CN103019849B - 云计算环境下的虚拟机管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种云计算环境下的虚拟机管理方法，包括：将虚拟机管理任务记录在任务登记簿中；根据预定调度规则调度所述虚拟机管理任务；以及执行经过调度的所述虚拟机管理任务。通过本发明所描述的云计算环境下的虚拟机管理方法可以帮助管理人员在遇到网络异常造成业务请求失败时自动重试，并支持批量发起业务请求，同时避免管理人员花很长时间去等待计算中心对业务请求的响应，提高了云计算环境下的虚拟机管理效率。

Description

云计算环境下的虚拟机管理方法

技术领域

本发明大体上涉及云计算领域，更具体地来说，涉及一种云计算环境下的虚拟机管理方法。

背景技术

在分布式的云计算系统中，一般需要使用一个额外的管理节点对管辖范围内的多个计算中心进行统一的管理和控制，相比让系统运营人员及管理人员对各个计算中心进行单独的管控，这种统一管理的方式会更加便捷和高效，而且很明显，这种分布式的结构还能有效提高系统的并发处理能力、容错能力以及系统规模的可扩展性。

在这样的管理环境中，系统管理人员(或者是来自上层运营系统的请求)可以指定在某个计算中心上创建一些虚拟机，然后对其进行操作(启动、停止、重启、挂起、恢复等)以及使用(登入虚拟机进行使用)，对不再需要使用的虚拟机也可以进行删除以回收资源。

从系统设计的角度来看，分布式管理系统中的管理节点需要与远端的各个计算中心进行通讯(一般是通过Web Service)，这里有三个问题需要考虑：第一，远程的网络通讯会受到网络的稳定性影响，有时候可能只是因为偶发的网络通讯异常造成请求服务失败，系统需要能够识别出这样的情况并能够自动重试；第二，有些操作(如创建虚拟机、删除虚拟机、停止虚拟机)的请求在远端的计算中心受理需时较长，从数分钟到数十分钟不等，这个过程要避免让操作人员一直等待系统的响应；第三，在管理节点上，为了能提高操作人员的处理效率，系统需要对各类操作提供批量处理的功能，比如创建一批虚拟机，或者启动、停止一批虚拟机，这种批量处理的请求同样不能让操作人员去等待远端的计算中心逐一响应。

如果不能很好地解决上述这些问题，系统就无法为用户提供分布式云计算管理的友好体验，而没有便捷高效的管理平台，同样也难以让广大的云计算中心的最终用户去体验云计算的强大之处。

目前业界主要的云计算系统，通常只涉及到对一个集中的计算中心进行单独的管理，而没有对大量的分布式的计算中心进行统一管理的作法。这种过于集中式的管理不便于系统规模的良性扩展，因为计算中心膨胀到一定程度之后，并发请求的数量、业务数据的规模以及于网络带宽的压力都非常大，会造成系统性能下降、响应时间过长、风险急剧上升等诸多问题，随之而来的影响就是用户使用云计算的体验变差，管理人员维护计算中心的成本变高。

云计算管理包含大量与云计算相关的资源管理，比如虚拟机管理、网络管理、虚拟安全组管理、资源池管理等等，其中最重要的就是对虚拟机的管理。

很多集中式的云计算管理系统在管理虚拟机时使用的还是同步处理方案，这样的方案用户体验很差，因为一些虚拟机管理操作非常耗时，响应一个请求需要数分钟，在此期间用户只能等待，而且还有可能在等很长时间之后系统返回处理失败，重新操作时又得从零开始，再次等待。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种云计算环境下的虚拟机管理方法，从而解决了如何提高云计算环境下的虚拟机管理效率的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种云计算环境下的虚拟机管理方法，包括：步骤S1：将虚拟机管理任务记录在任务登记簿中；步骤S2：根据预定调度规则调度所述虚拟机管理任务；以及步骤S3：执行经过调度的所述虚拟机管理任务。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，还包括：步骤S01：接收虚拟机管理任务请求；以及步骤S02：将所述虚拟机管理任务请求转换为虚拟机管理任务。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，所述步骤S1还包括：如果记录成功，则返回成功信息并继续执行步骤S2，如果记录失败，则返回失败信息。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，所述步骤S2进一步包括：步骤S21：将符合所述预定调度规则的所述虚拟机管理任务从所述任务登记簿中取出并放入虚拟机任务池中；以及步骤S22：将所述虚拟机任务池中的所述虚拟机管理任务传送至任务处理器。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，通过所述任务控制线程执行所述步骤S21，通过所述任务处理线程执行所述步骤S22，其中，通过任务获取调度器来调度和控制所述任务获取线程以及维护所述虚拟机任务池，并且通过任务处理调度器来调度和控制所述任务处理线程。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，所述步骤S3进一步包括：步骤S31：获取所述虚拟机管理任务对应的业务对象，根据所述业务对象重新组织所述虚拟机管理任务；以及步骤S32：由所述任务处理器执行经过重新组织的所述虚拟机管理任务。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，还包括：步骤S4：将执行过的所述虚拟机管理任务从所述任务登记簿中移除。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，所述步骤S4进一步包括：每经过预定时间间隔，将预定数量的执行过的所述虚拟机管理任务从所述任务登记簿中移动至历史任务登记簿中。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，所述虚拟机管理任务包括：创建虚拟机、删除虚拟机、更新虚拟机、启动虚拟机、关闭虚拟机、重启虚拟机、挂起虚拟机、唤醒虚拟机或者迁移虚拟机。

在所述云计算环境下的虚拟机管理方法中，所述预定调度规则为优先级调度规则。

通过本发明所描述的云计算环境下的虚拟机管理方法可以帮助管理人员在遇到网络异常造成业务请求失败时自动重试，并支持批量发起业务请求，同时避免管理人员花很长时间去等待计算中心对业务请求的响应，提高了云计算环境下的虚拟机管理效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的云计算环境下的虚拟机管理方法的总体流程图；

图2是根据本发明的云计算环境下的虚拟机管理方法的具体流程图；

图3是根据本发明的云计算环境下的虚拟机管理方法的具体实例的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是根据本发明的云计算环境下的虚拟机管理方法的总体流程图。在图1中：

步骤S100(任务登记)：将虚拟机管理任务记录在任务登记簿中。在该步骤之前，还可以包括接收虚拟机管理任务请求的步骤和将所接收到的虚拟机管理任务请求转换为虚拟机管理任务的步骤。

优选地，在该步骤中，只要任务记录成功，就可以返回成功信息，并继续执行后续步骤，如果记录失败，可以返回失败信息。其中，失败信息可以包括失败原因等等。

此外，不仅可以只接收一个虚拟机管理任务请求，还可以批量接收多个虚拟机管理任务请求，但每个虚拟机管理任务请求只转换为一个虚拟机管理任务，并且每个虚拟机管理任务均与其对应的业务对象相关联。

在该任务登记步骤中没有应用远端通讯，也没有复杂的业务逻辑，处理过程稳定而高效。

步骤S102(任务调度):根据预定调度规则调度虚拟机管理任务。其中，虚拟机管理任务包括但不限于：创建虚拟机、删除虚拟机、更新虚拟机、启动虚拟机、关闭虚拟机、重启虚拟机、挂起虚拟机、唤醒虚拟机或者迁移虚拟机等等。

在一个具体实施例中，该预定调度规则可以为优先级调度规则。例如，当任务登记簿中存在多种虚拟机管理任务时，可以预先对这些任务的优先级进行设定，从而根据这种设定在任务登记簿中选择符合优先级的任务，进而完成调度过程。

此后，将进行处理任务的步骤。在处理任务之前进行两个步骤(任务登记和任务调度)的优点是能够降低自动调度的性能消耗，使系统的处理效率最大化，原因是任务调度步骤可以使用多线程而明显提高分布式系统的处理效率(此处的线程数量应该是受管计算中心数量的倍数，这样在负载均衡的情况下，受管的各个计算中心可以同时提供服务)，而任务登记步骤使用一个线程工作就可以满足任务调度步骤所有线程的需要。

步骤S104(任务处理)：执行符合上述预定调度规则进行调度的虚拟机管理任务。

通过本实施所描述的云计算环境下的虚拟机管理方法可以帮助管理人员在遇到网络异常造成业务请求失败时自动重试，并支持批量发起业务请求，同时避免管理人员花很长时间去等待计算中心对业务请求的响应，提高了云计算环境下的虚拟机管理效率。

图2是根据本发明的云计算环境下的虚拟机管理方法的具体流程图。在图2中：

步骤S200：接收虚拟机管理任务请求。

步骤S202：将该虚拟机管理任务请求转换为虚拟机管理任务。其中，虚拟机管理任务包括但不限于：创建虚拟机、删除虚拟机、更新虚拟机、启动虚拟机、关闭虚拟机、重启虚拟机、挂起虚拟机、唤醒虚拟机或者迁移虚拟机等等。

步骤S204：将转换得到的虚拟机管理任务记录在任务登记簿中。

步骤S206：在任务登记簿中选择出符合预定调度规则的虚拟机管理任务，将其取出并放入虚拟机任务池中。优选地，该预定调度规则可以是优先级调度规则。例如，当任务登记簿中存在多种虚拟机管理任务时，可以预先对这些任务的优先级进行设定，从而根据这种设定在任务登记簿中选择符合优先级规则的任务，进而将选择出的任务去除放入任务池中待执行。其中，可以通过任务控制线程执行该步骤，并且可以通过任务获取调度器来调度和控制任务获取线程以及维护虚拟机任务池。

步骤S208：将任务池中的任务传送至任务处理器。其中，可以通过任务处理线程执行该步骤，并且可以通过任务处理调度器来调度和控制该任务处理线程。

在一个优选实施例中，由于本方法可以循环应用，因此，在步骤S208之后，可以根据任务处理器返回的任务处理结果对任务进行状态更新，设置相关的状态以便进行后续循环中的调度或者迁移。该步骤也可以通过执行步骤S208的任务处理线程来执行。

步骤S210：获取虚拟机管理任务所对应的业务对象(即唯一ID)，并根据该业务对象将虚拟机管理任务重新组织。

步骤S212：由任务处理器执行经过重新组织的虚拟机管理任务。

在该步骤中，任务处理器可以根据任务类型的不同调用对应类型的任务处理方法。在一个具体的任务处理方法中，任务处理器会与任务指定的远端计算中心进行通讯，调用其提供的远程服务，将经过重新组织的虚拟机管理任务发送给计算中心并等待其响应，收到响应后先将响应数据记录下来，然后再向调用线程返回处理结果。

在一个优选实施例中，在步骤S212之后，可以根据实际业务的需要，任务处理器在向调用线程返回处理结果之前，还可以做更多的处理工作，例如将处理结果以发送消息的形式通知给操作人员或者其他应用。

步骤S214：在执行之后，可以将执行过的虚拟机管理任务从任务登记簿中移除。优选地，可以每经过预定时间间隔，将预定数量的执行过的虚拟机管理任务从任务登记簿中移动至历史任务登记簿中。其中，预定时间间隔可以是1小时，预定数量可以是1000个。

通过本具体实施例所描述云计算环境下的虚拟机管理方法可以帮助管理人员在遇到网络异常造成业务请求失败时自动重试，并支持批量发起业务请求，同时避免管理人员花很长时间去等待计算中心对业务请求的响应，提高了云计算环境下的虚拟机管理效率。此外，本实施例还可以通过转移已经执行结束的任务来提高任务调度线程调度活动任务的效率，从而保证系统的性能。

图3是根据本发明的云计算环境下的虚拟机管理方法的具体实例的下列关系的UML静态结构图。

在本实例中，为了解决在分布式的云计算管理系统中管理人员如何能轻松应对网络异常造成的业务请求失败、等待远端计算中心响应时间过长以及不能发起批量请求或等待批量请求响应时间过长的问题，提出一种对虚拟机进行异步管理的机制，并给出实现这种机制的具体方法。

异步管理虚拟机的机制由任务登记、任务调度、任务处理以及历史任务迁移四个部分组成：

◆任务登记

系统会将虚拟机管理的请求登记为任务，并存放在登记薄中。

只要任务登记成功，就可以告知操作人员请求被成功受理，否则就向操作人员返回处理失败的原因。单笔请求登记一个任务，批量请求登记多个任务，每个任务只代表一笔虚拟机管理的请求，并与该请求对应的业务数据关联。

这个阶段没有远端通讯，也没有复杂的业务逻辑，处理过程既稳定又高效。

◆任务调度

系统会根据明确定义的规则自动对任务进行调度。

调度分三个阶段：第一阶段是将满足规则的任务从登记薄中取出放入待处理任务池中等待处理；第二阶段是从待处理任务池中取出任务并交给任务处理器；第三阶段是根据任务处理器返回的任务处理结果对任务进行更新，设置相关的状态以便进行后续的调度或者迁移。

处理任务之前分为两个阶段的好处是能够降低自动调度的性能消耗，使系统的处理效率最大化，因为第二阶段使用多线程可以明显提高分布式系统的处理效率(此处的线程数量应该是受管计算中心数量的倍数，这样在负载均衡的情况下，受管的各个计算中心可以同时提供服务)，而第一阶段使用一个线程工作就可以满足第二阶段所有线程的需要。

◆任务处理

任务处理器负责执行具体的与任务关联的业务逻辑。

处理也有三个阶段：第一阶段是将与任务关联的业务数据提取出来，并重新组织出请求数据；第二阶段负责与远端的计算中心进行网络通讯，先将请求发送到远端的计算中心并等待响应，收到响应后再将响应结果传回；第三阶段是根据响应结果再进行一些后续业务逻辑的处理，比如将处理结果通知给操作人员或上层应用。

◆历史任务迁移

历史任务迁移负责将已经调度完成的任务及时从活动登记薄中迁移到历史登记薄中，否则随着时间的推移，登记薄中的数据量会越来越大，将严重影响系统的处理效率。

下面提供一种简明的任务定义、调度控制以及处理、迁移的方法来实现上述虚拟机异步管理的机制。

1.相关的对象定义

a)虚拟机任务对象：主要属性有任务标识、任务类型、优先级、处理时间、处理结果、重试次数、暂停标志、目标计算中心标识、请求业务数据标识、响应业务数据标识。UML类图如下所示：

b)任务类型枚举：管理虚拟机的任务类型可分为创建、删除、更新、启动、关机、重启、挂起、唤醒和迁移九种。UML类图如下所示：

c)任务获取调度器：负责调度和控制任务获取线程(GetJobThread),并维护任务池。UML类图如下所示：

相关的业务规则描述如下：

●任务获取调度器(GetJobScheduler)在start()时创建出一个任务获取线程(jobThread)并将其启动，在stop()时停止任务获取线程并将其销毁；

●维护任务池，提供向任务池添加一批任务(addJobsToPool)和从任务池取出一笔任务(takeOutJobFromPool)的方法；

●收到有新任务被创建的通知(这要求在添加任务到登记薄中时要给任务获取调度器发送通知)时立即唤醒任务获取线程(jobThread)；

●有新任务被添加到任务池中时立即通知任务处理调度器(ProcessJobScheduler)唤醒任务处理线程(ProcessJobThread)；

●当有任务从任务池取出时，检查任务池当前任务数量(jobCountCur)，如果该数量小于任务数量下限(jobCountMin)，立即唤醒任务获取线程(jobThread)。

d)任务获取线程：负责从登记薄中获取任务并将任务放入任务获取调度器(GetJobScheduler)维护的任务池(jobPool)中。UML类图如下所示：

相关的业务规则描述如下：

●线程处于活动状态(isActive)时会检查任务池中的当前任务数量(jobCountCur)，该数量低于任务池任务数量下限(jobCountMin)时,就尝试从任务登记薄中获取一批任务(VmJob)并放入任务池，任务从登记薄中取出时会被上锁防止重复获取；

●获取任务时要先获取优先级(priority)高的任务，每次获取jobCountGet笔，同时保证任务池当前任务数量不会超过上限(jobCountMax)；

●如果任务池当前任务数量仍低于下限，就继续从任务登记薄中获取任务放入任务池，直到当前任务数量不低于下限或者任务登记薄中不再有任务；

●此后线程进入睡眠状态，直到睡眠时间(currentIdleInterval)结束，或者被任务获取调度器唤醒。睡眠时间可以动态变化，初始值为idleInterval，此后如果连续睡眠，每次睡眠时间增加为前一次的两倍，直到睡眠时间达到最大值maxIdleInterval后不再增加。如果连续睡眠被中断(成功获取到任务或被任务调度器唤醒)，睡眠时间重新恢复为初始值idleInterval；

●线程结束睡眠后继续重复前面的步骤获取任务,直到任务获取调度器将其设置为非活动状态。

e)任务处理调度器：负责调度和控制任务处理线程(ProcessJobThread)。UML类图如下所示：

相关的业务规则描述如下：

●任务处理调度器(ProcessJobScheduler)在start()时根据线程数量(jobThreadNumber)创建出一组任务处理线程(jobThreads)并逐一启动，在stop()时逐一停止任务处理线程并进行销毁；

●提供唤醒任务处理线程(wakeupThreads)的方法给任务获取调度器调用，以便有任务需要处理时立即唤醒任务处理线程。

f)任务处理线程：负责从任务获取调度器维护的任务池中取出任务，并调用任务处理器进行处理，然后将处理结果更新到任务登记薄中。UML类图如下所示：

相关的业务规则描述如下：

●线程处于活动状态(isActive)时会从任务池中获取任务，如果有任务被获取到，先将任务锁定防止被其他线程重复获取，然后调用任务处理器(JobExecutor)对该任务进行处理；

●处理成功时在任务登记薄中设置处理时间及处理结果；处理失败分为两种情况，如果是调用远程服务异常，则视为远端的计算中心未收到请求，累记一次重试次数(retryTimes)，当重试次数达到上限(maxRetryTimes)时，设置任务为暂停状态，防止在环境异常时系统仍不必要地反复尝试调用远程服务；如果是远端计算中心在处理业务的过程中失败，视为任务处理结束，但处理结果为失败。不管哪种情况，相关的处理结果都更新到任务登记薄中。被暂停调度的任务可由操作人员在适当的时候手工恢复调度，调用远程服务异常但重试次数未达到上限(未被暂停)的任务后续仍会被自动调度，无需操作人员干预；

●当前任务处理完成后，线程继续从任务池获取下一笔任务进行处理，直至任务池中不再有任务；

●此后线程进入睡眠状态，直到睡眠时间(currentIdleInterval)结束，或者被任务处理调度器唤醒。睡眠时间可以动态变化，初始值为idleInterval，此后如果连续睡眠，每次睡眠时间增加为前一次的两倍，直到睡眠时间达到最大值maxIdleInterval后不再增加。如果连续睡眠被中断(成功获取到任务或被任务调度器唤醒)，睡眠时间重新恢复为初始值idleInterval；

●线程结束睡眠后继续重复前面的步骤获取任务进行处理,直到任务处理调度器将其设置为非活动状态。

g)任务处理器：与远端的计算中心通讯，负责调用远程服务将虚拟机管理业务的请求数据发送给计算中心并等待计算中心的响应，然后将响应数据记录下来并将处理结果返回给任务处理线程。UML类图如下所示：

相关的业务规则描述如下：

●提供处理任务的方法(execute)给任务处理线程调用；

●根据任务类型的不同自行调用对应的任务处理方法(如createVM)；

●在具体的任务处理方法中，调用远端计算中心提供的远程服务(如web service)发送请求数据，然后将收到的响应数据进行记录，并将处理结果返回给任务处理线程。

2.对象之间的相互关系

a)任务获取调度器维护一个任务池，调度一个任务获取线程；

b)任务获取线程从任务登记薄中查询任务，添加到任务池；

c)任务处理调度器调度一组任务处理线程；

d)任务处理线程从任务池中获取任务，调用任务处理器完成对任务的处理，然后更新任务登记薄中的任务；

e)任务处理器调用远程服务实现对任务的处理；

f)任务登记薄中有新任务产生时发送消息通知任务获取调度器唤醒获取任务线程；

g)任务获取调度器在任务池中有新任务加入时通知任务处理调度器唤醒任务处理线程。

3.历史任务数据的迁移方法

启动一个定时器(Timer)对定时任务(TimerTask)进行调度，调度间隔设定为1小时。

在定时任务中，分批次从任务登记薄中获取已经调度完成的任务，然后迁移到历史任务登记薄中，每批次最多迁移1000笔，保证迁移效率和内存的占用量。

通过本实例可以有效解决在分布式的云计算管理系统中管理虚拟机存在的各类问题，可以帮助管理人员在遇到网络异常造成业务请求失败时自动重试，并支持批量发起业务请求，同时避免管理人员花很长时间去等待计算中心对业务请求的响应。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，包括：

步骤S01：接收虚拟机管理任务请求；

步骤S02：将所述虚拟机管理任务请求转换为虚拟机管理任务；

步骤S1：将所述虚拟机管理任务记录在任务登记簿中；

步骤S2：根据预定调度规则调度所述虚拟机管理任务；

其中，所述步骤S2进一步包括：

步骤S21：将符合所述预定调度规则的所述虚拟机管理任务从所述任务登记簿中取出并放入虚拟机任务池中；以及

步骤S22：将所述虚拟机任务池中的所述虚拟机管理任务传送至任务处理器；

步骤S3：执行经过调度的所述虚拟机管理任务；

其中，所述步骤S3进一步包括：

步骤S31：获取所述虚拟机管理任务对应的业务对象，根据所述业务对象对所述虚拟机管理任务重新组织；以及

步骤S32：由任务处理器执行经过重新组织的所述虚拟机管理任务。

2.根据权利要求1所述的云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

如果记录成功，则返回成功信息并继续执行步骤S2，如果记录失败，则返回失败信息。

3.根据权利要求1所述的云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，

通过任务控制线程执行所述步骤S21，通过任务处理线程执行所述步骤S22，其中，通过任务获取调度器来调度和控制任务获取线程以及维护所述虚拟机任务池，并且通过任务处理调度器来调度和控制所述任务处理线程。

4.根据权利要求1所述的云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，还包括：

步骤S4：将执行过的所述虚拟机管理任务从所述任务登记簿中移除。

5.根据权利要求4所述的云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：每经过预定时间间隔，将预定数量的执行过的所述虚拟机管理任务从所述任务登记簿中移动至历史任务登记簿中。

6.根据权利要求1所述的云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，所述虚拟机管理任务包括：创建虚拟机、删除虚拟机、更新虚拟机、启动虚拟机、关闭虚拟机、重启虚拟机、挂起虚拟机、唤醒虚拟机或者迁移虚拟机。

7.根据权利要求1所述的云计算环境下的虚拟机管理方法，其特征在于，所述预定调度规则为优先级调度规则。