送的并发性请求通过请求队列831传至工作线程833进行处理;工作线程833通过ax_begin(为函数)开始事务分支,将处理后的请求发送到事务分支队列832中,并处理事务分支以及维持事务分支的生命周期;这里的请求包括Ax_begin、Ax_commit和Ax_rollback(均为函数),通过工作线程833来处理请求。
开始事务分支后,资源管理器服务器83将请求发送到主机资源管理层82,主机资源管理层82配置执行事务分支所需的资源并调用libvirt执行事务分支,libvirt将执行结果返回主机资源管理层82,主机资源管理层82将执行结果返回到资源管理器服务器83,并将虚机状态更新信息发送到资源控制器客户端81;资源管理器服务器83更新事务分支的状态,并将结果返回到事务管理器5。
请参阅图8,图中示出了本发明之一的资源管理器中的主机资源管理层82的组成框架。
主机资源管理层82是主机上的一个资源管理模块,与资源控制器客户端81和资源管理器服务器83相连,同时提供调用libvirt 96的接口。主机资源管理层82包括管理控制中心91以及分别与该管理控制中心91连接的共享存储器92、Mac Store 93、虚机实例94和事件管理器95,其中:
管理控制中心91是主机资源管理层82的核心,它用于提供获取主机资源的API,并注册或注销到资源控制器客户端81;管理控制中心91包括虚机哈希表911,且该虚机哈希表911用于管理虚机的生命周期。
共享存储器92是指可共享的存储,可以是存储域网络(SAN)、网络附加存储(NAS),也可以是独立磁盘冗余阵列(Raid),它用于为管理控制中心91提供共享的存储资源访问接口;
Mac Store 93用于管理mac地址(里面存储一个group或更大的范围内的多个mac地址),并为管理控制中心91执行操作提供支持;
虚机实例94提供API以使用外围libvirt 96来操作虚机,并提供API以得到该虚机的状态;
事件管理器95提供事件功能并将它们注册到libvirt96。
下面结合图7、图8,对本发明之四的处理虚机事务的主机资源管理方法的具体实施例进行说明。具体步骤如下:
将事务分支队列832中操作虚机的请求(包括创建虚机、start虚机、shutdown虚机等,本实施例中以创建虚机为例)的事务分支发送到管理控制中心91;
管理控制中心91将查询虚机模板的请求发送到共享存储器92,且该共享存储器92返回虚机模板的URL到管理控制中心91;
管理控制中心91根据返回的虚机模板的URL信息,到Mac Store 93中获取虚机模板的mac地址信息;
管理控制中心91发送创建虚机的指令到libvirt 96,且该libvirt 96返回创建好的虚机;
管理控制中心91将虚机镜像的内容发送到共享存储器92,以确认是否创建完成虚机镜像;若虚机镜像创建完成,则管理控制中心91返回完成指令(即OK)到资源管理器。
请参阅图9,并结合图1a至图8,对本发明之二一种基于上述事务的服务控制系统的服务控制方法的具体实施例进行说明。
本发明之二的基于事务的服务控制方法包括:
服务工厂1向域管理器2或component管理器4发送服务请求;服务请求可以为domain请求或为component请求,若服务请求的是业务,则domain请求到达域管理器2,若服务请求的是虚机,则component请求到达component管理器4;
域管理器2或component管理器4向资源控制器3申请资源,并指示事务管理器5开始创建全局事务和事务分支;具体来说,若服务请求是domain请求,则每个domain请求作为一个domain全局事务,每个domain全局事务可分解成多个component全局事务,每个component全局事务可分解成多个事务分支;若服务请求是component请求,则每个component请求作为一个component全局事务,每个component全局事务可分解成多个事务分支;
资源控制器3判断是否有可用的资源,以及执行请求的最优资源,并返回;
事务管理器5将事务分支发送至资源管理器6;
资源管理器6管理事务分支的执行,当事务分支执行完后,将执行结果返回给事务管理器5,并将资源信息更新到所述资源控制器。
图9示出了本发明之二的总流程图,本发明之二的具体工作流程如下:
步骤201,服务工厂1向服务控制系统10发出服务请求;
步骤202,判断服务请求的类型;这里的服务请求分为两个不同层次的请求,一个是业务层次的请求,一个是资源层次的请求;若请求的是域(即业务请求),则请求转入到步骤203,否则请求转入到步骤209;
步骤203,服务请求,即domain请求到达域管理器2;
步骤204,域管理器2将domain请求分解成多个operations(这里是将一个domain请求分解成多个component请求),并到资源控制器3中申请资源,即域管理器2访问资源控制器3中的调度控制器411;
步骤205,通过资源控制器3中的信息,域管理器2判断是否有执行服务请求所需的资源,即调度控制器411到资源引用表3332中查看资源的引用信息及资源的使用情况,并判断domain请求能否执行;若有可用的资源,则转入到步骤206,否则转入到步骤207;
步骤206,域管理器2锁住资源,并将operations传送到事务管理器5;具体来说,即若资源引用表3332中显示的资源可用,并满足domain请求的执行,则将可以执行的结果返回到域管理器2,且该域管理器2锁住执行所需的资源,并将domain请求发送到事务管理器5;
步骤207,等待直到有可用的资源,当等待的时间超过了设定的时间界限,则结束事务的执行,返回“无可用资源,事务无法执行”的结果;具体来说,即若资源引用表3332中显示没有可用的资源,则返回没有资源不能执行的结果到域管理器2,domain请求进入等待状态,且域管理器2继续申请资源直到超时退出;
步骤208,事务管理器5根据operations创建全局事务,并为每个全局事务创建多个事务分支,将事务分支传送到component管理器4(这里的全局事务是domain全局事务,事务分支是domain事务分支,亦即component全局事务);
步骤209,请求到达component管理器4,这里的请求既可以是直接来自于服务工厂1的component请求,也可以是来自于事务管理器5的事务分支请求,即component全局事务请求(也可视为component请求);
步骤210,component管理器4将component请求分解成多个operations(这里是指将一个component请求分解成多个子操作),并到资源控制器3中申请资源,即component管理器4访问资源控制器3中的调度控制器411;
步骤211,通过资源控制器3中的信息,component管理器4判断是否有执行请求所需的资源,即调度控制器411到虚机状态机3331中查看虚机的状态,并根据虚机的状态,判断事务分支是否在虚机上执行;若有可用的资源,则转入到步骤212,否则转入到步骤216;
步骤212,component管理器4锁住资源,并将operations传送到事务管理器5;具体来说:
若事务分支与虚机的状态不冲突,则调度控制器411进一步到资源引用表3332中查看资源的引用信息,并调用负载计算器412和花费评估模块413;
负载计算器412根据每个节点服务器14上的资源使用情况,采用统一的算法计算和评估每个节点服务器14上的负载;
花费评估模块413根据每个节点服务器14上的负载以及节点服务器14在较短的时间内承受负载的能力,计算每个节点服务器14上的负载执行情况,以及释放资源所需的时间;
调度控制器411根据负载计算器412和花费评估模块413输出的结果,确定将事务分支调度到哪个节点服务器14上执行;
调度控制器411将调度结果发送到事务路由器332中的路由控制器5112;
路由控制器5112调用连接协调器5111,该连接协调器5111检查从源到目的地之间的逻辑路径;
若连接协调器5111检查从源到目的地之间有可走的逻辑路径,则路由控制器5112进一步调用最优路径计算器5113和流控制器5115;
最优路径计算器5113根据逻辑路径拓扑表格5121中的信息,计算每条逻辑路径的花费;
流控制器5115根据逻辑流状态表格5122中的信息,计算每条逻辑路径的网络流量;
路由控制器5112根据最优路径计算器5113和流控制器5115的计算结果,通过折中策略为事务选择一条最优的逻辑路径,并将结果返回给调度控制器411;
若连接协调器5111检查从源到目的地之间没有可走的逻辑路径,则路由控制器5112进一步调用错误控制模块5114,对逻辑路径的错误情况进行恢复,直至异常得到恢复或超时;
component管理器4收到调度控制器411返回的结果,锁住执行component请求所需的资源,并将component请求发送到事务管理器5;
步骤213,事务管理器5根据operations创建全局事务,并为每个全局事务创建多个事务分支,将事务分支发送到资源管理器6;
步骤214,资源管理器6管理事务分支在资源上的执行,包括确定事务分支执行的先后顺序,将事务分支的执行结果发送到事务管理器5;
步骤215,每个事务分支执行完成后,都会更新资源控制器3中的资源状态;若用户请求的是component,则component管理器4确定component全局事务的提交或回滚,并释放锁住的资源,过程结束;若用户请求的是domain,一个domain全局事务由多个component全局事务组成,则component管理器4确定component全局事务的提交或回滚,并释放锁住的资源,所有的component全局事务执行完成后,则由域管理器2确定domain全局事务的提交或回滚,并解锁资源,过程结束;
步骤216,等待直到有可用的资源,当等待的时间超过了设定的时间界限,则结束事务的执行,并返回“无可用资源,事务无法执行”的结果;具体来说,若事务分支与虚机的状态冲突,则该事务分支不能执行,并将结果返回到component管理器4,component请求进入等待状态,且component管理器4继续申请资源直到超时退出。
请参阅图10,图中示出了本发明的domain全局事务状态过程。在本发明中,有domain全局事务、component全局事务、事务分支三种级别的事务,domain全局事务由多个component全局事务组成,component全局事务由多个事务分支组成。domain全局事务开始后,其状态转移过程如下:
步骤1001,domain全局事务进入“preparing”状态;
步骤1002,判断该domain全局事务下的所有的component全局事务是否都准备完成,如果准备完成,则转移到步骤1003,否则转移到步骤1006;
步骤1003,domain全局事务进入“prepared”状态;
步骤1004,判断所有的component全局事务是否都commit(提交)了,若全部commit了,则转入到步骤1005,若有一个component全局事务rollback了,则转入到步骤1006;
步骤1005,domain全局事务进入“committing”状态;
步骤1006,domain全局事务进入“rollbacking”状态;
步骤1007,判断component全局事务是否提交失败,当一个component全局事务下的某个事务分支提交失败,则component全局事务提交失败;若component全局事务提交失败,则转移到步骤1011,否则转移到步骤1009;
步骤1008,判断component全局事务是否回滚失败,当一个component全局事务下的某个事务分支回滚失败,则component全局事务回滚失败;若component全局事务回滚失败,则转入到步骤1011,否则转入到步骤1010;
步骤1009,domain全局事务进入“committed”状态;
步骤1010,domain全局事务进入“rollbacked”状态;
步骤1011,domain全局事务进入“FetalError”状态,一般而言,当全局事务在提交或回滚阶段出现致命的异常错误时,才会进入此种状态。
请参阅图11,图中示出了本发明的component全局事务状态过程。component全局事务是domain全局事务的事务分支,同时包括多个事务分支,是一般意义上的只有一层事务分支的全局事务,下面简称全局事务,其状态的转移主要由事务分支的状态来决定。component全局事务开始后,其状态转移过程如下:
步骤1101,全局事务进入“preparing”状态;
步骤1102,判断所有的事务分支是否都准备完成,这里的准备事务分支是指事务管理器将事务分支发送到资源管理器,事务分支在资源管理器中处理完成,并返回到事务管理器的过程;如果事务分支准备完,则转入到步骤1103,否则转入到步骤1109;
步骤1103,全局事务进入“prepared”状态;
步骤1104,判断全局事务是否是写事务,写事务会改变资源的状态;若是写事务,则转入到步骤1105,否则转入到步骤1108(此种是读事务的情况);
步骤1105,判断所有的事务分支是否都commit了,若都commit了,则转入到步骤1106,否则转入到步骤1109;
步骤1106,全局事务进入“committing”状态;
步骤1107,判断事务分支是否提交失败,若事务分支在提交时出现严重异常导致提交失败,则转入到步骤1111,否则转入到步骤1108;
步骤1108,全局事务进入“committed”状态;
步骤1109,全局事务进入“rollbacking”状态;
步骤1110,判断事务分支回滚是否失败,若回滚失败,转入到步骤1111,否则转入到步骤1112;
步骤1111,全局事务进入“FetalError”状态;
步骤1112,全局事务进入“rollbacked”状态;
最后,全局事务结束,全局事务结束时可以是committed、rollbacked、FetalError三种状态,加上committing、rollbacking、preparing、prepared,在全局事务的生命周期中,共有七种状态。只有最终的状态为committed状态时,全局事务才是成功完成的。domain全局事务和component全局事务状态转移生命周期存储在事务管理器中,用以控制事务管理器中事件的处理,避免错误和异常的出现。
请参阅图12,图中描述了事务分支的状态转移过程,事务开支从开始到结束可能经历preparing、prepared、rollbacking、rollbacked、committing、committed、Failed(失败)、FetalError八个状态。若事务分支准备成功,并执行成功,则事务分支从开始到结束共经历preparing、prepared、committing、committed四个状态;若事务分支在准备过程中就出现了异常,则事务分支从开始到结束共经历preparing、failed两个状态;当事务分支在提交或回滚过程中出现重大异常时,会进入FetalError状态,事务分支结束。
资源管理器接收事务管理器发送过来的事务分支,开始准备事务分支,具体过程如下:
步骤1201,事务分支进入“preparing”状态;
步骤1202,事务分支准备完成,若准备完成,则转入到步骤1203,否则转入到步骤1204;
步骤1203,事务分支进入“prepared”状态;
步骤1204,事务分支进入“Failed”状态;
步骤1205,判断事务分支是否执行成功,若执行成功,则转入到步骤1207,否则转入到步骤1206;
步骤1206,事务分支进入“rollbacking”状态;
步骤1207,事务分支进入“committing”状态;
步骤1208,判断事务分支在commit过程中是否出现严重异常,若出现严重异常,转入到步骤1211,否则转入到步骤1209;
步骤1209,事务分支进入“committed”状态;
步骤1210,判断事务分支在回滚阶段是否出现严重异常,若出现严重异常,则转入到步骤1211,否则转入到步骤1212;
步骤1211,事务分支进入“FatalError”状态;
步骤1212,事务分支进入“rollbacked”状态。
事务分支结束时的状态可能是committed、rollbacked、FatalError中的一种,只有当结束时的状态时committed状态时,事务分支才成功完成。事务分支的状态转移生命周期是存储在资源管理器中的,由资源管理器管理和维护,为事务分支的处理提供保证。
请参阅图13,图中示出了本发明的事务执行流程图,表述了从服务请求到达component管理器,到服务请求执行完成的全过程,到达域管理器的执行过程与这个相似,就是多了从事务管理器转入到component管理器的过程,以及资源的二次解锁,一次是component全局事务的解锁,一次是域管理器的解锁,具体流程如下:
步骤1301,component管理器收到请求以及执行该请求所需要的资源信息;
步骤1302,component管理器在资源控制器中查看资源状态;
步骤1303,通过资源控制器中的信息判断是否有可用的资源来运行服务请求,若有可用的资源,则转入到步骤1304,否则转入到步骤1305;
步骤1304,判断该请求是写操作还是读操作,若是写操作,则转入到步骤1306,否则转入到步骤1307;
步骤1305,等待直到有可用的资源,当等待的时间超过了设定的时间界限,则结束事务的执行,返回无可用资源,事务无法执行的结果;
步骤1306,component管理器锁住执行所需的资源;
步骤1307,component管理器将请求划分为多个operations;
步骤1308,component管理器将operations发给事务管理器,并指示事务管理器开始;
步骤1309,事务管理器根据接收到的operations创建全局事务;
步骤1310,事务管理器为每个全局事务创建事务分支;
步骤1311,事务管理器将事务分支发给资源管理器服务器,并通知资源管理器服务器准备和开始事务分支;
步骤1312,事务分支引发HRML(主机资源管理层)的API来执行特定的操作;
步骤1313,HRML将资源更新的信息上报到资源控制器,资源控制器更新资源状态;
步骤1314,分支事务执行完成后,资源管理器发送结果到事务管理器;
步骤1315,事务管理器通知资源管理器准备事务分支的提交或回滚;
步骤1316,判断是否是写操作,若是,转入到步骤1318,否则转入到步骤1317;
步骤1317,事务执行结束;
步骤1318,全局事务完成后,事务管理器发送结果到域管理器;
步骤1319,component管理器发送提交/回滚指示到事务管理器;
步骤1320,component管理器解锁释放资源;整个component全局事务运行结束。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (36)
1.一种基于事务的服务控制系统,与外围的服务工厂连接,并接收该服务工厂发出的服务请求,其特征在于,所述系统包括域管理器、component管理器、资源控制器、事务管理器和资源管理器;若所述服务工厂请求执行业务,则将请求发送到所述域管理器,若所述服务工厂请求操作虚机,则将请求发送到所述component管理器
所述域管理器分别与所述资源控制器和事务管理器相连,向所述资源控制器申请资源,并指示所述事务管理器开始创建全局事务;
所述component管理器分别与所述资源控制器和事务管理器相连,向所述资源控制器申请资源,并指示所述事务管理器开始创建全局事务;
所述资源控制器中存放资源的状态及资源使用情况信息,根据所述域管理器或component管理器发出的资源申请请求,返回可用的资源信息;
所述事务管理器根据所述域管理器或component管理器发出的创建全局事务的指示,创建全局事务及其事务分支;
所述资源管理器的数量至少为一个,它分别与所述事务管理器和资源控制器相连,接收所述事务管理器发送的事务分支,管理所述事务分支的执行,并将更新的资源信息发送到所述资源控制器。
2.根据权利要求1所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,
所述域管理器用于管理域的生命周期,包括从域的创建到删除,并将一个domain请求分解成多个component请求;
所述component管理器用于管理组件的生命周期,包括从组件的创建到删除,并将一个component请求分解成多个事务分支。
3.根据权利要求1所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述资源控制器包括调度器、事务路由器、虚机状态机和资源引用表,其中:
所述调度器与所述事务路由器相连,并根据所述虚机状态机和资源引用表中的信息确定事务的调度,并将调度结果发送到所述事务路由器;
所述事务路由器接收所述调度器发送的信息,并根据所述资源引用表中的信息做出路由决策。
4.根据权利要求3所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述资源控制器还与外围的节点服务器连接,所述节点服务器的数量至少为一个,且每个节点服务器包括虚机API和Monitor API,其中:
所述虚机API用于将虚机的最新信息传送至所述虚机状态机;
所述Monitor API用于将资源引用和资源使用情况的最新信息传送至所述资源引用表。
5.根据权利要求3所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述调度器包括互连的事务执行规划模块和执行控制模块,其中:
所述事务执行规划模块用于规划事务的调度,并将规划的结果发送至所述执行控制模块;
所述执行控制模块根据所述事务执行规划模块输出的规划结果,确定执行控制的策略。
6.根据权利要求5所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述事务执行规划模块包括调度控制器以及与该调度控制器连接的负载计算器和花费评估模块,且所述调度控制器用于调用负载计算器和花费评估模块,并决定调度策略。
7.根据权利要求3所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述事务路由器包括互连的路由管理器和路由信息存储器,其中:
所述路由管理器通过所述路由信息存储器中的逻辑路由信息和策略确定事务的路由;
所述路由信息存储器根据所述资源引用表中的信息,存储并向所述路由管理器提供逻辑路由信息。
8.根据权利要求7所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述路由管理器包括路由控制器以及分别与该路由控制器连接的连接协调器、最优路径计算器、流控制器和错误控制模块,其中:
所述路由控制器根据所述连接协调器、最优路径计算器和流控制器的运作,确定事务的逻辑路由决策;
所述连接协调器用于管理网络的逻辑连接,包括确定所述逻辑连接是否异常;
所述最优路径计算器用于求解从源到目的地的花费最小的逻辑路径;
所述流控制器用于监控所述每条逻辑路径上的网络流量。
9.根据权利要求7所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述路由信息存储器存储的逻辑路由信息包括逻辑路径拓扑表格、逻辑流状态表格和事务状态表格,其中:
所述逻辑路径拓扑表格用于存储网络逻辑路径拓扑信息;
所述逻辑流状态表格用于存储网络流量状态信息;
所述事务状态表格用于存储所述事务分支的状态信息。
10.根据权利要求1所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述事务管理器包括事务处理器和计时器,其中:
所述事务处理器用于处理全局事务、与所述全局事务相关的多个异步事件以及由所述全局事务分解出来的多个事务分支所产生的延迟工作;
所述计时器用于对所述事务分支所产生的延迟工作进行计时,并设定一个阀值,以确定所述事务分支从发出到返回结果所用的时间是否超过阀值。
11.根据权利要求1所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述资源管理器运行在所述节点服务器上,且该资源管理器包括主机资源管理层以及分别与该主机资源管理层连接的资源管理器服务器和资源控制器客户端,其中:
所述资源管理器服务器接收所述事务管理器发送的请求,并调用所述主机资源管理层;
所述主机资源管理层接收所述资源管理器服务器发送的调用信号,配置执行所述事务分支所需的资源;
所述资源控制器客户端接收所述主机资源管理层返回的虚机状态更新信息,并将更新的虚机状态发送给所述资源控制器。
12.根据权利要求11所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述资源管理器服务器包括资源管理器代理、工作线程、请求队列和事务分支队列,其中:所述资源管理器代理将所述事务管理器发送的并发性请求通过所述请求队列传至所述工作线程进行处理,该工作线程将处理后的请求发送到所述事务分支队列中,并处理所述事务分支以及维持事务分支的生命周期。
13.根据权利要求11所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述主机资源管理层包括管理控制中心以及分别与该管理控制中心连接的共享存储器、Mac Store、虚机实例和事件管理器,其中:
所述管理控制中心用于提供获取主机资源的API,并注册或注销到所述资源控制器客户端;
所述共享存储器为所述管理控制中心提供共享的存储资源访问接口;
所述Mac Store用于管理mac地址;
所述虚机实例提供API以使用外围libvirt来操作虚机,并提供API以得到该虚机的状态;
所述事件管理器提供事件功能并将它们注册到所述libvirt。
14.根据权利要求13所述的基于事务的服务控制系统,其特征在于,所述管理控制中心包括虚机哈希表,且该虚机哈希表用于存储所述虚机的生命周期。
15.一种如权利要求1所述的基于事务的服务控制系统的服务控制方法,其特征在于,该方法包括:
所述服务工厂向所述域管理器或component管理器发送服务请求;
所述域管理器或component管理器向所述资源控制器申请资源,并指示所述事务管理器开始创建全局事务和事务分支;
所述资源控制器判断是否有可用的资源,以及执行请求的最优资源,并返回;
所述事务管理器将所述事务分支发送至所述资源管理器;
所述资源管理器管理所述事务分支的执行,当所述事务分支执行完后,将执行结果返回给所述事务管理器,并将资源信息更新到所述资源控制器。
16.根据权利要求15所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,
所述服务请求为domain请求或component请求;
若所述服务请求是domain请求,则每个domain请求作为一个domain全局事务,每个domain全局事务可分解成多个component全局事务,每个component全局事务可分解成多个事务分支;
若所述服务请求是component请求,则每个component请求作为一个component全局事务,每个component全局事务可分解成多个事务分支。
17.根据权利要求16所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
当所述domain请求到达所述域管理器后,该域管理器访问所述资源控制器中的调度控制器;
所述调度控制器到所述资源引用表中查看资源的引用信息及资源的使用情况,并判断所述domain请求能否执行。
18.根据权利要求17所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述资源引用表中显示的资源可用,并满足所述domain请求的执行,则将可以执行的结果返回到所述域管理器,且该域管理器锁住执行所需的资源。
19.根据权利要求17所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述资源引用表中显示没有可用的资源,则返回没有资源不能执行的结果到所述域管理器,所述domain请求进入等待状态,且所述域管理器继续申请资源直到超时退出。
20.根据权利要求18所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述域管理器将所述domain请求发送到所述事务管理器;
所述事务管理器生成domain全局事务,并将该domain全局事务分解成多个component全局事务后发送到所述component管理器。
21.根据权利要求20所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述component管理器将所述component全局事务分解成多个事务分支,并访问所述资源控制器中的调度控制器;
所述调度控制器到所述虚机状态机中查看虚机的状态,并根据虚机的状态,判断所述事务分支是否在虚机上执行。
22.根据权利要求21所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述事务分支与虚机的状态不冲突,则所述调度控制器进一步到所述资源引用表中查看资源的引用信息,并调用所述负载计算器和花费评估模块。
23.根据权利要求21所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述事务分支与虚机的状态冲突,则该事务分支不能执行,并将结果返回到所述component管理器,所述component请求进入等待状态,且所述component管理器继续申请资源直到超时退出。
24.根据权利要求22所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述负载计算器根据所述每个节点服务器上的资源使用情况,采用统一的算法计算和评估每个节点服务器上的负载;
所述花费评估模块根据所述每个节点服务器上的负载以及节点服务器在较短的时间内承受负载的能力,计算所述每个节点服务器上的负载执行情况,以及释放资源所需的时间;
所述调度控制器根据所述负载计算器和花费评估模块输出的结果,确定将所述事务分支调度到哪个节点服务器上执行。
25.根据权利要求24所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述调度控制器将调度结果发送到所述事务路由器中的路由控制器;
所述路由控制器调用所述连接协调器,该连接协调器检查从源到目的地之间的逻辑路径。
26.根据权利要求25所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述连接协调器检查从源到目的地之间有可走的逻辑路径,则所述路由控制器进一步调用所述最优路径计算器和流控制器;
所述最优路径计算器根据所述逻辑路径拓扑表格中的信息,计算每条逻辑路径的花费;
所述流控制器根据所述逻辑流状态表格中的信息,计算每条逻辑路径的网络流量;
所述路由控制器根据所述最优路径计算器和流控制器的计算结果,通过折中策略为事务选择一条最优的逻辑路径。
27.根据权利要求25所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述连接协调器检查从源到目的地之间没有可走的逻辑路径,则所述路由控制器进一步调用所述错误控制模块,对逻辑路径的错误情况进行恢复,直至异常得到恢复或超时。
28.根据权利要求25所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述component管理器收到所述调度控制器返回的结果,锁住执行所述component请求所需的资源,并将component请求发送到所述事务管理器。
29.根据权利要求28所述的基于事务的服务控制方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
当所述一个component全局事务完成后,所述事务管理器将结果返回到所述component管理器,该component管理器指示component全局事务的提交或回滚后,释放锁住的资源,并将结果发送到所述事务管理器;
当所述一个domain全局事务完成后,所述事务管理器将结果返回到所述域管理器,该域管理器指示domain全局事务的提交或回滚后,释放锁住的资源。
30.一种如权利要求1所述的基于事务的服务控制系统的包含多个异步事件的全局事务处理方法,所述服务控制系统中的事务管理器还包括AP代理、全局事务队列、全局事务等待队列、事件等待队列、RPC客户端和延时的工作队列,其特征在于,所述方法包括:
所述AP代理将所述服务请求作为全局事务送至所述全局事务队列中,以备所述事务处理器处理,同时生成开始事务事件,并使该开始事务事件进入所述事件等待队列中;
所述事务处理器开始处理全局事务,并将开始处理的全局事务送至所述全局事务等待队列中;
所述事务处理器将全局事务分解成多个事务分支后发送至所述RPC客户端,并为该事务分支生成延时的工作后送至所述延时的工作队列;
所述计时器对所述延时的工作计时,等待该延时的工作所对应的事务分支的返回结果。
31.根据权利要求30所述的包含多个异步事件的全局事务处理方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述事务分支在所述资源管理器中执行后返回执行结果到所述事务管理器的时间在所述计时器的阀值内,则该事务分支将执行结果返回到所述事务管理器,与该事务分支相对应的延时的工作从所述延时的工作队列中删除,并通过所述RPC客户端回调所述事务分支的执行结果,以及回调事件进入所述事件等待队列中。
32.根据权利要求30所述的包含多个异步事件的全局事务处理方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
若所述事务分支在所述资源管理器中执行后返回执行结果到所述事务管理器的时间超过所述计时器的阀值,则该计时器返回事件timeout到所述事件等待队列中,且与该事务分支相对应的延时的工作从所述延时的工作队列中删除。
33.根据权利要求30所述的包含多个异步事件的全局事务处理方法,其特征在于,
所述事件等待队列中存放的事件类型包括全局事务相关的事件和事务分支相关的事件,且所述不同的事件具有不同的优先级。
34.根据权利要求30所述的包含多个异步事件的全局事务处理方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
所述事务处理器对所述全局事务队列、事件等待队列和延时的工作队列中的每个组成元素上锁;
所述事务处理器维持所述全局事务的生命状态周期。
35.根据权利要求34所述的包含多个异步事件的全局事务处理方法,其特征在于,
所述全局事务的生命状态周期中包括七种状态,分别是committed、rollbacked、FetalError、committing、rollbacking、preparing和prepared;
所述事务处理器以所述全局事务的状态为依据,控制事件的执行。
36.一种如权利要求1所述的基于事务的服务控制系统的处理虚机事务的主机资源管理方法,其特征在于,所述方法包括:
将所述事务分支队列中创建虚机的请求的事务分支发送到所述管理控制中心;
所述管理控制中心将查询虚机模板的请求发送到所述共享存储器,且该共享存储器返回虚机模板的URL到所述管理控制中心;
所述管理控制中心根据返回的虚机模板的URL,到所述Mac Store中获取虚机模板的mac地址信息;
所述管理控制中心发送创建虚机的指令到所述libvirt,且该libvirt返回创建好的虚机;
所述管理控制中心将虚机镜像的内容发送到所述共享存储器,以确认是否创建完成虚机镜像;
若所述虚机镜像创建完成,则所述管理控制中心返回完成指令到所述资源管理器。
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