CN105677492A - 一种面向终端的可靠应用执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向终端的可靠应用执行方法，用户终端通过网络化应用服务模块，根据网络评估机制判断出当前网络状况，依据网络状况选择不同的应用服务运行模式，并为用户终端提供一个应用调用的接口；结合透明计算中的应用“流式”执行技术与云计算中虚拟云桌面技术的优势，取长补短，综合考虑安全性和可靠性、计算开销与网络开销的均衡关系，面向终端提出新的应用服务可靠性解决方案，以满足用户在各种网络状况下随时随地享用安全、可靠的网络计算服务的需求。

Description

一种面向终端的可靠应用执行方法

技术领域

本发明属于网络服务领域，涉及一种面向终端的可靠应用执行方法。

背景技术

随着互联网技术的发展，数据呈“井喷式”涌来，云计算技术应运而生，它是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。而当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。

虚拟机技术是通过在一台计算机主机上创建出多台虚拟的计算机，同时在这些虚拟计算机上安装操作系统，启动操作系统运行，并且利用虚拟机系统软件来构建虚拟机集群系统。在计算机虚拟化技术的基础上，将多台物理主机通过互联网联网，构建云系统，由云管理服务器对这些虚拟机进行管理。

现有云桌面系统是基于虚拟桌面技术实现的。当服务器接收来自客户端的请求后，启动一个虚拟机实例，并将该虚拟机实例的桌面同步显示到客户端，在客户端看来就是自己的“桌面”一样。在虚拟桌面基础架构中，客户端执行显示“云”桌面和发送操作指令到服务端；服务端负责管理资源，运行虚拟机实例，将虚拟机实例的桌面发送到客户端，响应客户端发送过来的指令等，基本上整个系统中的大部分工作都是服务端完成的，云计算系统中云服务端是一个极其重要的角色，因此云服务器的性能很大程度上决定服务的质量。

云计算中心对所有资源进行集中管理，虽然管理便利，但由于用户数据都存储在云端，对私有数据不再拥有完全控制能力，用户数据的安全性与隐私性不能得到保障，也很容易成为黑客攻击的重点。同时，云计算系统规模和开销巨大，它前所未有的开放性和复杂性，使得云服务器往往成为性能瓶颈，其安全性也面临着比以往更为严峻的考验。

在迄今为止的计算模式中，任何计算机想要执行任务，必须预先安装操作系统，然后在操作系统上安装应用程序来执行各种任务。这种硬件系统和软件系统是紧耦合的，硬件的不断升级将使得软件系统越来越复杂，计算机的使用和维护成本会越来越高。

透明计算(参考文献：张尧学，“透明计算：概念、结构和示例”，电子学报，VOL32，NO23A，12,2004)就是为了解决上述问题而提出的一种新的计算模式。流式加载技术是透明计算中的关键技术，它是指应用程序存储在远程服务端，移动终端(即用户所使用的各种设备，包括固定、移动以及家庭的各类设备)显示与该应用程序对应的应用图标，当用户点击某个应用图标时，通过网络文件系统协议将对应的应用程序加载到移动终端来执行。

在透明计算系统中，包括操作系统、应用程序等都被定义为一种资源，分布存储在远程服务器中。透明计算的主要宗旨是实现计算与存储相分离，也就是说计算是在本地，而存储在远程。流式加载技术虽然可以从很大程度上减轻计算机使用和维护的成本，但是需要极大的带宽，因此网络环境很大程度上决定服务的质量。

综上所述，云计算模式以低带宽开销实现了服务的集中化管理，但云服务器容易成为其性能瓶颈，并且云端计算过程存在潜在的安全和隐私风险；而透明计算通过将任务分散到终端的方式减轻了服务器的压力，但其对网络的高度依赖却使之易受限于网络环境。需要一种新的可靠应用执行方法能够充分的利用带宽，合理分配资源，满足用户更加安全便利的使用可靠服务的需求。

发明内容

本发明提供了一种面向终端的可靠应用执行方法，结合透明计算中的应用“流式”执行技术与云计算中虚拟云桌面技术的优势，取长补短，综合考虑安全性和可靠性、计算开销与网络开销的均衡关系，面向终端提出新的应用服务可靠性解决方案，以满足用户在各种网络状况下随时随地享用安全、可靠的网络计算服务的需求。

一种面向终端的可靠应用执行方法，用户终端通过网络化应用服务模块，根据网络评估机制判断出当前网络状况，如果网络状况“良好”，则用户终端向服务器端请求以应用流式技术执行所选应用；如果网络状况“一般”，则用户终端向服务器端请求以云桌面技术执行所选应用。

所述网络化服务模块由应用选择接口和应用调用模块组成；

其中，所述应用调用模块首先通过网络评估机制判断网络性能状况，然后根据评测结果选择并支持不同的应用服务运行模式，为用户提供一个应用调用的接口；

所述应用选择接口以应用图标或应用列表的形式，为用户提供应用以供选择。

所述服务器端包括服务调度中心、应用服务器、虚拟桌面群和数据服务器，用户终端和服务器端在网络中进行交互；

所述根据网络评估机制判断出当前网络状况时，使用的评价指标为安全策略、网络接入方式、带宽、往返延迟、吞吐量及丢包率。

所述网络评估机制是指在现有网络性能综合评价方法(参见参考文献：IP网络性能综合评估方法研究，基于测量的网络性能评价方法研究，基于资源状况的流媒体传输网络负载均衡算法研究)的基础上，利用最常用的测量法，选取能够评价网络性能的几个关键指标进行取值计算得到一个网络性能值T，本方法中选取的指标是安全策略、网络接入方式、带宽、往返延迟、吞吐量、丢包率，从而对当前网络性能状况进行判断。利用所述方法对透明计算中应用能够顺利“流式”加载并运行时的网络环境进行评价，这时候计算得到的网络性能值为阈值P；

如果P等于或超过T，则认为当前网络性能“良好”，反之，若P小于T，则认为当前网络性能“一般”。

所述用户终端向服务器端请求以应用流式技术执行所选应用的具体过程如下：

步骤1：用户终端向服务器端请求应用流式执行技术；

步骤2：服务器端接收到终端请求后，服务调度中心调用透明计算服务模块为其服务；

用户终端将通过应用流式执行技术从服务器端“流块”化加载应用程序至终端内存并执行；

步骤3：应用执行完毕，该应用在之后的某个时间段自动流失掉。

所述用户终端向服务器端请求以云桌面技术执行所选应用的具体过程如下：

步骤A：用户终端向服务器端请求云桌面技术服务；

步骤B：服务器端接收到终端请求后，服务调度中心调用云计算服务模块为其服务；

云桌面服务模块根据用户选择的应用程序类型，开启一个相对应的虚拟机实例，然后在虚拟机实例中运行相对应的应用程序，将应用程序界面通过新型网络通信协议同步显示到用户终端，并接收和响应用户的指令；

用户能够实时地操作该应用程序，而且能够响应操作指令，就像在本地上执行应用程序一样；

步骤C：应用执行完毕，终端将断开与服务器端的连接，云计算服务模块将关闭虚拟机实例，释放服务器资源。

有益效果

本发明提出了一种面向终端的可靠应用执行方法，当网络状况“良好”即通过网络性能综合评价方法得到的网络性能值T等于或大于阈值P时，终端使用应用“流式”执行技术执行应用。此模式下，应用程序存储在远程服务器中，用户终端通过网络将请求发送到服务器端，服务调度中心调用透明计算服务模块并在数据服务器查询到相应的应用程序列表以“流块”的方式动态加载应用程序至终端予以执行。比起在此状况下使用云桌面技术，透明计算“流式”执行技术将任务分发到终端，减轻了终端的压力，更加有效的利用带宽。

当网络状况“一般”即通过同样的方法得到的网络性能值T小于阈值P时，使用应用程序远程执行，本地同步显示的方式。该模式下，用户终端通过网络将请求发送到服务器端，服务调度中心调用云桌面服务模块并在数据服务器查询到相应的应用程序列表，随后启动一个虚拟机实例，并在其上运行与终端相对应的应用程序，将虚拟操作系统实例桌面同步显示到用户终端，并实时地接收和响应来自用户终端的数据和指令。此模式用低带宽开销实现了服务的集中管理，更加合理有效的利用网络计算资源。

附图说明

图1是本实施例面向终端的可靠应用执行方法的架构图；

图2是本实施例面向终端的可靠应用执行方法的流程图；

图3是本实施例终端以应用流式技术执行应用的示例图；

图4是本实施例终端以云桌面技术执行应用的示例图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

本发明实施例是基于用户终端、服务器端及网络组成的一种可靠服务服务模式。该服务模式的架构图如图1所示。用户终端可是传统PC、平板或者手机，并安装了相应的操作系统，如Windows、Android等。同时操作系统上安装了网络化应用服务模块，网络化应用服务模块包括应用选择接口以及应用调用模块。服务器端包含一个服务调度中心，服务调度中心根据终端请求调用相应的服务技术为其服务，具体是，终端请求以流式技术执行应用，服务调度中心调用透明计算服务模块为其服务；用户请求以云桌面技术执行应用，服务调度中心则调用云桌面服务模块为其服务。

本发明提出的面向终端的可靠服务运行模式的方法是：用户终端通过网络化应用服务模块，根据网络评估机制判断出当前网络状况，灵活使用不同的服务方式。该方法的流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：用户进入应用选择接口，应用选择接口启动之后从远程数据服务器动态获取应用程序列表，并以“图标”形式将应用友好地显示在应用选择平台上，转步骤2。

步骤2：用户通过点击应用选择接口上的应用“图标”按需选择应用程序执行，转步骤3。

步骤3：应用调用模块通过网络评估机制对当前的网络环境进行评测，并根据评测结果向服务器端请求相应的服务方式。如果网络状况“良好”，则请求以应用流式技术执行该应用，转步骤4；如果网络状况“一般”，则请求以云桌面技术执行该应用，转步骤5。

步骤4：如果当前网络状况“良好”，应用调用模块将请求以应用流式技术(参见参考文献：一种应用程序的流式执行方法)执行该应用，该方法的使用如图3所示。

本步骤的具体实现方式包括以下步骤：

步骤4.1：用户终端向服务器端请求应用流式执行技术；

步骤4.2：服务器端接收到终端请求后，服务调度中心调用透明计算服务模块为其服务，此时，终端将通过应用流式执行技术从服务器端“流块”化加载应用程序至终端内存并执行；

步骤4.3：应用执行完毕，该应用在之后的某个时间段自动流失掉，以保持终端的简洁。转步骤6。

步骤5：如果当前网络状况“一般”，用户终端将请求以云桌面技术(参见参考文献：一种远程云桌面操作系统)执行该应用，该方法的使用如图4所示。

本步骤的具体实现方式包括以下步骤：

步骤5.1：用户终端向服务器端请求云桌面技术服务；

步骤5.2：服务器端接收到终端请求后，服务调度中心调用云计算服务模块为其服务，此时，云桌面服务模块根据用户选择的应用程序类型，开启一个相对应的虚拟机实例，然后在虚拟机实例中运行相对应的应用程序，将应用程序界面通过新型网络通信协议同步显示到用户终端，并接收和响应用户的指令。用户能够实时地操作该应用程序，而且能够响应操作指令，就像在本地上执行应用程序一样；

步骤5.3：应用执行完毕，终端将断开与服务器端的连接，云计算服务模块将关闭虚拟机实例，释放服务器资源。转步骤6。

步骤6：服务结束。

本发明实施例中提到的一些技术方法如下：

1.网络评估机制

网络评估机制从当前网络的安全策略、网络接入方式、带宽、往返延迟、吞吐量、丢包率这几个关键网络性能指标对当前网络的性能状况进行评测。

评测方法为：首先在能够顺利加载并执行透明计算中“流式”应用的网络环境中，采集多组关键网络性能指标原始测量数据，然后根据参考文献“基于测量的网络性能评价方法研究”中的方法对上述网络性能指标进行计算，得到一个网络性能值，即为本方法中的网络性能的阈值T；利用相同的方法，对其他情况下的网络性能值进行计算，得到该网络环境下的网络性能值P，如果P等于或超过T，则认为当前网络性能“良好”，反之，若P小于T，则认为当前网络性能“一般”。

依据参考文献“基于测量的网络性能评价方法研究”中的方法，网络性能的阈值T的计算具体步骤如下：

在安全策略S，网络接入方式A的网络中，该网络是刚好能够顺利加载并执行透明计算中“流式”应用的网络环境；首先测量到该网络的拓扑图，根据拓扑图找出代表该网络的多条主要路径，网络的整体性能状况可通过这些路径的性能状况反应出来。计算每条主要路径的性能指标即带宽B、往返延迟R、吞吐量T、丢包率L，进行数据处理后作为该网络的综合性能评价参数。数据处理的具体过程是，设对于某个指标给定p个时刻的n条路径上的测量数据，就称为给了np个样本，相应的全部数据用矩阵X表示。在本例中数据有指标带宽B、往返延迟R、吞吐量T、丢包率L的样本矩阵，利用这4个指标的样本数据，对于某一时刻的指标测量值即X矩阵中某一列的数据，将其转化为无量纲的相对数，即用加权平均方法计算功效分数得到路径性能评价值，数值大小规范在[0，1]内，表示路径的性能状况，计算方法为：

$P_{L_j}=(\underset{i-1}{\overset{l}{\Σ}}{w}_i{d}_{ij}+\underset{i-1}{\overset{k-l}{\Σ}}{w}_i{d^{\′}}_{ij})/\underset{i-1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_i$

其中，——第j条路径性能评价指标

k——选取测量指标总个数

l——选取测量指标中正指标个数

n——参加评价路径的个数

w_i——各i项指标权值

d_ij——第j条路径的第i项正指标的功效分数

d'_ij——第j条路径的第i项逆指标的功效分数

对某一测量时刻T，网络性能评价指标是分别将该网络中主要路径的性能评价指标综合求值的结果，其值反映了网络整体性能，网络性能评价指标用式计算：

$P_N=\left(\underset{i-1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{L_i}{w}_i\right)/\underset{i-1}{\overset{k}{\Σ}}{w}_i$

其中，P_N——网络性能评价指标

n——路径的个数

w_i——各路径的性能指标权值

一般情况下取w_i为1，对该网络中不同的路径可根据需要赋予不同的权值，以便更合理的评价该网络的综合性能状况，在本例中取权值为1。

2.应用程序列表

为满足不同网络状况下终端的请求，服务器端提供两种方式为终端服务。第一种就是透明计算服务方式，此时，应用程序以软件包的形式存储于透明计算服务系统中，终端通过应用“流式”执行技术从服务器动态加载应用程序至终端内存予以执行，这时候应用程序其实是运行在终端上的，因此可以称为本地执行；第二种就是云桌面服务方式，此时，应用程序是已安装在具体的虚拟操作系统实例中，终端通过云桌面技术从服务器获取运行该应用程序的虚拟操作系统实例的桌面至终端上进行显示，这时候终端只是起显示作用，而应用程序是运行在远程服务器中的虚拟操作系统实例上的，因此可以称为远程执行。

上述提到的应用本地执行和远程执行两种方式，其部署方式也是不一样的。但是服务调度中心必须知道应用在透明计算系统以及云计算系统是如何部署的，这样才能够响应终端用户的请求。对于一个应用程序，不管在哪种方式下部署，有些属性应该是一致的，例如应用程序编号、名称、版本号、图标等。在透明计算系统中，应用程序以软件包的形式存储，因此，服务调度中心需知道该软件包存储的路径。而在云计算系统中，应用程序已安装在虚拟操作系统实例中，因此，服务调度中心需知道启动虚拟机实例及该应用的指令。服务调度中心为了区分应用的不用执行方式，因此还需设置一个标志字段来区分终端用户的请求，可以假定0代表本地执行，1代表远程执行。这样一个应用程序在服务器端的部署就可以由下列数据集标示：

(编号，名称，版本号，图标，标志，路径，指令)

上述编号为应用程序存储在数据库中的唯一编号，名称、版本号和图标即该应用程序的基本信息，标志即上述所提到的指代本地运行的“0”或远程运行的“1”，路径指该应用程序以软件包的形式在服务器端的存储路径，指令指的是启动虚拟机实例及该应用的指令。

每一个应用程序都对应一个数据集，多条数据集就构成了应用程序列表。

3.数据服务器

数据服务器主要用来存储上述所提到的应用程序列表，便于终端获取应用程序列表以及服务调度中心检索及定位应用的部署，进而调用不同的服务模块。

服务器的数据库搭建如下：

步骤1.选择合适的数据库服务器并安装。

步骤2.执行以下创建数据库脚本内容，创建应用程序数据库和数据表。

步骤3.将应用程序信息及部署信息插入到app数据表中，完成数据库的创建。

Claims (5)

1.一种面向终端的可靠应用执行方法，其特征在于，用户终端通过网络化应用服务模块，根据网络评估机制判断出当前网络状况，依据网络状况选择不同的应用服务运行模式，并为用户终端提供一个应用调用的接口；

如果网络状况“良好”，则用户终端向服务器端请求以应用流式技术执行所选应用；如果网络状况“一般”，则用户终端向服务器端请求以云桌面技术执行所选应用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络化服务模块由应用选择接口和应用调用模块组成；

其中，所述应用调用模块首先通过网络评估机制判断网络性能状况，然后根据评测结果选择并支持不同的应用服务运行模式，为用户提供一个应用调用的接口；

所述应用选择接口以应用图标或应用列表的形式，为用户提供应用以供选择。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络评估机制判断出当前网络状况时，使用的评价指标为安全策略、网络接入方式、带宽、往返延迟、吞吐量及丢包率。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述用户终端向服务器端请求以应用流式技术执行所选应用的具体过程如下：

步骤1：用户终端向服务器端请求应用流式执行技术；

步骤2：服务器端接收到终端请求后，服务调度中心调用透明计算服务模块为其服务；

用户终端将通过应用流式执行技术从服务器端“流块”化加载应用程序至终端内存并执行；

步骤3：应用执行完毕，该应用在之后的某个时间段自动流失掉。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述用户终端向服务器端请求以云桌面技术执行所选应用的具体过程如下：

步骤A：用户终端向服务器端请求云桌面技术服务；

步骤B：服务器端接收到终端请求后，服务调度中心调用云计算服务模块为其服务；

云桌面服务模块根据用户选择的应用程序类型，开启一个相对应的虚拟机实例，然后在虚拟机实例中运行相对应的应用程序，将应用程序界面通过新型网络通信协议同步显示到用户终端，并接收和响应用户的指令；

步骤C：应用执行完毕，终端将断开与服务器端的连接，云计算服务模块将关闭虚拟机实例，释放服务器资源。