CN104410699A - 一种开放式云计算资源管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种开放式云计算资源管理方法及系统，涉及云计算领域，包括一个管理中心和多台客户机，资源提供者将接入互联网的客户机的部分资源共享给管理中心，用户向管理中心提交使用虚拟机的请求，请求中携带用户需求信息，管理中心挑选满足用户需求的客户机，并在该客户机中为该用户创建虚拟机，用户使用后，向管理中心提交关闭虚拟机的请求，管理中心关闭该虚拟机；其中，所述管理中心承担对互联网中多个客户机的管理任务，用户是计算资源的最终使用者，客户机是资源提供者在管理中心上登记注册的PC机。本发明利用互联网用户计算资源作为资源池，减少相关设备，降低能耗，构建低成本的新型云计算系统。

Description

一种开放式云计算资源管理方法及系统
技术领域
本发明涉及云计算领域，具体来讲是一种开放式云计算资源管理方法及系统。
背景技术
云计算是一种计算服务的交付和使用模式，在这种模式下，用户不再受限于物理的计算和存储资源，而是通过网络，以按需的方式和易扩展的方式获得计算服务。目前主流的云计算模式，是云计算服务商通过自己建设数据中心(IDC)或租赁通信运营商的数据中心(IDC)，向互联网用户提供虚拟机。这种云计算系统是一种封闭的系统，其所有计算和存储资源都封闭于数据中心内部。
这样的系统不足之处在于：云计算的规模受到数据中心规模的限制，为了满足用户不断增长的计算资源需求，云计算提供商只能不断扩大数据中心的规模，增加数据中心的设备；并且，随着数据中心规模的不断扩大，过多的设备将带来巨大的能耗；这些都极大地增加了云计算服务的成本。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种开放式云计算资源管理方法及系统，利用互联网用户计算资源作为资源池，减少相关设备，降低能耗，构建低成本的新型云计算系统。
为达到以上目的，本发明提供一种开放式云计算资源管理方法，资源提供者将接入互联网的客户机的部分资源共享给管理中心，用户向管理中心提交使用虚拟机的请求，请求中携带用户需求信息，管理中心挑选满足用户需求的客户机，并在该客户机中为该用户创建虚拟机，用户使用后，向管理中心提交关闭虚拟机的请求，管理中心关闭该虚拟机；其中，所述管理中心承担对互联网中多个客户机的管理任务，用户是计算资源的最终使用者，客户机是资源提供者在管理中心上登记注册的PC机。
在上述技术方案的基础上，管理中心挑选满足用户需求的客户机，具体为，首先剔除当前互联网离线和健康度异常的客户机，其次剔除CPU频率、共享的CPU核数中当前可用的核数、共享的内存中当前可用的大小、共享的磁盘中当前可用的大小这四个指标中任意一个不满足用户需求的客户机，再次，剔除当前无可用公网IP的客户机；在剩余的客户机中，选择与用户相同网络运营商且地理位置最近的客户机。
在上述技术方案的基础上，所述管理中心通过心跳信息检测每个客户机的健康度，统计最近一段时间内客户机在线总时长和离线次数，当在线总时长超过预设值，且离线次数低于固定值时，视为健康度正常。
在上述技术方案的基础上，客户机收到管理中心下发的创建虚拟机请求后，先检测是否已下载所需操作系统镜像，若是，则创建该镜像的虚拟机；若否，从管理中心下载该操作系统镜像，完成后再创建该镜像的虚拟机。
本发明还提供一种开放式云计算资源管理系统，包括一个管理中心和多台客户机，管理中心负责对客户机登记注册，管理客户机的资源，评估客户机的健康度，并根据用户需求，选择合适的客户机创建虚拟机，或者关闭已创建的虚拟机；客户机接收并执行管理中心发来的虚拟机创建和关闭指令，并收集客户机和虚拟机的状态信息上报给管理中心。
在上述技术方案的基础上，所述管理中心包括注册模块、客户机管理模块和调度模块，注册模块用于注册登记客户机；客户机管理模块维护一张客户机信息表，存储各客户机信息，并根据客户机信息的变更更新客户机信息表；调度模块负责处理客户机申请创建和关闭虚拟机的请求，并匹配到合适的客户机中执行。
在上述技术方案的基础上，所述管理中心包括镜像模块，用于客户机下载各种虚拟机操作系统镜像。
在上述技术方案的基础上，所述客户机包括虚拟机操作模块、虚拟机监测模块、客户机监测模块，虚拟机操作模块用于执行各项虚拟机操作指令；虚拟机监测模块用于周期性检查客户机基本信息，若发生变化，则上报管理中心；客户机监测模块用于实施监测客户机上各虚拟机的运行情况，并发送给管理中心。
在上述技术方案的基础上，所述管理中心和客户机均包括通信模块，用于双方发送或接收各种指令。
在上述技术方案的基础上，所述管理中心还包括用户访问模块和计费模块，用户访问模块用于为用户提供访问接口，计费模块用于根据用户使用虚拟机的配置和时长向用户收费，根据资源提供者提供资源的大小和被使用情况向资源提供者付费。
本发明的有益效果在于：改变了传统的将计算资源集中于云计算数据中心的封闭型模式，将计算资源分散到互联网用户中，统一收集和协调互联网中用户分享的计算资源，从而形成一个几乎可以无限扩展的开放式云计算资源池。云计算的用户通过本发明开放式云计算资源管理方法及系统，可以方便的找到适合自己所需的虚拟机，而不用关心它运行在什么地方。本发明节省了数据中心建设的巨大开支，降低数据中心设备的总体能耗，非常适合数据分析需求和计算量大的用户需求。
附图说明
图1为本发明开放式云计算资源管理系统的示意图；
图2为本发明实施例资源提供者注册登记客户机的流程；
图3为本发明实施例用户申请创建虚拟机的流程；
图4为本发明实施例用户申请关闭虚拟机的流程。
附图标记：
1-管理中心，11-注册模块，12-客户机管理模块，13-调度模块，14-镜像模块，15-第一通信模块，16-用户访问模块，17-计费模块，18-系统管理模块；
2-客户机，21-虚拟机操作模块，22-虚拟机监测模块，23-客户机监测模块，24-第二通信模块。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明开放式云计算资源管理方法为，资源提供者将客户机的部分资源共享给管理中心，用户向管理中心提交使用虚拟机的请求，请求中携带用户需求信息，管理中心挑选满足用户需求的客户机，并在该客户机中为该用户创建虚拟机；用户使用后，向管理中心提交关闭虚拟机的请求，管理中心关闭该虚拟机。其中，提交使用虚拟机请求的用户是计算资源的最终使用者。资源提供者是将接入互联网的PC机的部分CPU、内存和磁盘资源共享出来的互联网用户，资源提供者提供的PC机在管理中心上登记注册后定义为客户机，众多资源提供者的客户机在一起，构成了互联网的开放式计算资源池。所述管理中心承担对互联网中多个客户机的管理任务，负责登记注册客户机，以及管理客户机及客户机中共享的计算资源，监测客户机的在线状态，接收用户申请创建和关闭虚拟机的请求，特别的，在商用环境下，管理中心还负责按照一定的规则向消费者收费，向提供者付费。
如图1所示，本发明开放式云计算资源管理系统，包括一个管理中心1和多台客户机2，管理中心担任管理者的角色，负责对客户机2登记注册，对客户机2在线状态、共享的CPU、内存、磁盘、公网IP等资源进行管理；通过计算客户机2在线时长和离线次数评估客户机的健康度。并根据用户需求(所需操作系统、CPU核数、内存大小、磁盘大小)，提供各种操作系统镜像(Linux、Windows)下载，选择合适的客户机2创建虚拟机或者关闭已创建的虚拟机。客户机2接收并执行管理中心1发来的虚拟机创建和关闭指令，并收集客户机2和虚拟机的状态信息上报给管理中心1。
如图1所示，具体的，管理中心1包括注册模块11、客户机管理模块12和调度模块13，注册模块11用于注册登记客户机2，资源提供者通过注册模块11向管理中心1注册登记自己的PC机作为客户机2，根据自己PC机的配置和日常使用需求，评估可共享出来的计算资源，藉由注册模块11向管理中心1提交可共享的CPU核数、内存大小、磁盘大小、可用公网IP列表等。
客户机管理模块12负责管理所有客户机2，维护一张客户机信息表，通过数据库持久化存储各客户机2的如下信息：MAC地址、IP地址、Host名称、CPU型号、共享的CPU核数总数、共享的CPU核数中当前可用的核数、共享的内存大小、共享的内存中当前可用的大小、共享的磁盘大小、共享的磁盘中当前可用的大小、共享的公网IP列表、共享的公网IP列表中已占用的IP、客户机当前是否在线、客户机的健康度，客户机管理模块12通过与客户机2之间的心跳信息监测每个客户机2的健康度。所述健康度的统计方式为：统计最近一段时间内客户机2在线总时长L和离线次数D，当在线总时长L超过预设值，且离线次数D低于固定值时，视为健康度正常，反之，标记为健康度异常。本实施例中，统计时间为最近30分钟，当且仅当线总时长L大于28、离线次数D小于3时，视为客户机2的健康度正常。当客户机2中创建一个虚拟机后，客户机管理模块12将共享的CPU核数、内存大小、磁盘大小、公网IP中减去该虚拟机已占用的部分，并更新客户机信息表；每当客户机2中关闭一个虚拟机，客户机管理模块12将共享的CPU核数、内存大小、磁盘大小、公网IP中恢复该虚拟机已占用的部分，并更新客户机信息表。
调度模块13负责处理用户申请创建和关闭虚拟机的请求，并匹配到合适的客户机2中进行指令执行。所述管理中心1还包括镜像模块14，是云计算系统的操作系统镜像中心仓库，用于客户机2通过FTP协议，由此下载各种虚拟机操作系统(Linux、Windows)镜像。
进一步的，管理中心1还包括第一通信模块15和系统管理模块18，第一通信模块15负责通过Webservice协议向客户机2发送各种指令，并接收客户机2发来的指令执行反馈。系统管理模块18用于为管理者提供云计算系统的管理接口，管理者根据该接口查看当前云计算系统的工作状况、查询系统日志及处理系统异常。
管理中心1还提供用户访问模块16和计费模块17，用户访问模块16用于为用户提供访问接口，用户通过用户访问模块16的GUI界面，申请创建和关闭虚拟机。计费模块17是可选模块，根据用户使用虚拟机的配置和时长向用户收费，根据资源提供者提供资源的大小和被使用情况向资源提供者付费。
所述每台客户机2均包括虚拟机操作模块21、虚拟机监测模块22、客户机监测模块23和第二通信模块24，第二通信模块24负责接收管理中心1中第一通信模块15发来的基于Webservice协议格式的指令，这些指令主要包括：更新客户机状态、创建虚拟机、终止虚拟机、更新虚拟机运行状态。虚拟机操作模块21用于执行各项虚拟机操作指令，对于创建虚拟机指令，先检测是否已下载所需操作系统镜像，若是，立即通过libvirt接口创建该镜像的虚拟机；若否，先从管理中心1的镜像模块14下载该操作系统镜像，下载完成后再创建该镜像的虚拟机。对于关闭虚拟机指令，虚拟机操作模块21通过libvirt接口关闭虚拟机，关闭完成后通过第二通信模块24给管理中心1应答。
虚拟机监测模块22用于周期性检查客户机基本信息(IP地址、Host名称、CPU型号和频率)，若发生变化，则通过第二通信模块24发送Webservice协议消息，通知管理中心1的客户机管理模块12更新客户机信息表。
客户机监测模块23用于实施监测客户机2上各虚拟机的运行情况(包括虚拟机CPU利用率、虚拟机内存使用情况、虚拟机磁盘IO、虚拟机网络吞吐量)，将搜集到的信息通过第二通信模块24发送Webservice协议消息给管理中心1。
如图1和图2所示，使用中，资源提供者注册登记客户机2的流程如下：
S101.资源提供者通过注册模块11将自己的PC机登记注册到管理中心1，管理中心1以客户机2的MAC地址作为资源提供者的唯一识别信息。
S102.客户机监测模块23检测客户机2基本信息，通过第二通信模块24上传至管理中心1。
S103.资源提供者通过注册模块11向管理中心1提交可共享的CPU核数、内存大小、磁盘大小、可用公网IP列表。
S104.客户机2在空闲时，从管理中心1的镜像模块14下载常用操作系统(Linux、Windows)镜像，并将这些镜像存储于客户机2中，供后续创建虚拟机使用。
在步骤S103和S104同时，客户机监测模块23周期性监测客户机2基本信息，若发现基本信息改变时，通过第二通信模块24发送新信息给管理中心1的客户机管理模块12，通知其及时更新客户机信息表。
如图3所示，用户申请创建虚拟机的流程如下：
S201.用户通过用户访问模块16的GUI(Graphical User Interface，图形用户界面)，向管理中心1提交申请创建虚拟机的请求，请求包括用户所需何种操作系统镜像、CPU频率最低要求、CPU核数最低要求、内存大小最低要求、磁盘大小最低要求。
S202.调度模块13根据用户需求，通过匹配原则在客户机信息表中选择合适的客户机2。匹配原则为：首先在客户机信息表中剔除当前互联网离线和健康度异常的客户机2，其次剔除CPU频率、共享的CPU核数中当前可用的核数、共享的内存中当前可用的大小、共享的磁盘中当前可用的大小这四个指标中任意一个不满足用户需求的客户机2，再次剔除当前无可用公网IP的客户机2；此时，若剩余的客户机2少于1台，则申请创建虚拟机失败，若剩余的客户机2多于1台，通过查询分析客户机2、用户IP所在地和运营商，选择与用户相同运营商且地理位置最近的1台客户机2，这样可以保证用户对虚拟机访问速度。
S203.管理中心1由第一通信模块15向客户机1发送创建虚拟机指令，指令内容包括操作识别码、虚拟机配置大小(CPU核数、内存大小、磁盘大小)、选用的公网IP地址、虚拟机使用何种操作系统镜像。
S204.客户机2的虚拟机操作模块21执行创建虚拟机指令，首先检测是否已下载完成指令所要求的所需操作系统镜像，若是，立即创建该镜像的虚拟机；若否，通过FTP协议先从管理中心1的镜像模块14下载该操作系统镜像，待下载完成后再创建虚拟机。待虚拟机创建完成后，为虚拟机分配公网IP地址，启动虚拟机VNC(VirtualNetwork Computing)访问服务，将VNC访问地址作为指令应答通过第二通信模块24返回给管理中心1。
S205.管理中心1的用户访问模块16将虚拟机的VNC访问地址告知用户，用户可以开始登陆访问虚拟机。
S206.管理中心1的客户机管理模块21将客户机信息表中该客户机共享的CPU核数、内存大小、磁盘大小、公网IP，均减去本次创建的虚拟机已占用的部分，并更新客户机信息表。
如图4所示，用户申请关闭虚拟机的流程如下：
S301.用户通过用户访问模块16的GUI界面，向管理中心1提交申请关闭虚拟机的请求。
S302.管理中心1通过第一通信模块15向对应客户机2发送关闭虚拟机指令。
S303.客户机2的虚拟机操作模块21执行该指令，通过libvirt接口终止虚拟机，并通过第二通信模块24向管理中心1发送基于Webservice协议的指令应答。
S304.管理中心1的客户机管理模块12将客户机信息表中该客户机共享的CPU核数、内存大小、磁盘大小、公网IP恢复本次关闭的虚拟机已占用的部分，并更新客户机信息表。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种开放式云计算资源管理方法，其特征在于：资源提供者将接入互联网的客户机的部分资源共享给管理中心，用户向管理中心提交使用虚拟机的请求，请求中携带用户需求信息，管理中心挑选满足用户需求的客户机，并在该客户机中为该用户创建虚拟机，用户使用后，向管理中心提交关闭虚拟机的请求，管理中心关闭该虚拟机；其中，所述管理中心承担对互联网中多个客户机的管理任务，用户是计算资源的最终使用者，客户机是资源提供者在管理中心上登记注册的PC机。
2.如权利要求1所述的开放式云计算资源管理方法，其特征在于：管理中心挑选满足用户需求的客户机，具体为，首先剔除当前互联网离线和健康度异常的客户机，其次剔除CPU频率、共享的CPU核数中当前可用的核数、共享的内存中当前可用的大小、共享的磁盘中当前可用的大小这四个指标中任意一个不满足用户需求的客户机，再次，剔除当前无可用公网IP的客户机；在剩余的客户机中，选择与用户相同网络运营商且地理位置最近的客户机。
3.如权利要求2所述的开放式云计算资源管理方法，其特征在于：所述管理中心通过心跳信息检测每个客户机的健康度，统计最近一段时间内客户机在线总时长和离线次数，当在线总时长超过预设值，且离线次数低于固定值时，视为健康度正常。
4.如权利要求1所述的开放式云计算资源管理方法，其特征在于：客户机收到管理中心下发的创建虚拟机请求后，先检测是否已下载所需操作系统镜像，若是，则创建该镜像的虚拟机；若否，从管理中心下载该操作系统镜像，完成后再创建该镜像的虚拟机。
5.一种开放式云计算资源管理系统，其特征在于：包括一个管理中心和多台客户机，管理中心负责对客户机登记注册，管理客户机的资源，评估客户机的健康度，并根据用户需求，选择合适的客户机创建虚拟机，或者关闭已创建的虚拟机；客户机接收并执行管理中心发来的虚拟机创建和关闭指令，并收集客户机和虚拟机的状态信息上报给管理中心。
6.如权利要求5所述的开放式云计算资源管理系统，其特征在于：所述管理中心包括注册模块、客户机管理模块和调度模块，注册模块用于注册登记客户机；客户机管理模块维护一张客户机信息表，存储各客户机信息，并根据客户机信息的变更更新客户机信息表；调度模块负责处理客户机申请创建和关闭虚拟机的请求，并匹配到合适的客户机中执行。
7.如权利要求5所述的开放式云计算资源管理系统，其特征在于：所述管理中心包括镜像模块，用于客户机下载各种虚拟机操作系统镜像。
8.如权利要求5所述的开放式云计算资源管理系统，其特征在于：所述客户机包括虚拟机操作模块、虚拟机监测模块、客户机监测模块，虚拟机操作模块用于执行各项虚拟机操作指令；虚拟机监测模块用于周期性检查客户机基本信息，若发生变化，则上报管理中心；客户机监测模块用于实施监测客户机上各虚拟机的运行情况，并发送给管理中心。
9.如权利要求5所述的开放式云计算资源管理系统，其特征在于：所述管理中心和客户机均包括通信模块，用于双方发送或接收各种指令。
10.如权利要求5所述的开放式云计算资源管理系统，其特征在于：所述管理中心还包括用户访问模块和计费模块，用户访问模块用于为用户提供访问接口，计费模块用于根据用户使用虚拟机的配置和时长向用户收费，根据资源提供者提供资源的大小和被使用情况向资源提供者付费。
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