CN103064739A - 一种云计算中虚拟机的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种云计算中虚拟机的控制方法及装置,包括根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,所述状态机中的每个状态对应有在该状态下能够接受的事件;获取虚拟机的当前状态,根据所述状态机判断虚拟机要触发的事件是否是虚拟机在当前状态下能够接受的事件,如果是,则从所述状态机中确定事件触发后,虚拟机的下一个状态,将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态。本发明从状态角度出发,驱动虚拟机的操作行为变化,使得其他模块无需关心虚拟机的内部运作模式,只需通知虚拟机要执行的动作即可,这种方法可以显著降低构建大型的服务器虚拟化系统的复杂度,简化虚拟机的操作,提高虚拟机控制的扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及服务器虚拟化领域,尤其涉及一种云计算中虚拟机的控制方法及装置。
背景技术
云计算是一种IT资源的交付和使用模式,是指通过网络以按需、弹性的方式获得所需的硬件、平台、软件以及服务等资源,提供资源的网络被称为“云”,其计算能力通常采用分布式的大规模集群和服务器虚拟化软件搭建。“云”中的资源在用户看来可以无限扩展,并且可以随时获取、按需使用、随时扩展、按量付费。云计算的主要内容包括设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)等。
设施即服务(IaaS)是云计算走向实用的第一步,它提供给用户的服务是对所有基础设施的使用,包括计算、存储、网络等资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。IaaS用户无需关心底层任何的云计算基础设施,只需关心操作系统的选择、储存空间的大小以及上层应用的部署,也能控制一定限制的网络组件(例如,防火墙、负载均衡器、DHCP、路由和VLAN等)。
虚拟化技术作为IaaS的关键支撑技术之一,其重点是虚拟拆分技术,即将大型的计算机拆分成为若干独立的虚拟机,在一个基础设施上为不同的用户提供服务。“云”的弹性能力、资源快速供给主要基于虚拟化的技术实现,目前主流的Amazon(亚马逊)、Google(谷歌)、Microsoft(微软)、阿里、盛大都以虚拟机的方式构建他们的IaaS服务。
虚拟机的控制是IaaS和服务器虚拟化面临的首要问题,可靠的虚拟机控制功能是构建IaaS服务和服务器虚拟化的基石,它负责控制虚拟机的运行状态,决定虚拟机的行为方式。在云计算环境下,并发操作、故障多发、操作复杂成为常态,虚拟机控制需要适应这种环境,处理可能发生的各种问题。现有的虚拟机控制功能均无法达到对虚拟机的完善控制,导致虚拟机在运行过程中经常发生各种问题,影响了用户的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种云计算中虚拟机的控制方法及装置,能够适应云计算环境,使虚拟机能够稳定运行。
为解决上述技术问题,本发明的一种云计算中虚拟机的控制方法,包括:
根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,所述状态机中的每个状态对应有在该状态下能够接受的事件;
获取虚拟机的当前状态,根据所述状态机判断虚拟机要触发的事件是否是虚拟机在当前状态下能够接受的事件,如果是,则从所述状态机中确定事件触发后,虚拟机的下一个状态,将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态。
进一步地,还包括:
在所述状态机中的每个状态中封装有虚拟机进入该状态后需执行的操作序列;
在将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否具有超时属性,如果具有超时属性,注册并启动一定时器,执行在进入当前状态后需执行的操作序列,如果执行成功,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作成功事件;如果执行失败,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作失败事件。
进一步地,还包括:
在判断虚拟机的当前状态具有超时属性后,根据所述状态机确定所述定时器超时后虚拟机的状态,如果所述定时器超时,则向所述虚拟机发送超时事件,将虚拟机的当前状态转移到确定的超时后虚拟机的状态。
进一步地,还包括:
在将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否为稳态,如果是,则针对所述虚拟机要触发的事件本次对所述虚拟机的控制过程结束。
进一步地,根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,包括:
根据业务逻辑在虚拟机的可观测状态之间加入辅助状态,确定在每个可观测状态和辅助状态下能够接受的事件;
确定在每个可观测状态和辅助状态下触发能够接受的事件成功之后的状态、触发能够接受的事件失败之后的状态和触发能够接受的事件超时之后的状态,以及辅助状态超时之后的状态,得到虚拟机的状态机。
进一步地,一种云计算中虚拟机的控制装置,包括:状态机确定单元、第一判断单元和状态转移单元,其中:
所述状态机确定单元,用于根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,所述状态机中的每个状态对应有在该状态下能够接受的事件;
所述第一判断单元,用于获取虚拟机的当前状态,根据所述状态机确定单元确定的状态机判断虚拟机要触发的事件是否是虚拟机在当前状态下能够接受的事件;
所述状态转移单元,用于在所述第一判断单元判断虚拟机要触发的事件是虚拟机在当前状态下能够接受的事件时,从所述状态机中确定事件触发后,虚拟机的下一个状态,将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态。
进一步地,还包括操作序列执行单元,其中:
所述操作序列执行单元,用于在所述状态转移单元将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否具有超时属性,如果具有超时属性,注册并启动一定时器,执行在进入当前状态后需执行的操作序列,如果执行成功,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作成功事件;如果执行失败,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作失败事件。
进一步地,还包括超时处理单元,其中:
所述超时处理单元,用于在所述操作序列执行单元判断虚拟机的当前状态具有超时属性后,根据所述状态机确定所述定时器超时后虚拟机的状态,如果所述定时器超时,则向所述虚拟机发送超时事件,将虚拟机的当前状态转移到确定的超时后虚拟机的状态。
进一步地,还包括第二判断单元,其中:
所述第二判断单元,用于在所述状态转移单元将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否为稳态,如果是,则针对所述虚拟机要触发的事件本次对所述虚拟机的控制过程结束。
进一步地,所述状态机确定单元,具体用于根据业务逻辑在虚拟机的可观测状态之间加入辅助状态,确定在每个可观测状态和辅助状态下能够接受的事件;确定在每个可观测状态和辅助状态下触发能够接受的事件成功之后的状态、触发能够接受的事件失败之后的状态和触发能够接受的事件超时之后的状态,以及辅助状态超时之后的状态,得到虚拟机的状态机。
综上所述,本发明通过状态机控制虚拟机的行为,将虚拟机的行为控制集中起来,从状态角度出发,驱动虚拟机的操作行为变化,使得其他模块无需关心虚拟机的内部运作模式,只需通知虚拟机要执行的动作即可,这种方法可以显著降低构建大型的服务器虚拟化系统的复杂度,简化虚拟机的操作,提高虚拟机控制的扩展性。
附图说明
图1为本发明实施方式的云计算中虚拟机的控制方法的流程图;
图2为本发明实施方式在虚拟机开启过程中加入辅助状态的示意图;
图3为本发明实施方式的云计算中虚拟机的控制装置的架构图。
具体实施方式
本实施方式提出了一种基于状态机的虚拟机控制方法,用于完成云计算中虚拟机的控制功能,能够解决复杂环境下的虚拟机操作带来的问题,对虚拟机的控制是整个资源池内部虚拟机操作的入口与核心,本实施方式将虚拟机的行为控制集中处理,简化了构建服务器虚拟化系统和云计算IaaS平台的业务逻辑。
本文基于虚拟机的可观测状态,结合业务逻辑进行扩展,形成业务相关的虚拟机行为状态机,以状态机为核心进行虚拟机的控制,控制虚拟机的行为动作。
下面结合附图对本实施方式的虚拟机的控制方法进行详细说明。
本实施方式的基于状态的虚拟机的控制方法,从虚拟机的可观测状态出发,根据业务需求进行状态扩展,形成完整的状态机,然后根据这一状态机驱动虚拟机的行为过程。触发虚拟机状态转移的条件称为事件,在状态机中的每个状态的内部封装虚拟机进入状态后需执行的操作序列和虚拟机退出状态后需执行的操作序列。
如图1所示,本实施方式的云计算中虚拟机的控制方法,包括:
步骤101:根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机;
构造状态机的过程包括:
步骤1011:根据业务逻辑在虚拟机的可观测状态之间加入辅助状态;
以XEN(一种虚拟机监视器)为例,虚拟机的可观测状态包括以下几种类型:
(1)Running(运行),虚拟机正在某个CPU上运行;
(2)Blocked(阻塞),虚拟机由于等待IO(输入输出)或者进入休眠状态,而被阻塞;
(3)Paused(暂停),虚拟机暂停,执行pause事件的结果;
(4)Shutdown(关闭),虚拟机关闭;
(5)Crashed(崩溃),虚拟机崩溃,未能正常进入Shutdown状态;
(6)Daying(终止),虚拟机正在终止,但未完全进入Shutdown或者Crashed状态。
可观测状态是底层虚拟机监视器可以提供的基本状态,由于这些状态不够精细,或者距离业务逻辑需求较远,需要基于这些可观测状态插入辅助状态。增加辅助状态可以考虑以下几个因素:
(1)虚拟机精细状态要求。现在主流的服务器虚拟化平台提供安装在虚拟机内的代理(例如VMware的VMTools),除了提供设备驱动优化、虚拟机与物理机通信等功能之外,还有一个功能是提供虚拟机的精细状态,例如从加电到可以对外提供服务,这个状态就能通过代理获得,这为虚拟机监视器提供了额外的状态支撑。
(2)业务逻辑精确控制要求。划分状态的主要目的在于限定状态可以接受的事件的集合,进行细粒度的操作控制,有利于保持整个系统的稳定性,因此通过分析业务逻辑需求,结合虚拟机监视器的操作执行情况,可以有目的的增加辅助状态,控制操作执行的精细先决条件。
(3)业务逻辑阶段划分要求。在一些情况下,为了简化业务逻辑,会对复杂过程进行问题拆分,形成多个阶段,为了实现上的一致性,需要对虚拟机的状态转移过程进行拆分,增加相应的辅助状态,与业务逻辑阶段划分对应。
上述三种因素需要综合考虑,辅助状态的增加可能涉及多个因素。
如图2所示,以虚拟机开启过程为例,状态变化始于Shutdown终于Running,但是对于虚拟机开启业务流程来说,需要在状态Shutdown和Running之间进行一些操作(资源调度、资源准备和资源检查等),因此需要增加一个辅助状态Pending对应这些操作(因素3),同时考虑到在虚拟机对外提供正常服务之前,执行快照操作没有意义,因此我们增加一个Boot状态,以区别于可以执行快照操作的Running状态(因素2和和因素1)。至此就形成了从Shutdown到Running的完整状态。
步骤1012:确定在每个可观测状态和辅助状态下能够接受的事件;
本实施方式通过定义不同状态下能够接受的事件,可以实现对一些事件的限制。
例如,Shutdown状态能够接受的事件包含启动事件,但是连续两次对处于Shutdown状态的虚拟机执行启动事件就会被禁止,因为,在第一次启动之后,虚拟机进入Pending状态,在启动事件不属于Pending状态能够接受的事件的情况下,会禁止第二次的启动事件,可以避免并发操作带来的问题。
再比如,对于某些服务器虚拟化系统来说,对处于启动过程中的虚拟机使用pause事件,可能造成无法预料的后果,在增加Boot状态后,可以不将pause事件定义为Boot状态能够接受的事件,这样就可以消除在虚拟机启动过程中使虚拟机执行pause操作的可能。
本实施方式中可以将状态进行分类,包括稳态和暂态。可观测状态可划分为稳态,如果没有外部操作驱动,虚拟机会一直处于这个状态。辅助状态可划分为暂态,处于暂态的虚拟机往往需要完成业务相关的一系列操作或者等待超时(即过程性的暂态和超时性的暂态),操作顺利完成或者超时则需要进入下一个状态。无论是稳态还是暂态,还需要明确以下内容:
步骤1013:确定在每个可观测状态和辅助状态下触发能够接受的事件成功之后的状态、触发能够接受的事件失败之后的状态和触发能够接受的事件超时之后的状态,以及辅助状态超时之后的转移状态,得到虚拟机完整的状态机;
触发能够接受的事件超时是指,在一定时间内未接收到事件执行成功或失败的反馈。
通过分析具体业务,我们可以逐步在可观测状态之上添加辅助状态,进而形成一个完整的业务状态机,这是使用虚拟机控制方法的基础。
确定上述内容之后,可以按照下面的过程处理虚拟机的操作。
步骤102:获取虚拟机的当前状态,判断虚拟机要触发的事件是否为当前状态的能够接受的事件,如果不是,则返回错误;
步骤103:根据虚拟机的当前状态和虚拟机要触发的事件,从状态机中确定虚拟机的下一个状态;下一个状态可以通过当前状态和事件唯一确定;
步骤104:将虚拟机的当前状态转移到从状态机中确定的下一个状态;
该转移过程是原子操作的过程;
步骤105:判断虚拟机的当前状态(就是转移后的状态)是否为稳态,如果是,则返回成功;
步骤106:如果当前状态具有超时属性,则获取超时后的虚拟机的状态;
步骤107:注册并启动一定时器,并且,储存超时后的转移状态;
步骤108:执行在进入当前状态后需执行的操作序列,如果成功,则执行步骤109,否则执行步骤110;
步骤109:终止超时时钟,向虚拟机发送操作成功事件;
步骤110:终止超时时钟,向虚拟机发送操作失败事件;
步骤111:如果定时器超时,则向虚拟机发送超时事件,将虚拟机的当前状态转移到确定的超时后虚拟机的状态。
如图3所示,本实施方式还提供了一种云计算中虚拟机的控制装置,包括:状态机确定单元、第一判断单元和状态转移单元,其中:
状态机确定单元,用于根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,状态机中的每个状态对应有在该状态下能够接受的事件;
第一判断单元,用于获取虚拟机的当前状态,根据状态机确定单元确定的状态机判断虚拟机要触发的事件是否是虚拟机在当前状态下能够接受的事件;
状态转移单元,用于在第一判断单元判断虚拟机要触发的事件是虚拟机在当前状态下能够接受的事件时,从状态机中确定事件触发后,虚拟机的下一个状态,将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态。
该装置还包括操作序列执行单元,其中:
操作序列执行单元,用于在状态转移单元将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否具有超时属性,如果具有超时属性,注册并启动一定时器,执行在进入当前状态后需执行的操作序列,如果执行成功,则终止定时器,向虚拟机发送操作成功事件;如果执行失败,则终止定时器,向虚拟机发送操作失败事件。
该装置还包括超时处理单元,其中:
超时处理单元,用于在操作序列执行单元判断虚拟机的当前状态具有超时属性后,根据状态机确定定时器超时后虚拟机的状态,如果定时器超时,则向虚拟机发送超时事件,将虚拟机的当前状态转移到确定的超时后虚拟机的状态。
该装置还包括第二判断单元,其中:
第二判断单元,用于在状态转移单元将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否为稳态,如果是,则针对虚拟机要触发的事件本次对虚拟机的控制过程结束。
状态机确定单元,具体用于根据业务逻辑在虚拟机的可观测状态之间加入辅助状态,确定在每个可观测状态和辅助状态下能够接受的事件;确定在每个可观测状态和辅助状态下触发能够接受的事件成功之后的状态、触发能够接受的事件失败之后的状态和触发能够接受的事件超时之后的状态,以及辅助状态超时之后的状态,得到虚拟机的状态机。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上该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 (10)
1.一种云计算中虚拟机的控制方法,包括:
根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,所述状态机中的每个状态对应有在该状态下能够接受的事件;
获取虚拟机的当前状态,根据所述状态机判断虚拟机要触发的事件是否是虚拟机在当前状态下能够接受的事件,如果是,则从所述状态机中确定事件触发后,虚拟机的下一个状态,将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
在所述状态机中的每个状态中封装有虚拟机进入该状态后需执行的操作序列;
在将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否具有超时属性,如果具有超时属性,注册并启动一定时器,执行在进入当前状态后需执行的操作序列,如果执行成功,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作成功事件;如果执行失败,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作失败事件。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:
在判断虚拟机的当前状态具有超时属性后,根据所述状态机确定所述定时器超时后虚拟机的状态,如果所述定时器超时,则向所述虚拟机发送超时事件,将虚拟机的当前状态转移到确定的超时后虚拟机的状态。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
在将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否为稳态,如果是,则针对所述虚拟机要触发的事件本次对所述虚拟机的控制过程结束。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,包括:
根据业务逻辑在虚拟机的可观测状态之间加入辅助状态,确定在每个可观测状态和辅助状态下能够接受的事件;
确定在每个可观测状态和辅助状态下触发能够接受的事件成功之后的状态、触发能够接受的事件失败之后的状态和触发能够接受的事件超时之后的状态,以及辅助状态超时之后的状态,得到虚拟机的状态机。
6.一种云计算中虚拟机的控制装置,包括:状态机确定单元、第一判断单元和状态转移单元,其中:
所述状态机确定单元,用于根据业务逻辑为虚拟机构造用于确定虚拟机状态迁移的状态机,所述状态机中的每个状态对应有在该状态下能够接受的事件;
所述第一判断单元,用于获取虚拟机的当前状态,根据所述状态机确定单元确定的状态机判断虚拟机要触发的事件是否是虚拟机在当前状态下能够接受的事件;
所述状态转移单元,用于在所述第一判断单元判断虚拟机要触发的事件是虚拟机在当前状态下能够接受的事件时,从所述状态机中确定事件触发后,虚拟机的下一个状态,将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,还包括操作序列执行单元,其中:
所述操作序列执行单元,用于在所述状态转移单元将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否具有超时属性,如果具有超时属性,注册并启动一定时器,执行在进入当前状态后需执行的操作序列,如果执行成功,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作成功事件;如果执行失败,则终止所述定时器,向所述虚拟机发送操作失败事件。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,还包括超时处理单元,其中:
所述超时处理单元,用于在所述操作序列执行单元判断虚拟机的当前状态具有超时属性后,根据所述状态机确定所述定时器超时后虚拟机的状态,如果所述定时器超时,则向所述虚拟机发送超时事件,将虚拟机的当前状态转移到确定的超时后虚拟机的状态。
9.如权利要求6所述的装置,其特征在于,还包括第二判断单元,其中:
所述第二判断单元,用于在所述状态转移单元将虚拟机的当前状态转移到确定的下一个状态后,判断虚拟机的当前状态是否为稳态,如果是,则针对所述虚拟机要触发的事件本次对所述虚拟机的控制过程结束。
10.如权利要求6所述的装置,其特征在于:
所述状态机确定单元,具体用于根据业务逻辑在虚拟机的可观测状态之间加入辅助状态,确定在每个可观测状态和辅助状态下能够接受的事件;确定在每个可观测状态和辅助状态下触发能够接受的事件成功之后的状态、触发能够接受的事件失败之后的状态和触发能够接受的事件超时之后的状态,以及辅助状态超时之后的状态,得到虚拟机的状态机。
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