CN107528887B

CN107528887B - 一种基于融合统一计算的分布式云系统

Info

Publication number: CN107528887B
Application number: CN201710620614.3A
Authority: CN
Inventors: 温木奇; 冯英才; 解振宇
Original assignee: Guangzhou Vinzor Information Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Vinzor Information Technology Co ltd
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: CN107528887A

Abstract

本发明提供一种基于融合统一计算的分布式云系统，本发明能实现分布式云系统内地理分散的云数据中心的资源互借互用、融合统一调配，分布式云系统的云内资源融合统一调配能优化分布式云系统的运行效率，在满足用户服务质量的同时提高分布式云系统的资源利用率，降低整系统的运营成本。除此之外，本发明还能通过应用重定向技术实现分布式云系统与接入的客户端或终端设备的计算能力融合。在不影响用户使用习惯的情况下，最大限度地提高客户端与服务器的计算资源的利用率，增加云虚拟机内应用的多样性和增强对应用的兼容性，为用户提供更高品质的服务质量保障。

Description

一种基于融合统一计算的分布式云系统

技术领域

本发明涉及云计算体系架构领域，更具体地，涉及一种基于融合统一计算的分布式云系统。

背景技术

理想的云计算体系架构应该是管理统一(统一控制面)、计算资源融合(按需使用大数据中心、落地服务中心与终端的计算资源)、数据分布式容灾存储并靠近用户使用者、高交互服务资源落地。但是现在的云计算都是采用数据中心与终端交互的二元云的架构：数据中心集中部署、管理、提供服务，终端下拉资源。其中数据中心通常远离终端用户，不但是可到百万级规模的服务器或PC机的托管、维护场所，更是一个集大数据运算和存储为一体的高性能计算机的集中池，为联入数据中心的终端提供各类资源服务。这种模式制约了云端提供大规模并发、高质量服务及主动推送的能力，尤其在多媒体应用集中、大量用户并发、网络资源占用高的应用中，具有极大的性能瓶颈。随着云计算的飞速发展，云服务的需求急剧扩大，各类业务越来越复杂，服务质量需求越来越高。现有的云计算模式的所搭建的云计算平台的服务能力和可扩展能力已经不能满足日益发展的需求，其性能优化空间也越来越小。传统模式的数据中心占地面积大、能耗高、服务能力有限、用户体验差已成为突出问题，目前没有比较彻底的解决方案。

为了充分利用云计算技术支持类似大规模并发、公共用计算机使用等场景，学术界和产业界开始探索采用分布式云系统，支持如大并发、富媒体、高交互的典型应用。关于分布式云系统方面的研究包括混合云(Hybrid Cloud)、互联云、 (Inter-cloud)、多层云、雾计算(Fog computing)、边缘计算(Edge Computing)等方向。混合云是试图把公有云与私有云的资源统一使用起来，以获得私有云的数据安全可控、服务响应快与公有云的弹性、自动扩展等优点。互联云通过整合多个云服务商的计算资源，提供统一、完整的、面向终端用户的云服务，以提升云服务的可用性、可靠性以及其它用户质量保障。多层云通过分离数据面、服务面、控制设计，优化云服务体系架构，让服务资源靠近用户终端，数据资源分布式存储，复杂计算资源集中按需获取，而控制层面统一管理，以实现最佳的分布式云服务系统框架。而雾计算是通过落地的微服务器作为云计算本地服务的提供者，与公有云联动提供统一终端业务服务，以提升用户的交互体验。边缘计算希望融合网络、计算、存储、应用核心能力，在靠近物或数据源头的网络边缘侧构建服务平台。它可与云计算互相协同，就近提供智能互联服务，实现对实时业务、支持业务智能、数据聚合与互操作、安全与隐私保护等方面的关键需求。

但是上述分布式云系统并未把终端设备的计算能力(CPU、GPU)考虑在内，而且分布式云系统中各云数据中心的资源并不能实现统一调配与融合。

发明内容

本发明提供一种基于融合统一计算的分布式云系统，该系统可实现分布式云系统的云内资源的融合统一调配、云系统与接入的客户端或终端设备的计算能力的融合。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于融合统一计算的分布式云系统，包括：

分布式云系统，该分布式云系统由一系列微云系统及其分布式云管理系统组成，分布式云管理系统中的融合统一计算管理模块负责对分布式云系统中各微云系统的各种资源进行统一管理和调配，同时也负责管理接入分布式云系统的终端设备的计算资源；

云平台应用代理，该云平台应用代理由分布式云管理系统按需安装在云平台的虚拟机中，负责拦截应用程序运行请求，查询任务分配策略以确定任务在虚拟机环境中还是在终端设备中运行，该云平台应用代理为从终端设备启动的应用所需的相关数据做预定重定向；

客户端代理，该客户端代理主要负责在接收到分布式云系统任务请求时，确认任务内容，与任务请求虚拟机进行数据重定向连接，运行相应任务，最后运行状态返回至分布式云管理系统，将结果通过数据重定向连接返回至任务请求虚拟机。

进一步地，所述微云系统是一系列可独立运行、地理分散、落地服务的云计算系统或云数据中心，这些地理分散的云计算系统或云数据中心在控制面实现统一管理，在数据面实现互联互通。

进一步地，所述云计算系统或云数据中心在控制面实现统一管理包括两种模式，一种是集中式管理，另一种是对等协作式管理；在所述的集中式管理模式下，分布式云系统具有一个中央云管理系统，各微云系统具可独立运行但由中央云管理系统统一管理；在所述的对等协作式模式下，分布式云系统中不存在集中式的中央云管理系统，而是各微云系统具有自身的云管理系统以及云间协作模块。

进一步地，分布式云系统内的各微云系统通过一定的协作机制实现各微云系统之间的资源互借互用；所述的协作机制是一种集中控制式协作机制或一种对等协商式协作机制；所述的集中控制式协作机制是指分布式云系统利用中央云管理系统对云内资源的互借互用进行统一调配调度；所述的对等协商式协作机制是指分布式云系统的云内资源互借互用并不由某个云计算系统或中央式云计算系统进行统一调配调度，而是由资源借用方和资源借出方直接进行协商和资源调配。

进一步地，所述分布式云管理系统中的融合统一计算管理模块负责任务的调度，处理应用代理的请求、客户机的请求，以及任务内容推送和策略管理。在终端计算资源接入云平台时，会将自身注册至管理模块，以供应用发送请求时查询，在任务启动时，管理模块会查询策略，将任务发布到对应虚拟机或设备中，并且，通过按时调度或者按需推送的方式，保证任务内容就绪。

进一步地，所述云平台应用代理和所述的客户机代理均是分布式云系统中实现云、端计算能力融合的应用重定向技术的关键组件，所述的云、端计算能力融合是接入的客户机或终端设备的计算能力接受分布式云系统的监控和调配，分布式云系统中属于用户的虚拟机可以通过应用重定向技术来利用客户端或终端设备的计算能力。

进一步地，所述的应用重定向是当云虚拟机因缺少某种资源而导致应用无法良好地运行时，云虚拟机通知分布式云系统该应用运行失败，请求分布式云系统感知客户机是否具备运行能力；若客户机不具备运行该应用的资源和能力，则告知用户应用运行失败。若客户端具备运行该应用的资源和能力，则分布式云系统将应用分发到客户机运行，并通过在客户端机的代理拦截该应用对数据的所有访问请求，将所有数据访问请求重定向到云虚拟机中。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明能实现分布式云系统内地理分散的云数据中心的资源互借互用、融合统一调配，分布式云系统的云内资源融合统一调配能优化分布式云系统的运行效率，在满足用户服务质量的同时提高分布式云系统的资源利用率，降低整系统的运营成本。除此之外，本法明还能通过应用重定向技术实现分布式云系统与接入的客户端或终端设备的计算能力融合。在不影响用户使用习惯的情况下，最大限度地提高客户端与服务器的计算资源的利用率，增加云虚拟机内应用的多样性和增强对应用的兼容性，为用户提供更高品质的服务质量保障。

附图说明

图1为集中管理模式下分布式云系统云内资源统一融合示意图；

图2为集中管理模式下分布式云系统云内资源统一融合流程图；

图3为对等管理模式下分布式云系统云内资源统一融合示意图；

图4为对等管理模式下分布式云系统云内资源统一融合流程图；

图5为基于应用重定向的云、端计算融合示意图；

图6为基于应用重定向的云、端计算融合流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

一种基于融合统一计算的分布式云系统，包括：

微云系统是一系列可独立运行、地理分散、落地服务的云计算系统或云数据中心，这些地理分散的云计算系统或云数据中心在控制面实现统一管理，在数据面实现互联互通；云计算系统或云数据中心在控制面实现统一管理包括两种模式，一种是集中式管理，另一种是对等协作式管理；在所述的集中式管理模式下，分布式云系统具有一个中央云管理系统，各微云系统具可独立运行但由中央云管理系统统一管理；在所述的对等协作式模式下，分布式云系统中不存在集中式的中央云管理系统，而是各微云系统具有自身的云管理系统以及云间协作模块。

分布式云系统内的各微云系统通过一定的协作机制实现各微云系统之间的资源互借互用；所述的协作机制是一种集中控制式协作机制或一种对等协商式协作机制；所述的集中控制式协作机制是指分布式云系统利用中央云管理系统对云内资源的互借互用进行统一调配调度；所述的对等协商式协作机制是指分布式云系统的云内资源互借互用并不由某个云计算系统或中央式云计算系统进行统一调配调度，而是由资源借用方和资源借出方直接进行协商和资源调配；分布式云管理系统中的融合统一计算管理模块负责任务的调度，处理应用代理的请求、客户机的请求，以及任务内容推送和策略管理。在终端计算资源接入云平台时，会将自身注册至管理模块，以供应用发送请求时查询，在任务启动时，管理模块会查询策略，将任务发布到对应虚拟机或设备中，并且，通过按时调度或者按需推送的方式，保证任务内容就绪。

云平台应用代理和所述的客户机代理均是分布式云系统中实现云、端计算能力融合的应用重定向技术的关键组件，所述的云、端计算能力融合是接入的客户机或终端设备的计算能力接受分布式云系统的监控和调配，分布式云系统中属于用户的虚拟机可以通过应用重定向技术来利用客户端或终端设备的计算能力；的应用重定向是当云虚拟机因缺少某种资源而导致应用无法良好地运行时，云虚拟机通知分布式云系统该应用运行失败，请求分布式云系统感知客户机是否具备运行能力；若客户机不具备运行该应用的资源和能力，则告知用户应用运行失败。若客户端具备运行该应用的资源和能力，则分布式云系统将应用分发到客户机运行，并通过在客户端机的代理拦截该应用对数据的所有访问请求，将所有数据访问请求重定向到云虚拟机中。

图1展示了集中式管理模式的融合统一计算的分布式云系统。中央云管理系统采集各微云系统的资源信息，统一管理和调配分布式云系统中各微云系统的各种资源。微云系统向用户提供资源，执行用户提交的任务并返回结果。

图2展示了集中式管理模式下分布式云系统云内资源统一融合的流程。该流程从用户向微云系统请求执行任务开始：

1):用户请求微云系统A执行计算任务C，如果此时微云系统A拥有的空闲资源能够完成此任务，那么微云系统A将执行此任务并返回最终计算结果给用户；如果此时微云系统A拥有的空闲资源不足以完成此计算任务C，那么微云系统A将向中央云管理系统反馈资源不足以完成用户提交的机器学习计算任务，进入S2流程。

2):中央云管理系统通过自身维护的各微云系统当前的空闲资源比较出此时拥有可完成用户提交的计算任务C所需资源的微云系统B，并将微云系统B 的信息返回给微云系统A，完成微云系统资源调配，进入S3流程。

3):微云系统A向微云系统B请求执行计算任务C，并将数据发送给微云系统B，微云系统B在完成计算后返回计算结果给微云系统A，微云系统A将计算结果返回给用户，最终实现集中式管理模式下的融合统一计算的分布式云系统资源调配。

图3展示了对等协作式管理模式的融合统一计算的分布式云系统。各微云系统具有自身的云管理系统以及云间协作模块，定期更新维护各微云系统的空闲资源信息，各微云系统协作向用户提供资源，执行用户提交的任务并返回结果。

图4展示了对等协作式管理模式下分布式云系统云内资源统一融合的流程。该流程从用户向微云系统请求执行任务开始：

1):用户请求微云系统A执行计算任务C，如果此时微云系统A拥有的空闲资源能够完成此任务，那么微云系统A将执行此任务并返回最终计算结果给用户；如果此时微云系统A拥有的空闲资源不足以完成此任务，那么微云系统A 查询其他微云系统是否具有足够空闲资源以完成此任务，进入S2流程。

2):微云系统A通过轮询其他微云系统的空闲资源后得知微云系统B具有完成此计算任务C所需的空闲资源，向微云系统B请求执行该计算任务C，进入S3流程。

3):微云系统A向微云系统B请求执行计算任务C，并将数据发送给微云系统B，微云系统B在完成计算后返回计算结果给微云系统A，微云系统A将计算结果返回给用户，最终实现对等协作式管理模式下的融合统一计算的分布式云系统资源调配。

图5展示了一种通过应用重定向技术实现分布式云系统与接入的终端设备的计算能力融合的技术，实现了计算能力从数据中心到终端设备的融合与利用。在终端计算资源接入云平台时，会将自身注册至云平台管理模块，以供应用发送请求时查询。在任务启动时，管理模块会查询策略，将任务发布到对应虚拟机或设备中，并且，通过按时调度或者按需推送的方式，保证任务内容就绪。通过这种技术，实现接入的终端设备的计算能力接受分布式云系统的监控和调配，使得分布式云系统中属于用户的虚拟机可以通过应用重定向技术来利用终端设备的计算能力。

图6展示了融合统一计算下的基于应用重定向技术的云、端计算融合流程。该流程从用户在云桌面运行应用C开始：

1):用户在微云系统A管理的云桌面运行应用C，此时云桌面的应用代理自动检测该云桌面是否具有充足资源运行应用C，如果云桌面具有充足资源，那么应用C将在云桌面运行，否则应用代理将通知微云系统A应用C需要进行重调度，进入S2流程。

2):微云系统A感知用户终端设备是否具有充足资源和计算能力运行应用 C，若终端不具备运行应用C的资源和计算能力，则通知云桌面应用代理告知用户应用C运行失败，否则微云系统A准备进行应用C重定向，进入S3流程。

3):微云系统A将应用C分发到客户端所处的终端设备进行运行，并通过安装在终端的代理拦截应用C对数据的所有访问请求，将所有数据访问请求重定向到云桌面中，从而实现应用重定向，达到云、端计算融合的目的，在不影响用户使用习惯的情况下使得整体系统的计算能力得到更高效地利用。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种基于融合统一计算的分布式云系统，其特征在于，包括：

云平台应用代理，该云平台应用代理由分布式云管理系统按需安装在云平台的虚拟机中，负责拦截应用程序运行请求，查询任务分配策略以确定任务在虚拟机环境中还是在终端设备中运行，该云平台应用代理为从终端设备启动的应用所需的相关数据做数据重定向；

客户端代理，该客户端代理负责在接收到分布式云系统任务请求时，确认任务内容，与任务请求虚拟机进行数据重定向连接，运行相应任务，最后将运行状态返回至分布式云管理系统，将结果通过数据重定向连接返回至任务请求虚拟机；

所述的数据重定向是当云虚拟机因缺少某种资源而导致应用无法地运行时，云虚拟机通知分布式云系统该应用运行失败，请求分布式云系统感知客户端是否具备运行能力；若客户端不具备运行该应用的资源和能力，则告知用户应用运行失败；若客户端具备运行该应用的资源和能力，则分布式云系统将应用分发到客户端运行，并通过客户端代理拦截该应用对数据的所有访问请求，将所有数据访问请求重定向到云虚拟机中。

2.根据权利要求1所述的基于融合统一计算的分布式云系统，其特征在于，

所述微云系统是一系列可独立运行、地理分散、落地服务的云计算系统或云数据中心，这些地理分散的云计算系统或云数据中心在控制面实现统一管理，在数据面实现互联互通。

3.根据权利要求2所述的基于融合统一计算的分布式云系统，其特征在于，所述云计算系统或云数据中心在控制面实现统一管理包括两种模式，一种是集中式管理，另一种是对等协作式管理；在所述的集中式管理模式下，分布式云系统具有一个中央云管理系统，各微云系统可独立运行但由中央云管理系统统一管理；在所述的对等协作式管理模式下，分布式云系统中不存在集中式的中央云管理系统，而是各微云系统具有自身的云管理系统以及云间协作模块。

4.根据权利要求3所述的基于融合统一计算的分布式云系统，其特征在于，分布式云系统内的各微云系统通过协作机制实现各微云系统之间的资源互借互用；所述的协作机制是一种集中控制式协作机制或一种对等协商式协作机制；所述的集中控制式协作机制是指分布式云系统利用中央云管理系统对云内资源的互借互用进行统一调配调度；所述的对等协商式协作机制是指分布式云系统的云内资源互借互用并不由某个云计算系统或中央式云计算系统进行统一调配调度，而是由资源借用方和资源借出方直接进行协商和资源调配。

5.根据权利要求4所述的基于融合统一计算的分布式云系统，其特征在于，所述分布式云管理系统中的融合统一计算管理模块负责任务的调度，处理云平台应用代理的请求、客户端的请求，以及任务内容推送和策略管理；在终端计算资源接入云平台时，会将自身注册至融合统一计算管理模块，以供应用发送请求时查询，在任务启动时，融合统一计算管理模块会查询策略，将任务发布到对应虚拟机或设备中，并且，通过按时调度或者按需推送的方式，保证任务内容就绪。

6.根据权利要求5所述的基于融合统一计算的分布式云系统，其特征在于，所述云平台应用代理和所述的客户端代理均是分布式云系统中实现云、端计算能力融合的数据重定向技术的关键组件，所述的云、端计算能力融合是接入的客户端或终端设备的计算能力接受分布式云系统的监控和调配，分布式云系统中属于用户的虚拟机可以通过数据重定向技术来利用客户端或终端设备的计算能力。