CN103345431A

CN103345431A - 一种基于虚拟化技术的业务云平台系统

Info

Publication number: CN103345431A
Application number: CN2013103139539A
Authority: CN
Inventors: 韩汉畴; 焦刚; 曹勇; 蒙恂; 甘泉; 吴焕奕; 钟有权; 吴擎雯
Original assignee: China United Network Communications Corp Ltd Hainan Branch
Current assignee: China United Network Communications Corp Ltd Hainan Branch
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟化技术的业务云平台系统，包括服务器节点，中心控制服务器。服务器节点包括监控模块、共享内存模块、虚拟管理模块，网络传输模块。其中监控模块包括了物理服务器监控模块、虚拟服务器监控模块，虚拟管理模块包括了资源池模块、资源调度模块、虚拟机控制模块。中心控制服务器包括网络传输模块、数据库模块、集群控制模块。其中集群控制模块包括了资源池模块、资源调度模块。本发明具有方便部署、资源利用率高、成本低、运营管理简单、安全性高的特点。

Description

一种基于虚拟化技术的业务云平台系统

技术领域

本发明属于云计算领域，更具体地，涉及一个基于虚拟化技术的业务云平台系统。

背景技术

当今云计算可以说是IT界中听到最多的词汇，非常的火热，并且在大公司的推动下，云计算衍生出的各种各类的产品使得云计算变得无处不在，发展迅猛，技术也渐趋成熟。云计算结合了多种技术混合，是传统计算机计算和网络技术发展的产物。云计算凭借这它可以提供的廉价存储和计算能力，为用户提供了可靠的服务，而普遍得到认可。

而云计算包括了IaaS的服务，IaaS (Infrastructure as a Service，基础架构即服务)是用户能通过互联网能够获得基础设施的服务，是云计算的重要组成部分。IaaS为用户提供了硬件架构环境以及软件资源和数据中心，包括了服务器、磁盘存储、操作系统等。通过虚拟化的技术，将底层的资源进行虚拟化，为多个应用程序提供基础，方便资源地统一管理。

在当今的电信运营商的体系中，业务服务器是由业务提供商单独部署，不同的业务需要配置不同的服务器，使得服务器随着业务的增长，而变得过于庞大臃肿。同时，业务平台繁多、复杂，使得运营商难于控制管理和运营。

目前现有技术的缺点如下：

1. 资源利用率低，一台服务器或几台服务器提供单一业务，导致服务器的资源，包括CPU、磁盘、内存、网络等资源浪费，特别在空闲时刻，更显得服务器资源不能够得以利用。

2. 成本高，不同的业务需要提供不同的服务器，随着业务的增长，也势必导致服务器的增多，增加成本，同时，为了运营如此多的服务器，也势必提高能耗成本，并且为了维护如此多的服务器，导致运维维护成本高。

3. 运营管理难度大，业务平台的繁多，各有各的控制、管理方法，要同时掌握这么多的方法，需要加大人力物力，提高成本，却并不一定能够保证有效地控制和管理。

4. 安全性低，在发生不可预测的意外事件，有可能导致服务器宕机，在服务器有限的情况下，不利于恢复，或者服务器受到攻击，可能导致一连串服务器受到攻击。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟化技术的业务云平台系统，该系统具有确保资源有效利用率高，成本低，有效统一管理服务器，安全性高，易于扩展等特点。解决现有电信运营商的不同业务服务器带来的复杂性问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种基于虚拟化技术的业务云平台系统，其中：包括服务器节点和中心控制服务器，服务器节点和中心控制服务器通过传输线路连接；

所述服务器节点包括监控模块、共享内存模块、虚拟管理模块和网络传输模块；其中所述监控模块包括了物理服务器监控模块和虚拟服务器监控模块；所述虚拟管理模块包括了资源池模块、资源调度模块和虚拟机控制模块；

所述物理服务器监控模块主要用于监控物理服务器上的资源利用率情况，包括：CPU使用率、内存使用率、网络使用率和硬盘使用率；

所述虚拟服务器监控模块主要用于监控虚拟服务器上的资源利用率情况，包括：CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率；所述监控模块通过将资源利用率数据记录下来，并将资源利用率写入到所述共享内存模块中；

所述共享内存模块主要用于负责共享内存，将所述监控模块中的资源利用率数据保存下来，并且提供给所述虚拟管理模块以及所述网络传输模块的读操作；

所述资源池模块主要读取所述共享内存模块中的虚拟服务器资源利用率的数据；

所述资源调度模块主要根据所述资源池模块中的资源利用率情况进行判断，采取负载均衡算法，通知所述虚拟机控制模块来进行操作；

所述虚拟机控制模块主要根据所述资源调度模块传达的负载均衡算法来控制、调整虚拟服务器上的资源利用率，使得虚拟服务器能够平稳、有效、合理地运行；

所述网络传输模块主要用于将所述共享内存模块中的结构化的数据序列化后，传输到所述中心控制服务器；网络传输模块还可以用于接收由所述中心控制服务器的网络传输模块传输过来的序列化数据，并将之反序列化成结构化数据，并写入到所述共享内存模块中。

所述中心控制服务器包括网络传输模块、数据库模块和集群控制模块；其中集群控制模块包括了资源池模块和资源调度模块；

所述中心控制服务器的所述网络传输模块，用于接受所述服务器节点的网络传输模块传来的数据将之反序列化后，传输给所述数据库模块；

所述数据库模块主要接收中心控制服务器的网络传输模块传来的数据，并将它们保存起来，记录在虚拟机服务器表（VM，表字段：VID，CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率），物理服务器表（PM，表字段：PID，CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率），以及物理服务器与虚拟服务器的映射表（PMVM，表字段：PID，VID）。

所述集群控制模块中的资源池模块主要用于读取所述数据库模块中的虚拟机服务器表（VM），物理服务器表(PM)，以及物理服务器与虚拟服务器的映射表(PMVM)的所述数据；

所述集群控制模块中的资源调度模块通过分析集群控制模块中的资源池模块中的数据，采取负载均衡算法，用于控制所述服务器节点间的物理服务器和虚拟服务器的调度。

该系统应用于五层框架上：应用层、监控层、管理层、虚拟资源层、物理层。

应用层，主要是提供给提供商的应用软件，提供商可以不用理会底层的设施以及要求，只要在应用层上配置自己的应用程序，该系统将会对其软件进行监控和管理。

监控层，主要是监控模块应用层，用于监控物理服务器的资源（CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率）和虚拟服务器上资源（CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率），为管理层提供数据依据。

管理层，主要是虚拟管理模块和集群控制模块应用层。虚拟管理模块是根据监控层监控所得数据，对其虚拟服务器上资源的调度控制，集群控制模块是根据服务器节点传输过来的服务器节点数据，对服务器节点间的物理服务器和虚拟服务器的调度。

虚拟资源层，主要是资源池模块应用层，分为服务器节点资源池模块，中心控制服务器资源池模块。服务器节点资源池模块用于存放虚拟服务器上资源利用率情况。中心控制服务器资源池模块用于存放服务器节点的物理服务器资源与虚拟服务器资源。

物理层，提供连接各模块间的物理设施。

通过本发明所构思的系统，与原有的技术相比，本发明带来以下有益的效果：

1. 方便部署，业务提供商不用再关注底层的实现，只需要编写应用层上的应用软件，简化了复杂的步骤，提高效率。

2. 资源的利用率高，通过部署这套虚拟化的云平台系统，系统将会有效地管理物理服务器间的资源，以及虚拟服务器间的资源，做到合理分配，使资源得到合理使用。

3. 成本降低，通过虚拟化服务，可以降低购买服务器的成本，而且，维护的成本降低，通过监控系统，可以实时观察服务器的运行情况。

4. 运营管理简单，有了这套系统后，所有的业务软件都运行在该平台之上，可以进行统一管理，而且，根据实时资源利用情况，有需地进行调整。

5. 安全性高，基于虚拟服务器，在受到攻击时，能够很好地进行服务器迁移，同时也能保证服务正常进行。

附图说明

图1是本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统的示意图；

图2为本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统的虚拟机的内存使用率（占用率）情况图；

图3为本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统的虚拟机的VCPU占用率统计情况图；

图4为本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统的集群中各物理服务器的CPU使用率统计图；

图5为本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统的集群中各物理服务器的内存占用率统计图；

图6为为本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统的集群中各物理服务器上的虚拟机个数统计图；

具体实施方式

如图1所示，本发明基于虚拟化技术的业务云平台系统服务器节点1包括监控模块11、共享内存模块12、虚拟管理模块13，网络传输模块14。其中监控模块11包括物理服务器监控模块111、虚拟服务器监控模块112，虚拟管理模块13包括了资源池模块131、资源调度模块132、虚拟机控制模块133。

中心控制服务器2包括网络传输模块21、数据库模块22、集群控制模块23。其中集群控制模块23包括了资源池模块231、资源调度模块232。

监控模块11中物理服务器监控模块111主要用于监控物理服务器上的资源利用率情况，包括：CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率。虚拟服务器监控模块112同样用于监控虚拟服务器上的资源利用率情况，包括：CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率。监控模块通过将这些数据记录下来，并将它们写入到共享内存模块12中。

共享内存模块12主要用于负责共享内存，将监控模块11中的资源利用率保存下来，并且提供给虚拟管理模块13以及网络传输模块14的读操作。

虚拟管理模块13中资源池模块131主要读取共享内存模块12中的虚拟服务器资源利用率的数据。资源调度模块132主要根据资源池模块131中的资源利用率情况进行判断，采取合适的调度算法（基本负载均衡算法），通知虚拟机控制模块133来进行操作。虚拟机控制模块133主要根据资源调度模块132传达的调度算法来控制、调整虚拟服务器上的资源利用率，使得虚拟服务器能够平稳、有效、合理地运行。

网络传输模块14主要用于将共享内存模块12中的结构化的数据（物理服务器的资源利用率和虚拟服务器资源利用率）序列化后，传输到中心控制服务器2的网络传输模块21。

网络传输模块14还用于接收由中心控制服务器2的网络传输模块21传输过来的序列化数据，并将之反序列化成结构化数据，并写入到共享内存模块12。

中心控制服务器2的网络传输模块21，用于接受服务器节点1的网络传输模块14传来的数据将之反序列化后，传输给数据库模块22。

数据库模块22主要接收网络传输模块21传来的数据，并将它们保存起来，记录在虚拟机服务器表（VM，表字段：VID，CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率），物理服务器表（PM，表字段：PID，CPU使用率、内存使用率、网络使用率、硬盘使用率），以及物理服务器与虚拟服务器的映射表（PMVM，表字段：PID，VID）。

集群控制模块23中资源池模块231主要用于读取数据库模块22中的虚拟机服务器表（VM），物理服务器表（PM），以及物理服务器与虚拟服务器的映射表（PMVM）的数据。而资源调度模块232通过分析资源池模块231中的数据，采取合适的调度算法（基本负载均衡算法），用于控制服务器节点间的物理服务器和虚拟服务器的调度。

本发明的工作原理如下：

监控模块11中物理服务器监控模块111和虚拟服务器监控模块112通过监控物理服务器和虚拟服务器上的资源利用率，并将它们写入到共享内存模块12中，资源池模块131将读取共享内存模块12的数据，资源调度模块132将通过读取资源池模块131中的数据，进行分析和判断，采取合适的调度算法，并将它交由虚拟机控制模块133来发送指令执行。网络传输模块14读取共享内存模块12中的数据，并将它序列化后，传输到中心控制服务器2的网络传输模块21，网络传输模块21并将数据反序列化后存放在数据库模块22中。

集群控制模块23中资源池模块231先读取数据库模块22中的数据，由资源调度模块232进行分析后，采取合适的调度算法，并将命令发送给网络传输模块21，由它将指令传送到各个服务器节点上执行操作。

应用实例

为了验证本发明的系统的可行性和有效性，在真实环境下搭建了本发明系统。系统环境如下表所示：

本系统在海南联通的服务器上搭建了该系统，包括了1台中心控制服务器，9台物理服务器，每台物理服务器上搭建8个虚拟机。物理服务器采用CentOS 5.5 64位操作系统，虚拟机管理器采用Xen 4.1.1，虚拟机使用半虚拟化方式。搭建后的真实运行系统在功能和性能上都达到了新型移动业务控制网络架构和关键技术测试方案中的各项指标，并且经过第三方测试机构工信部电信研究院测试测试通过。根据系统性能测试结果可以明显发现本系统方便部署及资源利用率高的优点。系统测试中内存使用率数据如图2所示，及VCPU占用率的数据结构如图3所示。图2和图3中灰色曲线表示虚拟机实时的内存及VCPU占用率，黑色代表物理服务器为虚拟机实时分配的内存及VCPU资源大小，实验结果表明物理服务器能够根据虚拟机的资源使用率动态分配VCPU和内存，充分提高利用率。

本系统测试中的集群负载均衡结果如图4、5、6所示。其中图4表示集群中各物理服务器的CPU使用率统计，图5表示集群中各物理服务器的内存占用率统计，图6表示集群中各物理服务器上的虚拟机个数统计。图4、5、6中依次表示负载均衡算法调度前后各物理服务器的CPU、内存占用率及各物理服务器上的虚拟机个数统计情况，实验结果表明在集群中各个物理服务器处于负载不均衡状态时，本发明虚拟化技术的业务云平台系统能够通过虚拟机迁移进行负载均衡，从而维持系统的高效运转。

通过搭建基于虚拟化的业务云平台系统后，大大简化了部署环境的难度，效率大大提高，同时，无论是物理服务器上的资源，还是虚拟服务器上的资源，都能够合理，有效地得到利用，降低了硬件成本和维护成本，而且同时安全性得到了提高。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种基于虚拟化技术的业务云平台系统，其特征在于：包括服务器节点和中心控制服务器，服务器节点和中心控制服务器通过传输线路连接；

所述服务器节点包括监控模块、共享内存模块、虚拟管理模块和网络传输模块；其中所述监控模块包括物理服务器监控模块和虚拟服务器监控模块；所述虚拟管理模块包括了资源池模块、资源调度模块和虚拟机控制模块；

所述虚拟服务器监控模块主要用于监控虚拟服务器上的资源利用率情况，包括：CPU使用率、内存使用率、网络使用率和硬盘使用率；所述监控模块通过将资源利用率数据记录下来，并将资源利用率数据写入到所述共享内存模块中；

所述虚拟机控制模块主要根据所述资源调度模块传达的负载均衡算法来控制、调整虚拟服务器上的资源利用率；

所述网络传输模块主要用于将所述共享内存模块中的结构化数据序列化后，传输到所述中心控制服务器；

所述中心控制服务器包括网络传输模块、数据库模块和集群控制模块；其中集群控制模块包括了资源池模块和资源调度模块。

2.如权利要求1所述的基于虚拟化技术的业务云平台系统，其特征在于：

所述中心控制服务器的网络传输模块，主要用于接受所述服务器节点的网络传输模块传来的数据将之反序列化后，传输给所述数据库模块；

所述数据库模块主要接收中心控制服务器的网络传输模块传来的数据，并将数据保存起来，记录在虚拟机服务器表，物理服务器表，以及物理服务器与虚拟服务器的映射表中；

所述集群控制模块中的资源池模块主要用于读取所述数据库模块中的虚拟机服务器表，物理服务器表，以及物理服务器与虚拟服务器的映射表的所述数据；

3.如权利要求1所述的基于虚拟化技术的业务云平台系统，其特征在于：所述服务器节点中的网络传输模块还可以用于接收由所述中心控制服务器的网络传输模块传输过来的序列化数据，并将之反序列化成结构化数据，并写入到所述共享内存模块中。