CN104468223B - 一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其具体过程包括：定义应用场景；搭建系统基础架构；分配网络资源；分配服务器存储资源。该一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法与现有技术相比，通过使用异构网络适配器、PXE网络安装等技术手段和一整套完整的资源管理分配流程，将安装操作系统、划分网络、挂载存储的过程流程化、自动化，实现数据中心计算、存储、网络资源的自动分配，高效、科学、实用、节省运维成本，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体地说是一种实用性强、数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法。
背景技术
随着信息科技的发展，数据中心逐步投入到科学、教育、文化、卫生、政府、高性能计算、电子商务、物联网等多个领域进行使用，并成为企业建设不可或缺的一部分。
随着企业多年的发展以及技术的革新，数据中心在不断地更新换代，同时企业间的收购，合并重组等商业行为，都会给企业带来新的数据中心或资源设备。一方面，企业临时的市场活动，需要IT资源快速配置和响应，并且能够满足未知的业务弹性需求；另一方面，大型数据中心资源过剩，许多资源不能够得到有效利用，而且运维成本巨大，造成严重的资源浪费。在企业业务越来越依赖IT的背景下，如何能够灵活有效地对数据中心资源进行整合与动态分配，成为企业面临的日益迫切的问题。
为了有效的降低运维成本，统一分配、管理数据中心的各类计算、存储、网络资源，提高资源使用率与配置响应效率，现提出一种易扩展、易开发、易维护的数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法。
一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其具体实现过程为：
定义应用场景，即描述该方法的使用场景，该应用场景的定制过程为：调研数据中心的资源使用现状，总结抽象出统一的业务应用场景，在该应用场景中，当用户申请资源时，系统自动为空闲服务器安装操作系统，分配IP地址，分配存储资源，并以远程服务的形式提供给用户使用；
设置系统基础架构，该系统基础架构包括计算、存储、网络三大管理模块，模块间通过Rest接口进行接口调用，通过消息总线进行消息交互，以松耦合的形式对外提供资源管理分配服务；
分配网络资源，完成网络管理：引入异构网络适配器，将各类厂商、型号的网络设备进行适配，提供统一的Vlan、IP管理接口；
分配服务器存储资源：通过PXE网络安装技术，为空闲服务器自动安装操作系统；通过调用网络模块的网络规则配置接口，将存储与计算资源连通，实现存储资源的分配。
所述应用场景的详细定义过程为：
S1、用户向管理员申请服务器、存储资源；
S2、管理员在服务器池中选择空闲服务器，通过网络自动安装操作系统并为其划分Vlan与IP地址；
S3、管理员在存储池中选择空闲的IP SAN存储，通过设置网络规则，允许该服务器访问该存储；
S4、将服务器以远程桌面或SSH的形式分配给用户，用户得到服务器后通过执行挂载动作，使用相应的存储资源；
S5、用户资源使用完成后，系统自动回收服务器与存储资源，放回服务器池与存储池待用。
所述系统基础架构描述系统的整体逻辑层次及模块间调用关系，其具体配置及使用过程为：
1）将整个系统按照功能分为计算、存储、网络资源分配三大模块，其中网络模块负责整个数据中心所有交换机、路由器设备的Vlan、IP管理；计算模块负责数据中心所有服务器资源的资产维护、操作系统部署与分配；存储模块负责存储资源的资产维护管理；
2）计算、存储、网络模块共用相同的数据库，通过Rest接口进行接口调用，并通过消息总线进行信息交换；资源管理系统对外提供Rest API接口，第三方用户通过认证、鉴定合法后，通过调用本方案提供的接口，自动管理分配数据中心的计算、存储、网络资源。
所述网络资源分配实现异构网络设备的统一管理及Vlan、IP划分，其具体分配过程为：
一、安装异构网络适配器，对底层不同厂商、型号的L2/L3层网络设备API接口进行统一封装，实现Vlan划分、IP分配，与底层复杂的网络设备解耦；同时通过封装，对上层暴露统一的网络管理接口；
二、调用交换机API，查询交换机上各端口连接的网卡MAC地址，建立“MAC—端口”绑定表；通过手动录入各物理机与MAC地址的绑定关系，建立“主机—MAC”绑定关系表；通过调用交换机创建Vlan的API，建立“端口—Vlan”关系表；通过调用L3层设备DHCP接口，为各个Vlan创建DHCP服务器，并实现为指定MAC地址分配IP，即建立“MAC—IP”表；通过动态维护“主机—MAC—端口—Vlan—IP”关系表，实现为服务器动态划分Vlan、IP的功能。
服务器存储资源分配实现管理计算、存储设备，实现为裸服务器安装系统、分配IP、分配存储的功能，其具体分配过程为：
步骤一、通过PXE方式为服务器自动安装操作系统：将支持PXE的服务器设置成网络启动，通过自启动芯片PXE BootROM从DHCP服务器索取IP地址信息，进而请求下载启动文件、自动应答文件，下载软件包，完成自动安装操作系统的过程；
步骤二、调用网络资源分配模块划分Vlan、IP的接口，为新安装好系统的服务器配置IP地址，以远程桌面或ssh的形式分配给用户使用；
步骤三、为存储配置好IP地址后，由网络模块配置访问规则，允许服务器与存储相连；在步骤二分配到服务器的用户通过为服务器挂载存储，使用存储资源。
本发明的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，具有以下优点：
该发明的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法通过引入异构网络适配器，将异构厂商、型号的物理网络设备进行抽象，将底层网络设备的差异屏蔽，使得管理人员不必关心底层网络的具体情况，直接通过界面操作即可管理整个系统网络的配置与服务，管理更加简便快捷；基于异构网络适配器、PXE网络安装等关键技术，设计数据中心的一整套资源分配流程，实现计算、存储、网络资源的自动分配管理。整个过程只需要管理员的少量干预，大幅度提高资源的配置、管理、分配效率；减少劳力物力的浪费，降低数据中心的维护成本，实用性强，适用范围广泛，易于推广。
附图说明
附图1为本发明的应用场景示意图。
附图2为本发明的应用场景流程图。
附图3为本发明的资源管理架构图。
附图4为本发明的系统模块交互图。
附图5为本发明的网络管理流程示意图。
附图6为PXE操作系统安装流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明针对当前数据中心设备复杂多样、难于管理、存在资源浪费的弊端，提出一种计算、存储、网络设备统一管理分配方法，该方法通过使用异构网络适配器、PXE网络安装等技术手段和一整套完整的资源管理分配流程，将安装操作系统、划分网络、挂载存储的过程流程化、自动化，实现数据中心计算、存储、网络资源的自动分配，高效、科学、实用、节省运维成本。如附图1所示，其具体实现过程为：
一、定义应用场景，该应用场景描述该方案的使用场景。当用户申请资源时，系统自动为空闲服务器安装操作系统，分配IP地址，分配存储资源，并以远程服务（远程桌面或SSH）的形式提供给用户使用。
通过广泛调研通信、政府、机关、商场等多个代表性数据中心的资源使用现状，总结、抽象出统一的业务应用场景，符合大多数企业数据中心的使用流程，具有较高的广泛性与适用性。
二、设置系统基础架构，该架构是该方案的核心架构。该系统基础架构包括计算、存储、网络三大管理模块，模块间通过Rest接口进行接口调用，通过消息总线进行消息交互，以松耦合的形式对外提供资源管理分配服务。
上述系统基础架构通过计算、存储、网络三大管理模块，将复杂的数据中心资源管理过程，按照资源类型分配到不同的管理模块进行处理，具有松耦合特性，降低单一管理模块的性能风险，提高资源管理效率，简化资源配置过程。
三、分配网络资源，完成网络管理：通过引入异构网络适配器，将各类厂商、型号的网络设备进行适配，对外暴露统一接口，使得网管人员不必关心底层网络的具体分布情况，直接通过网络模块的界面即可管理整个系统的网络架构，自动划分Vlan与IP，操作更加灵活，成本更加低廉，管理更加便捷；统一适配各厂商、型号的网络设备API，提供统一的Vlan、IP管理接口，具有较高的兼容性。
分配服务器存储资源。该步骤是本方案的计算、存储资源管理环节。通过PXE网络安装技术，实现为空闲服务器自动安装操作系统的功能；通过调用网络模块的网络规则配置接口，将存储与计算资源连通，实现存储资源的分配。整个分配过程仅需要极少的人为干预，大幅度提高资源交付的效率，实现服务器与存储资源的分配，操作简便，自动化水平极高。
进一步的。如附图2，本方案的应用场景设计过程如下：
S1、用户向管理员申请服务器、存储资源。
S2、管理员在服务器池中选择空闲服务器，通过网络自动安装操作系统并为其划分Vlan与IP地址。
S3、由于存储的特殊性，本方案只考虑IP SAN类型的存储分配。管理员在存储池中选择空闲的IP SAN存储，通过设置网络规则，允许该服务器访问该存储。
S4、将服务器以远程桌面（Windows）或SSH（Linux）的形式分配给用户，用户得到服务器后通过执行挂载动作，使用相应的存储资源。
S5、用户资源使用完成后，系统自动回收服务器与存储资源，放回服务器池与存储池待用。
上述系统基础架构是该方案的核心架构，描述系统的整体逻辑层次及模块间调用关系，其搭建过程如下：
S1、基于前文描述的应用场景，设计资源管理架构如附图3，系统按照功能分为计算、存储、网络资源分配三大模块。网络模块负责整个数据中心所有交换机、路由器设备的Vlan、IP管理；计算模块负责数据中心所有服务器资源的资产维护、操作系统部署与分配；存储模块负责存储资源的资产维护管理；
S2、各模块间的交互如附图4，计算、存储、网络模块共用相同的数据库，通过Rest接口进行接口调用，并通过消息总线进行信息交换。资源管理系统对外提供Rest API接口，第三方用户通过认证、鉴定合法后，可以通过调用本方案提供的接口，自动管理分配数据中心的计算、存储、网络资源。
网络资源分配是该方案管理网络设备的环节。该环节实现异构网络设备的统一管理及Vlan、IP划分，具体分配过程如下：
S1、如附图2，设计异构网络适配器。一方面，对底层不同厂商、型号的L2/L3层网络设备API接口进行统一封装，实现Vlan划分、IP分配等功能，与底层复杂的网络设备解耦；另一方面，通过封装，对上层暴露统一的网络管理接口；
S2、如附图5，通过调用交换机API，查询交换机上各端口连接的网卡MAC地址，建立“MAC—端口”绑定表；通过手动录入各物理机与MAC地址的绑定关系，建立“主机—MAC”绑定关系表；通过调用交换机创建Vlan的API，建立“端口—Vlan”关系表；通过调用L3层设备DHCP接口，为各个Vlan创建DHCP服务器，并实现为指定MAC地址分配IP，即建立“MAC—IP”表。通过动态维护“主机—MAC—端口—Vlan—IP”关系表，实现为服务器动态划分Vlan、IP的功能。
服务器存储资源分配是该方案管理计算、存储设备的环节，实现为裸服务器安装系统、分配IP、分配存储的功能，具体分配过程如下：
S1、如附图6，通过PXE方式为服务器自动安装操作系统。将支持PXE的服务器设置成网络启动，通过PXE BootROM（自启动芯片）从DHCP服务器索取IP地址等信息，进而请求下载启动文件、自动应答文件，下载软件包，完成自动安装操作系统的过程；
S2、调用网络资源分配模块划分Vlan、IP的接口，为新安装好系统的服务器配置IP地址，以远程桌面（Windows）或ssh（Linux）的形式分配给用户使用；
S3、为存储配置好IP地址后，由网络模块配置访问规则，允许服务器与存储相连。在S2步分配到服务器的用户通过为服务器挂载存储，使用存储资源。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (4)
1.一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，其具体实现过程为：
定义应用场景，即描述该方法的使用场景，该应用场景的定制过程为：调研数据中心的资源使用现状，总结抽象出统一的业务应用场景，在该应用场景中，当用户申请资源时，系统自动为空闲服务器安装操作系统，分配IP地址，分配存储资源，并以远程服务的形式提供给用户使用；
设置系统基础架构，该系统基础架构包括计算、存储、网络三大管理模块，模块间通过Rest接口进行接口调用，通过消息总线进行消息交互，以松耦合的形式对外提供资源管理分配服务；
分配网络资源，完成网络管理：引入异构网络适配器，将各类厂商、型号的网络设备进行适配，提供统一的Vlan、IP管理接口；
分配服务器存储资源：通过PXE网络安装技术，为空闲服务器自动安装操作系统；通过调用网络模块的网络规则配置接口，将存储与计算资源连通，实现存储资源的分配；
所述网络资源分配实现异构网络设备的统一管理及Vlan、IP划分，其具体分配过程为：
一、安装异构网络适配器，对底层不同厂商、型号的L2/L3层网络设备API接口进行统一封装，实现Vlan划分、IP分配，与底层复杂的网络设备解耦；同时通过封装，对上层暴露统一的网络管理接口；
二、调用交换机API，查询交换机上各端口连接的网卡MAC地址，建立“MAC—端口”绑定表；通过手动录入各物理机与MAC地址的绑定关系，建立“主机—MAC”绑定关系表；通过调用交换机创建Vlan的API，建立“端口—Vlan”关系表；通过调用L3层设备DHCP接口，为各个Vlan创建DHCP服务器，并实现为指定MAC地址分配IP，即建立“MAC—IP”表；通过动态维护“主机—MAC—端口—Vlan—IP”关系表，实现为服务器动态划分Vlan、IP的功能。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，所述应用场景的详细定义过程为：
S1、用户向管理员申请服务器、存储资源；
S2、管理员在服务器池中选择空闲服务器，通过网络自动安装操作系统并为其划分Vlan与IP地址；
S3、管理员在存储池中选择空闲的IP SAN存储，通过设置网络规则，允许该服务器访问该存储；
S4、将服务器以远程桌面或SSH的形式分配给用户，用户得到服务器后通过执行挂载动作，使用相应的存储资源；
S5、用户资源使用完成后，系统自动回收服务器与存储资源，放回服务器池与存储池待用。
3.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，所述系统基础架构描述系统的整体逻辑层次及模块间调用关系，其具体配置及使用过程为：
1）将整个系统按照功能分为计算、存储、网络资源分配三大模块，其中网络模块负责整个数据中心所有交换机、路由器设备的Vlan、IP管理；计算模块负责数据中心所有服务器资源的资产维护、操作系统部署与分配；存储模块负责存储资源的资产维护管理；
2）计算、存储、网络模块共用相同的数据库，通过Rest接口进行接口调用，并通过消息总线进行信息交换；资源管理系统对外提供Rest API接口，第三方用户通过认证、鉴定合法后，通过调用本方案提供的接口，自动管理分配数据中心的计算、存储、网络资源。
4.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，服务器存储资源分配实现管理计算、存储设备，实现为裸服务器安装系统、分配IP、分配存储的功能，其具体分配过程为：
步骤一、通过PXE方式为服务器自动安装操作系统：将支持PXE的服务器设置成网络启动，通过自启动芯片PXE BootROM从DHCP服务器索取IP地址信息，进而请求下载启动文件、自动应答文件，下载软件包，完成自动安装操作系统的过程；
步骤二、调用网络资源分配模块划分Vlan、IP的接口，为新安装好系统的服务器配置IP地址，以远程桌面或ssh的形式分配给用户使用；
步骤三、为存储配置好IP地址后，由网络模块配置访问规则，允许服务器与存储相连；在步骤二分配到服务器的用户通过为服务器挂载存储，使用存储资源。
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