CN103825964A - 一种基于云计算PaaS平台的SLS调度装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于云计算PaaS平台的SLS调度装置和方法，该装置在不改变硬件条件前提下，对系统资源进行调度，以便在满足用户需求基础上，让更多用户能够使用该系统或使用更少的硬件装置；并在保证用户服务质量的基础上，提高资源利用率。该装置设有SLA管理组件、SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件、SLS调度组件、接纳控制组件、调度部署组件、动态资源配置组件和系统监控组件共八个部件。本发明SLS调度装置提供的SLS的合理调度方法，能够实现更细粒度的面向系统的SLS调度，灵活完成接纳控制和调度部署的各种功能，既能更好地满足用户个性化需求，并保障用户服务质量，还提高资源利用率，降低业务运营成本。因此，本发明推广应用前景看好。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于云计算PaaS平台的SLS调度装置和方法，属于互联网，云计算和服务等级协议（SLA）的技术领域。
背景技术
首先简要说明本发明所涉及的专业术语定义如下：
云计算：一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。
云服务：通过因特网实现的，能够为用户提供存储和读取数据等服务。
在线云服务：通过动态而灵活的资源池形式，根据用户的实时需求，以租用或定制的方式，为用户提供各种可虚拟扩展的在线业务形式，从而帮助用户节省大量需要在IT操作和维护等方面的投资。
SaaS（Software as a Service）软件即服务：以Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，用于管理企业经营活动。
PaaS（Platform as a Service）平台即服务：构建在云基础设施上，提供云计算应用服务开发平台和环境的平台服务。
QoS（Quality of Service）服务质量：服务能够满足规定和潜在需求的特征和特性的总和，即服务工作能满足被服务者需求的程度。QoS是企业为使目标顾客满意而提供的最低服务水平，也是企业保持该预定服务水平的连贯性程度。
可靠性：系统在设定时间内和设定条件下无故障地执行指定功能的能力。
SLA（Service Level Agreement）服务等级协议：服务提供商和用户双方之间协商而确定的关于服务质量等级的协议或合同，该协议或合同的制定是为了使服务提供商和用户对服务、优先权和责任等达成共识。
SLS（Service Level Specification）服务等级规范：为SLA的技术部分，描述所提供的业务技术特性。SLS本质是一组云计算技术参数的集合，这些参数的取值范围定量地规定了系统所能够提供给一个业务流的服务质量。
违例处理：为保证SLA协商的公平性、合法性和有效性，违例处理是SLA协商过程中的一个重要内容，对建立公平的奖惩机制和维护用户的权益有重要意义。违例处理中应该明确说明判断违例的条件和违例时采取的行为和步骤。当承诺的流量模式或服务质量参数没有满足时，就会触发违例处理。
接纳控制：判断是否满足用户SLA签订的资源、编程框架、所需的服务等。如果满足，则接入用户请求；如果不满足，则拒绝用户请求。
SLS调度：其本质是一种资源调度方式，即通过调度算法，在满足用户需求的前提下合理使用资源，提高资源的利用率和优化服务性能。
Cloud Foundry：为VMware研发的使用Ruby、Go等语言开发的一款开源云计算PaaS平台，能够支持多种服务和框架，并且允许应用自己打包CloudFoundry还未支持的服务和框架等，具有很好的扩展性。
DEA（Droplet Execution Agency）：主要由Ruby语言开发、为Cloud Foundry中负责部署打包后的应用（droplet）的组件，每个Cloud Foundry平台可拥有1个到多个DEA。
Droplet：在Cloud Foundry中，其为把提交的源代码及Cloud Foundry配置好的运行环境，再添加如start/stop等的控制脚本后，全部打包在一起的tar文件。
云计算的广义涵义是IT基础设施的交付和使用模式：用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源。这意味着，计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。云计算能够让用户按需使用资源，节省企业对IT的采购成本。随着云计算的快速发展，软件即服务SaaS（Software-as-a-Service）已经无法满足用户个性化的需求，因而引入一个能够支持各行业、各企业、各业务模式的各种应用要求的完整应用开发平台的需求就更加急迫。由此，把服务器平台或开发环境作为服务提供的商业模式—平台即服务PaaS（Platform-as-a-Service）应运而生。目前，以Google、Microsoft为代表的众多互联网公司都推出了基于云计算技术的PaaS平台，如Cloud Foundry、GAE（Google App Engine）。有了Cloud Foundry和GAE这样的PaaS平台，用户不用再为建设一个小型网站而去租用主机并选择托管商，而只需利用PaaS平台，就能创建、测试和部署应用与服务。这种方式与传统的软件开发相比，费用要低廉得多。
随着云计算在线服务模式的进一步发展，尤其是随着各种资源、服务应用和用户数据等逐渐向云计算数据中心集中，用户对服务的可用性、可靠性的要求与日俱增。但是。目前现有的工具都不能直接说明响应时间和可用性。因此，消费者对保障服务质量QoS（(Quality of Service）的期望促使他们与服务提供商进行协商，商定服务提供商对不同服务等级的质量提供相应支持和保证，这样就产生了服务等级协议SLA（Service Level Agreement）。同样地，在服务提供商与第三方提供商之间也存在这种关系。因为服务提供商为了向用户提供端到端的服务质量保障，也同样要求第三方提供商对他们提供的服务设备提供有效性可靠性的保障。这些都正在由服务等级协商SLA得到解决。然而迄今为止，关于基于PaaS的SLA研究还处于初始阶段。
从云计算用户的角度来看，SLA主要解决用户在使用云计算业务时服务安全和服务质量问题。通过与服务提供商签订SLA，用户可以清楚地了解服务提供商提供服务的资源情况、在线云服务能力情况，以及发生服务终端或违约时的赔偿等内容。而对云计算服务提供商来说，通过与用户签订云计算服务SLA，可以方便地向用户明确说明所能提供在线服务的质量等级、成本和资费等具体情况。并且，云计算服务提供商可以根据引入服务的不同变化，提供不同保证的分等级的业务，优化自身业务结构，以提高系统资源利用率。
SLA中除了包含各种服务参数及其对应的指标要求以外，还包含其他信息：如违例处理、服务等级等信息。而这些信息对于系统真正要提供的服务来说，是一些冗余信息。此外，SLA中的各种服务参数可能比较抽象，这些服务信息是为了方便用户的理解而设定的。但是在真正的系统中，可能需要某几项服务协同工作才能满足用户的某一个需求。为了解决上述问题，服务等级规范SLS（Service Level Specification）被提了出来。SLS是SLA的技术部分，描述了提供业务的技术特性。SLS的本质是一组技术参数的集合，这些参数的取值范围定量地规定了系统所能够提供给一个业务流的服务质量。
通常，SLS描述业务的一个业务元素，SLA通常分解为一个到多个SLS，比如：一个视频会议业务根据系统提供的基本服务分解成视频部分、音频部分、控制信令数据三个业务元素，并映射到不同的流量类型中享受不同的服务质量级别。一个业务包含有两个业务元素以及业务元素对应的SLS。SLA和SLS的对应关系如图1所示。
由SLA和SLS的对应关系可知，通过将SLA分解为具体的SLS，每个SLS代表着系统能够提供的一项具体服务，而具体服务的实现是通过SLS调度来保障的。所以如何能够快速高效的调度SLS就是本发明所要研究的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是在分析PaaS功能并结合SLA特性的基础上，提供一种基于云计算PaaS平台的SLS调度装置和方法，本发明能够为基于PaaS的云服务质量提供更可靠的保障：既可更好地满足用户个性化的需求，并保障用户服务质量；还能够提高资源利用率，降低业务运营成本；又能为以后的研究者提供一种可参考PaaS平台的SLS调度方法和装置。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于云计算的软件即服务PaaS（Software as a Service）平台的服务等级规范SLS（Service Level Specification）调度装置，其特征在于：该装置在不改变硬件条件的前提下，对系统资源进行调度，以便在满足用户需求的基础上，让更多用户能使用该系统或使用更少的硬件装置；并在保证用户服务质量QoS（Quality of Service）的前提下，提高资源利用率；该装置设有八个部件：服务等级协议SLA（Service Level Agreement）管理组件、SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件、SLS调度组件、接纳控制组件、调度部署组件、动态资源配置组件和系统监控组件；其中：
SLA管理组件，负责接收SLA请求，以便执行包括创建、更新、查询和删除的操作，实现SLA实例的生命周期管理；为了更细粒度地保障服务质量，该SLA管理组件还负责分解SLA，将其中分解后的技术部分交给SLS管理组件处理，并将分解得到的商务和法律文档存储于商务和法律存储与处理组件；
SLS管理组件，负责根据SLA管理组件的请求，对SLS的生命周期实现全程管理，即执行包括SLS的创建、更新、查询和删除的操作，并对SLS的管理过程执行合理调度，防止违例和提高系统的资源利用率；设有SLS创建模块和SLS维护模块；
商务和法律存储与处理组件，用于存储与处理SLA协议的商务和法律文档：负责接收由SLA管理组件发送来的请求信息，存储、更新或删除SLA的商务和法律文档，并根据请求处理包括计算财务、违例处理、提供法律保障的各种商务和法律事项，该组件还需要将存储与处理的信息与结果返回给SLA管理组件；
SLS调度组件，作为该装置的控制核心，负责根据SLS管理组件发送的请求，采用高效的调度算法对SLS实现高效调度，使SLS能被有序地接纳及部署：该SLS调度组件先调用接纳控制组件判断系统是否接纳SLS请求，若接纳，则将该SLS请求按序存储等待调度；若不接纳，则将拒绝该SLS请求的信息返回给SLS管理组件；接着调用调度部署组件对能够接纳并应该及时部署的SLS请求执行调度部署；然后调用系统监控组件获取SLS运行状态信息，并调用动态资源配置组件对SLS资源执行动态配置，以保障用户的服务质量，提高系统的资源利用率；设有四个组成部件：数据库模块、SLS任务调度模块、任务队列存储模块和SLS监控模块；
接纳控制组件，负责判断该装置是否能够接纳来自SLS调度组件发送的SLS请求：根据从系统监控组件获取的系统资源及系统提供的服务信息，分析系统所包括的数据库服务、应用框架、CPU、内存、磁盘大小和网络带宽的各种服务和资源状况，判断是否能够满足SLS申请的服务及资源需求，并将分析结果返回给SLS调度组件进行处理；
动态资源配置组件，负责分别根据系统监控组件提供的系统信息、SLS监控模块提供的SLS状态及资源使用情况信息，合理配置资源，实现资源的动态配置，并将该动态配置结果分别返回给系统监控组件和SLS监控组件；
调度部署组件，负责根据来自SLS调度组件的调度部署请求，实现和完成SLS在PaaS平台上的具体调度及部署：根据SLS任务调度模块的请求，生成相应的调度部署策略，触发执行资源的具体配置，完成SLS部署前的准备和决定SLS的部署位置，并将调度部署的确切位置及其他信息返回给SLS调度组件进行处理；
系统监控组件，负责实时监控系统运行状态并获取包括系统资源、提供的服务执行状况、是否存在异常的各种系统信息，根据接纳控制组件的请求，返回系统运行状态信息，以供后者处理；并在提取与处理其中的SLS的信息后，传递给SLS监控模块进行后续处理。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置的SLS调度方法，其特征在于，该方法包括下述操作步骤：
（1）SLA请求处理：SLA管理组件接收到SLA的创建、更新、删除或查询请求后，将该SLA分解成SLS技术部分和商务法律文档部分，并分别转交给SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件进行后续处理；
（2）SLS请求处理：SLS管理组件接收到SLS技术部分请求后，根据请求类型分为SLS创建或SLS维护两种请求，分别交由SLS创建模块和SLS维护模块处理；其中SLS维护请求又被分解为更新、删除或查询SLS三种，再分别调用SLS维护模块中的SLS更新、SLS删除或SLS查询三个单元进行处理；
（3）SLS调度：SLS调度组件接收到SLS管理组件的SLS创建或SLS维护的两种请求后，根据不同请求分别执行相应的SLS的调度处理；
（4）SLS资源动态配置：在执行SLS调度过程中，按照预留资源配置和/或按需配置的方式配置系统资源：因为SLS协议规定的服务和资源属于预留资源，应是提前约定并预留给用户的资源，但在SLS运行过程中，当需要的资源大于预留资源时，动态资源配置组件根据SLS任务需求和系统资源的实时状况为SLS任务动态分配资源，以保障用户服务质量。
在基于PaaS平台SLA的业务管理中，业务QoS需求通常是使用业务等级规范SLS描述的。SLS是用户与服务提供者之间签订的业务等级和SLA技术性能的协议或约定。它不仅定义了服务质量方面的总体特征与性能，还描述了业务期望得到的服务质量水平。而且，如何对SLS实现高效的调度，也是保障SLS功能的前提，因此本发明基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置是基于PaaS平台的SLA基础上首创研发的对SLS实现高效调度的装置，能够进一步提高系统的资源利用率并保障云服务质量，主要具有以下优点：
（1）本发明SLS调度装置是基于云计算PaaS平台架构的，与云计算PaaS平台实现了完美的结合，能共同为保障用户服务质量提供更可靠的保障。
（2）本发明SLS调度装置以SLS为单位实现调度，并且把面向用户的抽象SLA协议分解为一个到多个面向系统底层和服务提供商的具体SLS协议，并以SLS为单位处理用户需求。由于SLA是面向用户签订的协议，该协议的协定内容比较抽象，并不适用于底层系统和服务提供商提供资源及服务，不能具体地保障用户服务质量。因此，本发明装置使得系统和服务提供商能够更明确其任务和提供的服务性能，为用户提供更好的服务质量保障。
（3）本发明首次提出了基于PaaS的SLS调度方法，根据用户操作请求，分别实现SLS的合理调度，满足用户需求，并提高PaaS系统的资源利用率。
（4）本发明提供资源预留和/或按需配置两种资源配置方式。其中，预留资源是在SLA协议中签订的资源，有利于系统合理规划资源；当用户使用资源的过程中，资源需求量经常会发生动态变化，本发明装置充分考虑到这种情况，为此提供SLS监控并动态分配资源。
（5）本发明提出选择最优的节点调度部署SLS方法，是根据SLS的资源倾向、节点资源状况以及负载均衡原则实现SLS部署的最优化，以便提高各节点的资源利用率和负载均衡，同时更有利于保障用户服务质量。
（6）本发明充分考虑到系统的能力，采用接纳控制，防止过多的SLS接入到系统中，出现用户的服务质量下降的困境。
本发明基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置和方法的关键创新技术是：
本发明SLS调度装置是在PaaS平台功能的基础上，结合服务等级协议SLA并加入SLS调度，能够为基于PaaS平台的云服务质量提供更可靠的保障。为了能达到约束云服务提供商的服务，更好地满足用户个性化的需求，以及提高资源利用率，降低业务运营成本的目的。本发明提供的SLS的合理调度方法能够高效、灵活地完成接纳控制和应用调度的各种功能，在满足用户个性化服务、且确保服务质量的前提下，显著提高系统的资源使用率。此外，技术关键点为SLS调度装置能够为SLS的创建，更新、删除或查询的各种操作提供支持。
综上所述，本发明基于云计算Pass平台的SLS调度装置和方法能够实现更细粒度的面向系统的SLS调度。既能更好地满足用户个性化的需求，并保障用户服务质量，还兼顾提高资源利用率，降低业务运营成本。因此，本发明具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1是SLA和SLS的对应关系示意图。
图2是本发明基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置结构组成示意图。
图3是本发明基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置SLS调度方法的操作时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
SLA是服务提供商和用户协商确定的关于服务质量等级的协议或合同；云计算PaaS平台能够将云平台能力进行封装，并提供基于云基础设施的开发和托管环境。在SLA驱动的PaaS平台功能基础上，加入SLS调度的特性功能，用户可以在基于云计算服务提供商所提供的在线平台和环境下实现软件和应用的在线开发、测试和部署等，最终目的是保证用户服务质量的前提下提高系统的资源使用率。
首先，需要明确SLS调度的目标是提高系统的资源使用率。在硬件条件不改变的前提下，通过调度算法，既要满足用户需求，让更多的用户能够使用网络系统或使用更少的硬件设备，还需在保证用户服务质量的基础上，提高资源利用率。因此本发明的研发主题：SLS调度涉及到两方面的内容，即基于云计算PaaS平台的SLS调度装置及其SLS调度方法。
参见图1，先介绍本发明基于云计算的软件即服务PaaS平台的服务等级规范SLS调度装置的结构组成：由下述八个部件：SLA管理组件、SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件、SLS调度组件、接纳控制组件、调度部署组件、动态资源配置组件和系统监控组件所组成。下面分别介绍这些部件的功能如下：
（1）SLA管理组件：主要负责接收SLA请求，以便执行包括创建、更新、查询和删除的操作，实现SLA实例的生命周期管理；其次，为了更细粒度地保障服务质量，该SLA管理组件还负责分解SLA，将其中分解后的技术部分交给SLS管理组件处理，并将分解得到的商务和法律文档存储于商务和法律存储与处理组件。
（2）SLS管理组件：负责根据SLA管理组件的请求，对SLS的生命周期实现全程管理，即执行包括SLS的创建、更新、查询和删除的操作，并对SLS的管理过程执行合理调度，防止违例和提高系统的资源利用率。设有SLS创建模块和SLS维护模块。这两个模块的功能如下：
SLS创建模块的功能是根据SLA管理组件的SLS创建请求，调用SLS调度组件创建相应的SLS，并给SLA管理组件返回SLS创建成功或失败的信息。因为SLS调度的合理性与系统性能，SLS的创建请求处理结果分为两种：允许或拒绝，根据SLS调度情况完成或拒绝SLS的创建后，SLS调度组件给SLS创建模块返回相应的完成或拒绝信息。
SLS维护模块是根据SLA管理组件发送的、包括SLS更新、删除或查询的请求执行相应的SLS更新、删除或查询的维护操作；设有下述三个组成单元：
更新单元：接收由SLA管理组件发送的SLS更新请求后，处理SLS协议的变更，并防止由于SLS变更造成的违例，确保服务质量。操作时，首先调用SLS创建模块创建的新SLS，并调用删除单元删除原SLS，然后由更新单元向SLA管理组件发送SLS更新成功信息，完成SLS更新处理。当SLS创建模块或删除单元调用的SLS调度组件不允许变更SLS时，更新单元将拒绝信息返回给SLA管理组件进行处理。
删除单元：在用户或系统取消、结束SLA协议或不需要使用某项SLS服务时，该删除单元接收到SLA管理组件的删除请求，调用SLS调度组件删除对应的SLS协议，并回收该项服务所使用的各种资源。且在删除SLS成功时，给SLA管理组件返回删除成功信息，并更改账户状态信息，再通知停止计费。若SLS删除失败时，则给SLA管理组件返回删除失败信息，让其执行后续处理。
查询单元：负责根据来自SLA管理组件的请求和信息，调用SLS调度组件查询当前自己使用的SLS服务以及查询每项服务的相关参数。
（3）商务和法律存储与处理组件：用于存储与处理SLA协议的商务和法律文档：负责接收由SLA管理组件发送来的请求信息，存储、更新或删除SLA的商务和法律文档，并根据请求处理包括计算财务、违例处理、提供法律保障的各种商务和法律事项，该组件还需要将存储与处理的信息与结果返回给SLA管理组件处理。
（4）SLS调度组件：作为该装置的控制核心，负责根据SLS管理组件发送的请求，采用高效的调度算法对SLS实现高效调度，使SLS能被有序地接纳及部署：该SLS调度组件先调用接纳控制组件判断系统是否接纳SLS请求，若接纳，则将该SLS请求按序存储等待调度；若不接纳，则将拒绝该SLS请求的信息返回给SLS管理组件。接着调用调度部署组件对能够接纳并应该及时部署的SLS请求执行调度部署；然后调用系统监控组件获取SLS运行状态信息，并调用动态资源配置组件对SLS资源执行动态配置，以保障用户的服务质量，提高系统的资源利用率。设有四个组件：数据库模块、SLS任务调度模块、任务队列存储模块和SLS监控模块，这些模块的功能分别说明如下：
SLS任务调度模块，负责根据SLS管理组件发送的SLS请求，调用接纳控制组件判断是否接纳SLS任务，并在允许接纳时，按照执行时间将该SLS任务存储于数据库模块中；然后，周期查询数据库模块，取出每个周期内准备执行的任务后，将其放到任务队列存储模块中；同时，该SLS任务调度模块从任务队列中周期选取需要执行的任务，按照设定顺序调用调度部署组件对其执行部署操作。该设定顺序是以时间顺序为主，且执行时间相同的任务是按照先来先服务的方式、对截止期敏感的任务优先服务的方式进行调度部署。
数据库模块，负责接收SLS任务调度模块下发的任务集，并按照时间顺序存储该任务集，且该任务集中的每个任务都是经由接纳控制组件允许接纳的。
任务队列存储模块，负责接收由SLS调度模块发送的SLS任务请求，并按照调度顺序以队列形式存储这些任务。该任务队列按照SLS任务调度模块指令周期地将队列中的任务输送到SLS任务调度模块进行后续部署。
SLS监控模块，负责获取来自系统监控组件提取与处理过的SLS状态信息，用于监控SLS运行情况，并把包括SLS任务的资源使用状况与SLS运行状态的各种信息发送给动态资源配置组件进行处理。
（5）接纳控制组件，负责判断该装置是否能够接纳来自SLS调度组件发送的SLS请求：根据从系统监控组件获取的系统资源及系统提供的服务等相关信息，同时分析系统所包括的数据库服务、应用框架、CPU、内存、磁盘大小和网络带宽的各种服务和资源状况，判断是否能够满足SLS申请的服务及资源需求，并将分析结果返回给SLS调度组件进行处理。
（6）动态资源配置组件，负责分别根据系统监控组件提供的系统信息、SLS监控模块提供的SLS状态及资源使用情况等信息，合理配置资源，实现资源的动态配置，并将该动态配置结果分别返回给系统监控组件和SLS监控组件。
（7）调度部署组件，负责根据来自SLS调度组件的调度部署请求，实现和完成SLS在PaaS平台上的具体调度及部署：根据SLS任务调度模块的请求，生成相应的调度部署策略，触发执行资源的具体配置，完成SLS部署前的准备和决定SLS的部署位置，并将调度部署的确切位置及其他信息返回给SLS调度组件进行处理。
（8）系统监控组件，负责实时监控系统运行状态并获取包括系统资源、提供的服务执行状况、是否存在异常的各种系统信息，根据接纳控制组件的请求，返回系统运行状态信息，以供后者处理；并在提取与处理其中的SLS的信息后，传递给SLS监控模块进行后续处理。
本发明还提供了一种基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置的SLS调度方法，该方法包括下述操作步骤：
步骤1，SLA请求处理：SLA管理组件接收到SLA的创建、更新、删除或查询请求后，将该SLA分解成SLS技术部分和商务法律文档部分，并分别转交给SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件进行后续处理。
步骤2，SLS请求处理：SLS管理组件接收到SLS技术部分请求后，根据请求类型分为SLS创建或SLS维护两种，分别交由SLS创建模块和SLS维护模块处理；其中SLS维护请求又被分解为更新、删除或查询SLS三种，再分别调用SLS维护模块中的SLS更新、SLS删除或SLS查询三个单元进行处理。
步骤3，SLS调度：SLS调度组件接收到SLS管理组件的SLS创建或SLS维护的两种请求后，根据两种不同请求分别执行相应的SLS的调度处理。
其中，SLS调度组件接收到SLS创建请求时，执行的SLS调度操作如下（参见图3所示）：
（31）SLS调度组件接收到SLS管理组件发送的SLS调度请求后，触发SLS任务调度模块调用接纳控制组件，接纳控制组件再调用系统监控组件获取系统与服务信息后，根据系统实时状况分析该SLS请求信息，并返回是否接纳该SLS请求。若系统接纳该SLS请求，则执行后续操作；若系统不接纳该SLS请求，则将向SLS管理组件返回拒绝信息，结束该操作流程。
（32）SLS任务调度模块将该SLS任务按照时间先后顺序存储到SLS调度组件的数据库模块中。
（33）SLS任务调度模块启动第1定时器，按照数据库模块设定的轮询时间粒度T1（如0.1～1小时）轮询数据库，周期地提取在未来T1时间段内应该下发与执行的任务。
（34）SLS任务调度模块将步骤（33）所提取的任务按照时间顺序以队列形式存放到任务队列存储模块中。
（35）SLS任务调度模块启动第2定时器，以设定时间T2（如2～10秒）为周期从任务队列存储模块中提取到期需要执行的SLS任务。
（36）SLS任务调度模块提取需要执行的SLS任务后，调用调度部署组件分配资源与服务。调度部署组件按照预先设定的调度部署策略，选取最优的位置或资源节点对任务进行调度部署：先根据SLS请求的资源倾向对SLS请求进行分类，并根据资源偏重对各个资源节点进行分类，再依据负载均衡和资源倾向符合度选择最优的位置或资源节点。且在完成部署后，给SLS任务调度模块返回包括部署位置、资源分配和服务情况的SLS任务部署结果信息。若部署失败，则给SLS任务调度模块返回部署失败信息，以供SLS任务调度模块根据失败信息重新部署，或者返回失败报错信息。
在步骤3中，SLS调度组件接收到SLS维护请求中的删除请求时，执行的SLS调度操作包括下列内容：
若该SLS已部署，则SLS任务调度模块通知调度部署组件停止所有服务、同时保存所有数据、回收SLS使用的各类资源、更改账户状态信息，并记录时间及资源使用量和停止计费操作。
若该SLS尚未部署，即该SLS还存储于任务队列存储模块或数据库模块时，则SLS任务调度模块直接从所述两种模块中删除对应的SLS任务，并释放所有预留资源及服务；商务和法律存储与处理组件计算资源使用费用及其违例情况后，删除SLS协议；若SLS不允许删除，发生包括服务无法终止、数据没有成功保存、或未成功回收资源的情况时，调度部署组件就给SLS调度组件返回相应的失败信息。
在步骤3中，SLS调度组件接收到SLS维护请求中的更新请求时，执行的SLS调度操作包括下列内容：
若该SLS已经部署，则先创建新的SLS，然后将数据服务移植到新的SLS上执行后，再停止原SLS的运行，并收回原有的资源，以使用户的服务质量不发生大的抖动。否则，若在新的SLS服务未启动前，就收回原SLS服务所使用资源，可能造成用户在一段时间内无法获取正常的SLS服务，甚至发生SLA违例情况。
若该SLS尚未部署，即该SLS还存储于任务队列存储模块或数据库模块时，则由接纳控制组件判断是否允许更新修改，若允许更新，就直接修改队列或数据库中的信息；若不允许更新，则拒绝更新修改请求。
在步骤3中，SLS调度组件接收到SLS维护请求中的查询请求时，执行的SLS调度操作包括下列内容：
若该SLS还没有在任务队列或数据库中运行时，需要经由SLS任务调度模块从数据库模块或任务队列中获取相关信息；
若该SLS已经运行，则SLS任务调度模块直接从调度部署组件中获取该SLS相关信息并返回；以保障用户能够随时查询当前自己使用的SLS服务，以及每项服务的相关实时参数。
步骤4，SLS资源动态配置：在执行SLS任务调度过程中，按照预留资源配置和/或按需配置的两种方式配置系统资源：因为SLS协议规定的服务和资源属于预留资源，应是提前约定并预留给用户的资源。但在SLS运行过程中，当需要的资源大于预留资源时，动态资源配置组件根据SLS任务需求和系统资源的实时状况为SLS任务动态分配资源，以保障用户服务质量。当然，SLS动态配置的资源是在系统允许的情况下才能完成，若系统没有可调配的资源，动态资源配置组件也将无法为SLS动态扩展资源，并且这两种资源配置方式的收费机制有所不同。
在SLS运行过程中，由SLS监控模块负责调用系统监控组件获取SLS运行信息来监控其运行：一旦检测到SLS任务发生异常时，SLS监控模块发出告警，并要求用户或系统管理员及时处理。若检测到SLS任务运行过程中的需求发生变化时，则调用动态资源配置组件，并根据系统监控组件获取的系统实时状态，在系统允许的情况下动态地按需扩充或回收资源，若系统不允许给SLS动态配置资源，则返回信息给SLS任务调度模块进行后续处理。
通过上述流程，完成云计算PaaS平台的SLS调度方法，也就是给用户提供一个具有高可用性、高可靠性、可扩展性的云计算PaaS平台。
本发明已经进行了多次仿真实施试验，实施例是将本发明SLS调度装置及其调度方法应用到云计算PaaS平台——Cloud Foundry中，实现一个基于CloudFoundry的SLS调度装置和方法。
本发明实施例使用postgreSQL作为数据库，并按照SLS需要执行的时间段存储允许执行的SLS任务；设定第一定时器的周期T1=10min：即每10分钟轮询一次数据库，取出未来10分钟要执行的任务，并把任务按照时间顺序存放任务队列中。设定第二定时器的周期T2=2S，即每2秒从任务队列中取出到期需要执行的SLS任务。任务部署的顺序规则：主要按照执行期顺序执行，对于相同执行期的任务就根据先来先服务和截止期敏感服务优先的原则调度部署。在Cloud Foundry中是由DEA节点负责提供SLS运行时的各种资源及服务，即SLS实际部署在DEA节点上。
调度部署SLS任务的具体策略是：调度部署组件先查询各个可以提供资源的DEA节点，从其中筛选出可以满足并接纳该SLS部署的节点，然后根据SLS的请求资源类型选取最适合的DEA部署该SLS。当有SLS请求对计算处理能力有更多需求和严格要求时，则调度部署组件会将该SLS请求部署到CPU资源较多的DEA节点上，以保障SLS对计算处理的需求。
SLS请求接入系统之前，进行接纳控制检测：只有当满足接纳控制策略的SLS请求才被允许接入系统。该接纳控制策略是按照时间及需求资源量来制定的，以保证用户获取稳定的服务。具体接纳策略如下：首先，判断系统是否支持该SLS请求的服务和编程框架等，若Cloud Foundry不能满足所有的请求服务和编程框架，就返回拒绝信息或要求用户自己打包SLS请求中系统不支持的服务和编程框架。然后查询请求的时间段内所有的DEA节点资源规划情况，寻找满足SLS请求的DEA节点。若存在这样的DEA节点返回允许接纳，若所有DEA节点都无法接纳则拒绝该SLS请求。
本发明的实施例试验是成功的，实现了发明目的。
Claims (10)
1.一种基于云计算的软件即服务PaaS（Software as a Service）平台的服务等级规范SLS（Service Level Specification）调度装置，其特征在于：该装置是在不改变硬件条件的前提下，对系统资源进行调度，以便在满足用户需求的基础上，让更多用户能够使用该系统或使用更少的硬件装置；并在保证用户服务质量QoS（Quality of Service）的前提下，提高资源利用率；该装置设有八个部件：服务等级协议SLA（Service Level Agreement）管理组件、SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件、SLS调度组件、接纳控制组件、调度部署组件、动态资源配置组件和系统监控组件；其中：
SLA管理组件，负责接收SLA请求，以便执行包括创建、更新、查询和删除的操作，实现SLA实例的生命周期管理；为了更细粒度地保障服务质量，该SLA管理组件还负责分解SLA，将其中分解后的技术部分交给SLS管理组件处理，并将分解得到的商务和法律文档存储于商务和法律存储与处理组件；
SLS管理组件，负责根据SLA管理组件的请求，对SLS的生命周期实现全程管理，即执行包括SLS的创建、更新、查询和删除的操作，并对SLS的管理过程执行合理调度，防止违例和提高系统的资源利用率；设有SLS创建模块和SLS维护模块；
商务和法律存储与处理组件，用于存储与处理SLA协议的商务和法律文档：负责接收由SLA管理组件发送来的请求信息，存储、更新或删除SLA的商务和法律文档，并根据请求处理包括计算财务、违例处理、提供法律保障的各种商务和法律事项，该组件还需要将存储与处理的信息与结果返回给SLA管理组件；
SLS调度组件，作为该装置的控制核心，负责根据SLS管理组件发送的请求，采用高效的调度算法对SLS实现高效调度，使SLS能被有序地接纳及部署：该SLS调度组件先调用接纳控制组件判断系统是否接纳SLS请求，若接纳，则将该SLS请求按序存储等待调度；若不接纳，则将拒绝该SLS请求的信息返回给SLS管理组件；接着调用调度部署组件对能够接纳并应该及时部署的SLS请求执行调度部署；然后调用系统监控组件获取SLS运行状态信息，并调用动态资源配置组件对SLS资源执行动态配置，以保障用户的服务质量，提高系统的资源利用率；设有四个组成部件：数据库模块、SLS任务调度模块、任务队列存储模块和SLS监控模块；
接纳控制组件，负责判断该装置是否能够接纳来自SLS调度组件发送的SLS请求：根据从系统监控组件获取的系统资源及系统提供的服务信息，分析系统所包括的数据库服务、应用框架、CPU、内存、磁盘大小和网络带宽的各种服务和资源状况，判断是否能够满足SLS申请的服务及资源需求，并将分析结果返回给SLS调度组件进行处理；
动态资源配置组件，负责分别根据系统监控组件提供的系统信息、SLS监控模块提供的SLS状态及资源使用情况信息，合理配置资源，实现资源的动态配置，并将该动态配置结果分别返回给系统监控组件和SLS监控组件；
调度部署组件，负责根据来自SLS调度组件的调度部署请求，实现和完成SLS在PaaS平台上的具体调度及部署：根据SLS任务调度模块的请求，生成相应的调度部署策略，触发执行资源的具体配置，完成SLS部署前的准备和决定SLS的部署位置，并将调度部署的确切位置及其他信息返回给SLS调度组件进行处理；
系统监控组件，负责实时监控系统运行状态并获取包括系统资源、提供的服务执行状况、是否存在异常的各种系统信息，根据接纳控制组件的请求，返回系统运行状态信息，以供后者处理；并在提取与处理其中的SLS的信息后，传递给SLS监控模块进行后续处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述SLS管理组件的各个模块的功能如下：
SLS创建模块，负责根据SLA管理组件的SLS创建请求调用SLS调度组件创建相应的SLS，并给SLA管理组件返回SLS创建成功或失败的信息；因SLS调度的合理性与系统性能，SLS的创建请求处理结果分为两种：允许或拒绝，根据SLS调度情况完成或拒绝SLS的创建后，SLS调度组件给SLS创建模块返回相应的完成或拒绝信息；
SLS维护模块，负责根据SLA管理组件发送的包括SLS更新、删除或查询的请求执行相应的SLS更新、删除或查询的维护操作；设有下述三个组成单元：
更新单元，接收由SLA管理组件发送的SLS更新请求后，处理SLS协议的变更，并防止由于SLS变更造成的违例，确保服务质量；操作时，先调用SLS创建模块创建的新SLS，并调用删除单元删除原SLS，然后由更新单元向SLA管理组件发送SLS更新成功信息，完成SLS更新处理；当SLS创建模块或删除单元调用的SLS调度组件不允许变更SLS时，更新单元将拒绝信息返回给SLA管理组件进行处理；
删除单元，在用户或系统取消、结束SLA协议或不需要使用某项SLS服务时，该删除单元接收到SLA管理组件的删除请求，调用SLS调度组件删除对应的SLS协议，并回收该项服务所使用的各种资源；且在删除SLS成功时，给SLA管理组件返回删除成功信息，并更改账户状态信息，再通知停止计费；若SLS删除失败时，则给SLA管理组件返回删除失败信息，让其执行后续处理；
查询单元，负责根据来自SLA管理组件的请求和信息，调用SLS调度组件查询当前自己使用的SLS服务以及查询每项服务的相关参数。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述SLS调度组件的各个模块的功能如下：
SLS任务调度模块，负责根据SLS管理组件发送的SLS请求，调用接纳控制组件判断是否接纳SLS任务，并在允许接纳时，按照执行时间将该SLS任务存储于数据库模块中；然后，周期查询数据库模块，取出每个周期内准备执行的任务后，将其放到任务队列存储模块中；同时，该SLS任务调度模块从任务队列中周期选取需要执行的任务，按照设定顺序调用调度部署组件对其执行部署操作；所述设定顺序是以时间顺序为主，且执行时间相同的任务是按照先来先服务的方式、对截止期敏感的任务优先服务的方式进行调度部署；
数据库模块，负责接收SLS任务调度模块下发的任务集，并按照时间顺序存储该任务集，且该任务集中的每个任务都是经由接纳控制组件允许接纳的；
任务队列存储模块，负责接收由SLS调度模块发送的SLS任务请求，并按照调度顺序以队列形式存储这些任务；该任务队列按照SLS任务调度模块指令周期地将队列中的任务输送到SLS任务调度模块进行后续部署；
SLS监控模块，负责获取来自系统监控组件提取与处理过的SLS状态信息，用于监控SLS运行情况，并把包括SLS任务的资源使用状况与SLS运行状态的各种信息发送给动态资源配置组件进行处理。
4.一种如权利要求1所述的基于云计算的PaaS平台的SLS调度装置的SLS调度方法，其特征在于，该方法包括下述操作步骤：
（1）SLA请求处理：SLA管理组件接收到SLA的创建、更新、删除或查询请求后，将该SLA分解成SLS技术部分和商务法律文档部分，并分别转交给SLS管理组件、商务和法律存储与处理组件进行后续处理；
（2）SLS请求处理：SLS管理组件接收到SLS技术部分请求后，根据请求类型分为SLS创建或SLS维护两种请求，分别交由SLS创建模块和SLS维护模块处理；其中SLS维护请求又被分解为更新、删除或查询SLS三种，再分别调用SLS维护模块中的SLS更新、SLS删除或SLS查询三个单元进行处理；
（3）SLS调度：SLS调度组件接收到SLS管理组件的SLS创建或SLS维护的两种请求后，根据不同请求分别执行相应的SLS的调度处理；
（4）SLS资源动态配置：在执行SLS调度过程中，按照预留资源配置和/或按需配置的方式配置系统资源：因为SLS协议规定的服务和资源属于预留资源，应是提前约定并预留给用户的资源，但在SLS运行过程中，当需要的资源大于预留资源时，动态资源配置组件根据SLS任务需求和系统资源的实时状况为SLS任务动态分配资源，以保障用户服务质量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，SLS调度组件接收到SLS创建请求时，执行的SLS的调度操作包括下列内容：
（31）SLS调度组件接收到SLS管理组件发送的SLS调度请求后，触发SLS任务调度模块调用接纳控制组件，接纳控制组件再调用系统监控组件获取系统与服务信息后，根据系统实时状况分析该SLS请求信息并返回是否接纳该SLS请求；若系统接纳该SLS请求，则执行后续操作；若系统不接纳该SLS请求，则将向SLS管理组件返回拒绝信息，结束该操作流程；
（32）SLS任务调度模块将该SLS任务按照时间先后顺序存储到SLS调度组件的数据库模块中；
（33）SLS任务调度模块启动第1定时器，按照数据库模块设定的轮询时间粒度T1轮询数据库，周期提取在未来T1时间段内应该下发与执行的任务；
（34）SLS任务调度模块将步骤（33）所提取的任务按照时间顺序以队列形式存放到任务队列存储模块中；
（35）SLS任务调度模块启动第2定时器，以设定时间T2为周期从任务队列提取到期需要执行的SLS任务；
（36）SLS任务调度模块提取需要执行的SLS任务后，调用调度部署组件分配资源与服务；调用调度部署组件按照预先设定的调度部署策略，选取最优的位置或资源节点对任务进行调度部署：先根据SLS请求的资源倾向对SLS请求进行分类，并根据资源偏重对各个资源节点进行分类，再依据负载均衡和资源倾向符合度选择最优的位置或资源节点；完成部署后，给SLS任务调度模块返回包括部署位置、资源分配和服务情况的SLS任务部署结果信息；若部署失败，则给SLS任务调度模块返回部署失败信息，以供SLS任务调度模块根据失败信息重新部署，或者返回失败报错信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤（33）中的第1定时器的T1为0.1～1小时，所述步骤（35）中的第2定时器的T2为2～10秒。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，SLS调度组件接收到SLS维护请求中的删除请求时，执行的SLS调度操作包括下列内容：
若该SLS已部署，则SLS任务调度模块通知调度部署组件停止所有服务、同时保存所有数据、回收SLS使用的各类资源、更改账户状态信息，并记录时间及资源使用量和停止计费操作；
若该SLS尚未部署，即该SLS还存储于任务队列存储模块或数据库模块时，则SLS任务调度模块直接从所述两种模块中删除对应的SLS任务，并释放所有预留资源及服务；商务和法律存储与处理组件计算资源使用费用及其违例情况后，删除SLS协议；若SLS不允许删除，发生包括服务无法终止、数据没有成功保存、或未成功回收资源的情况时，调度部署组件给SLS调度组件返回相应的失败信息。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，SLS调度组件接收到SLS维护请求中的更新请求时，执行的SLS调度操作包括下列内容：
若该SLS已经部署，则先创建新的SLS，然后将数据服务移植到新的SLS上执行后，再停止原SLS的运行，并收回原有的资源，以使用户的服务质量不发生大的抖动；否则，若在新的SLS服务未启动前，就收回原SLS服务所使用资源，可能造成用户在一段时间内无法获取正常的SLS服务，甚至发生SLA违例情况；
若该SLS尚未部署，即该SLS还存储于任务队列存储模块或数据库模块时，则由接纳控制组件判断是否允许更新修改，若允许更新，就直接修改队列或数据库中的信息；若不允许更新，则拒绝更新修改请求。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，SLS调度组件接收到SLS维护请求中的查询请求时，执行的SLS调度操作包括下列内容：
若该SLS还没有在任务队列或数据库中运行时，需要经由SLS任务调度模块从数据库模块或任务队列中获取相关信息；
若该SLS已经运行，则SLS任务调度模块直接从调度部署模块中获取该SLS相关信息并返回；以保障用户能够随时查询当前自己使用的SLS服务，以及每项服务的相关实时参数。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤（4）包括下列操作内容：
在SLS任务运行过程中，由SLS监控模块负责调用系统监控组件获取SLS运行信息来监控其运行情况：一旦检测到SLS任务发生异常时，SLS监控模块发出告警，并要求用户或系统管理员及时处理；若检测到SLS任务运行过程中的需求发生变化时，则调用动态资源配置组件，并根据系统监控组件获取的系统实时状态，动态地按需扩充或回收资源；但该SLS动态配置的资源必须是在系统资源空闲、且能够被调度时执行的，若系统没有可调配的资源，动态资源配置组件就无法为SLS动态扩展资源；并且，这种方式所配置的资源的收费机制不同于SLA协议申请的预留资源的收费机制，动态扩展的资源费用高。
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