CN107995006A - 一种云环境下基于消息触发的实时计费系统 - Google Patents

Abstract

一种云环境下基于消息触发的实时计费系统，包括：API服务：用于接收请求，并将请求发送给消息队列；计费引擎：用于监听所述消息队列，从所述消息队列接收所述请求，并根据所述请求执行具体的计费任务；任务调度服务：用于管理和/或调度用户的特殊任务；以及消息通知服务：用于监听所述消息队列中由云平台服务发送来的消息并所述消息进行过滤，获取计费资源的变动操作及具体信息，解析所述消息后通过所述消息队列发送给所述计费引擎。本申请的有益效果是：能够做到精确到秒的实时计费，计算效率、性能和准确性均被提高。

Description

一种云环境下基于消息触发的实时计费系统

技术领域

本申请属于云计算技术领域，具体地说，涉及一种云环境下基于消息触发的实时计费系统。

背景技术

云计算是继大型计算机、个人计算机、互联网之后，IT产业的第四次革命。近年来，云计算在各个领域蓬勃发展，正在从方方面面改变着这个世界，让计算资源成为像水电一样的公共设施。云计算本质上也是共享经济按需服务，用户有需要时使用一定的计算资源，使用完后就释放资源，在计费方面，也要做到按需收费。

云环境下的计费是很复杂的，基于许多因素，从所需的存储空间，到所使用的时间周期，再到流量分配等等，这些因素都可能成为计费参考。实际上还不止这些，一些云服务供应商还会基于SLA之类的一些隐性条款来收费。

对于基础设施服务的计费，业内常用的方式有两种，包时计费和按时计费。包时的方式适合长期运行的业务，如web服务，指定配置按月或按年收费，长时间使用还会有一些优惠活动；按时计费，则更适合一些计算型的短期业务，多则十几天，少则几分钟就完成，这种场景则需要按照实际的使用量计费，更能满足云环境下的弹性需求。

针对按时计费，业内一般采用一种伪实时的方式实现，按照设定的间隔时间(如1小时)来周期性地获取用户的用量生成相应计费并扣费，实时的粒度与间隔时间相关，每个计费时间点是实时的，但周期内的计费不是，是滞后的。而且随着用户数、资源数的增加，周期性的计费方式性能会很差，极端情况下，一个周期的时间结束时上一时间点的计费任务还没执行完。

中国发明专利“一种云计算在应用过程中的收费方法”(申请号CN201110380176.0)，该发明提供本发明提供一种云计算在应用过程中的收费方法，是以数据采集为基本，以计费出账为核心，聚合自身管理等模块，形成一个统一的计费。虽然该发明采取周期性按时计费方式，依据用户请求量与云计算服务具体发生状况，计算出用户的云计算服务费用账单，但是并没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式，也不适合大规模云环境下计费。

中国发明专利“一种云计算的计费方法和计费系统”(申请号CN201310046126.8)，该发明提供一种云计算的计费系统与计费方法，该系统由多个数据采集器、多个数据汇聚器、一个负载均衡器和一个计费服务器所组成。其中，数据采集器采集运行于宿主机的各虚拟机实时状态信息，并将这些信息通过数据汇聚器上传到计费服务器。在负载均衡器的控制下，数据汇聚器将汇聚的采集信息传输给计费服务器。负载均衡器收集各数据汇聚器和数据采集器的负载信息，依据预设的负载均衡策略平衡各数据汇聚器的负载，避免出现瓶颈。计费服务器将上传信息存入分布式数据库，同时依据计费算法利用并行计算组件处理数据，获取计费结果，再展示给用户或管理员。虽然该算法能够实现大规模分布式的数据采集、存储与运算，可以提高云计算的计费效率，但是仍采取周期性按时计费方式，并没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式。

中国发明专利“一种云计算环境下服务计费的方法及系统”(申请号CN201410568522.1)，该发明提供了一种云计算环境下服务计费的方法，包括根据获得的用户虚拟机的配置项参数及其业务类型、使用时间以及预设的定价策略得到初始的计费账单；还包括：根据用户资源使用行为的记录分析计算每一用户的行为记录方差，根据计费用户的行为记录方差与所有用户的行为记录方差之和的商获得计费用户当前的声望值，然后声望值求得计费调整因子；根据数值与计费调整因子的绝对值之差和初始的计费账单的乘积，得到首次调整的计费账单。该发明能够生成合理的计费账单，可以提高云计算系统的资源利用率，但是并没有考虑到计费效率的提升，也没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式。

中国发明专利“一种基于实际用量的云计算服务弹性计费方法”(申请号CN201410388485.6)，该发明公开了一种基于实际用量的云计算服务弹性计费方法，解决了使用网络资源不能按需使用，按需付费的问题。包括如下步骤：宿主机实时监控宿主机上的每台虚拟机的状态；将实时监控的数据发往主控服务器，由主控服务器统计，计算详细的资源用量数据，生成资源用量清单后发往统计服务器；统计服务器定时接收主控服务器发来的每台虚拟机的资源用量清单；根据资源用量清单，在统计服务器中生成用户资源用量的云计算服务账单。该发明通过实时监测每台虚拟机的CPU、磁盘、网络数据用量和虚拟机内存的占用量，依据统计服务器中生成的用户资源用量来计费，但是周期性监测资源用量的成本可能较大，没有考虑到计费效率的提升，也没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式。

中国发明专利“面向OpenStack开源云平台的云服务实时计费与管理系统”(申请号CN201410848267.6)，该发明公开了一种面向OpenStack开源云平台的云服务实时计费与管理系统，包括系统登录模块、客户缴费情况模块、缴费信息模块、收费项目模块、缴费客户模块、系统管理模块、参数管理模块、客户统计模块和收费统计模块等几大模块业务，能够对云服务产品的盈利进行计费和统计，还能够对客户行为进行统计。该发明仅仅针对特定的OpenStack开源云平台，采用云服务调用方式来实现计费，并没有考虑到其他云平台环境，也没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式。

中国发明专利“一种云计算操作系统下的计费方法及装置”(申请号CN201410554256.7)，该发明提供了一种云计算操作系统下的计费方法及装置，包括：当关闭虚拟机时，获取用户使用该虚拟机的时长、业务类型以及该虚拟机的配置参数，并根据预先设置的用于存储单位时间内虚拟机的配置参数与各个业务类型一一对应的资源定价标准，确定第一计费账单；确定该用户的计费影响因子；根据确定的该用户的计费影响因子和第一计费账单确定该用户的第二计费账单。虽然该发明可以提高计费结果的准确性以及提升系统资源利用率，但是并没有考虑到计费效率的提升，也没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式。

中国发明专利“一种云基础设施服务的计费方法”(申请号CN201610318805.X)，该发明公开了一种云基础设施服务的计费方法，包括以下步骤：云基础设施服务平台指定虚拟机镜像类型、资源计费维度、资源计费粒度、最小计费时间单位和资源粒度价格，并构造资源总量价格模型；云基础设施服务平台接收用户的虚拟机申请后加入到虚拟机信息表，计算虚拟机运行价格；计费引擎获取用户申请的虚拟机的配置信息，从计费策略池选取对应的计费策略对用户虚拟机进行计费，计费策略包括预留租赁和按需付费两种。虽然该发明根据云服务用户对基础设施资源的需求差异制定相应的计费策略，能使资源租赁计费方法更加灵活，但是仅针对云服务中虚拟机资源进行计费，没有考虑到用户的资源使用行为对虚拟机资源使用情况的影响，也没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式。

中国发明专利“一种基于区块链和云计算平台的计费方法”(申请号CN201710145156.2)，该发明公开了一种基于区块链和云计算平台的计费方法，步骤如下：客户端收集计费信息，客户端选择服务端，并向服务端发送计费信息，服务端将计费信息记录在区块链中，区块链的智能合约自动收取费用，服务端设置有若干云节点，且所有云节点运行在云计算平台上，云节点中设置有用于接收计费信息的接收端，以及用于处理计费信息的计费引擎。虽然该发明通过区块链来实现计费数据的分布式可信存储，以及通过云计算平台实现计费云节点的动态快速迁移，但是并没有涉及到本专利申请中消息触发实时计费方式，没有考虑计费方法的效率问题。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是针对按时计费的方式，提供了一种云环境下基于消息触发的实时计费系统，能够做到精确到秒的实时计费，所述计费方法采用消息触发的方式而不是周期性地计费，可以大幅提升效率，能够支持大规模云环境下计费。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种云环境下基于消息触发的实时计费系统，并采用以下技术方案来实现。

一种云环境下基于消息触发的实时计费系统，包括：

API服务：用于接收请求，并将请求发送给消息队列；

计费引擎：用于监听所述消息队列，从所述消息队列接收所述请求，

并根据所述请求执行具体的计费任务；

任务调度服务：用于管理和/或调度用户的特殊任务；

以及消息通知服务：用于监听所述消息队列中由云平台服务发送来的消息并所述消息进行过滤，获取计费资源的变动操作及具体信息，

解析所述消息后通过所述消息队列发送给所述计费引擎。

进一步的，所述计费任务包括：通知任务、冻结任务和/或校验任务。

进一步的，所述特殊任务包括充值提醒任务、计费校验服务和/或冻结任务。

进一步的，所述计费资源的变动操作包括云平台资源的创建、更新和/或删除。

进一步的，所述任务调度服务的底层加载有负责调度任务的任务调度器。

更进一步的，所述任务调度器通过有序单链表的数据结构来实现。

再进一步的，所述单链表的数据结构中包括若干节点，每个所述节点包括：任务执行的时间点、要执行的任务、下一节点信息和/或用户信息。

具体的，所述单链表中的节点按任务执行的时间点升序排列。

一种适用于以上所述计费系统的用户状态转换方法，所述用户状态包括：

初始状态：新注册的用户处于该状态，处于该状态的所述用户不能执行资源申请操作；

空闲状态：当前没有使用资源的用户处于该状态；

使用中：正在使用资源的用户处于该状态；

警告状态：余额将要用尽的用户处于该状态；

冻结状态：处于所述冻结状态的用户不能操作资源；

处于所述初始状态的用户进行充值后转换为所述空闲状态；处于所述空闲状态的用户开始使用资源后转换为使用中；处于所述使用中的用户释放其使用的全部资源后转换为所述空闲状态；

用户余额将要用尽时，所述用户无论当前处于何种状态，均转换为警告状态；

处于所述警告状态的用户若释放部分资源或者充值后，转换为所述使用中，否则所述余额用尽时转换为所述冻结状态。

进一步的，处于所述冻结状态的用户资源冻结时间达到规定的时间后仍未充值，则删除所述资源；若删除所述资源后进行充值，则转换为所述空闲状态或者所述使用中。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：任务调度器和消息触发的设计，提高计费效率及性能；能够实现实时计费，实际使用中计费信息可精确到秒级；定期校验能够保障计费的准确性。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一个实施例的系统架构示意图。

图2是本申请一个实施例的任务调度器结构示意图。

图3是本申请一个实施例的用户状态转换示意图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明一个实施例的云环境下基于消息触发的实时计费系统，包括系统架构，利用系统架构按预定的消息过滤规则进行消息的过滤、利用任务调度规则进行任务的调度、利用计费规则计算用户的使用费用。

图1所示本发明一个实施例的系统架构示意图，其中包含API服务、计费引擎、消息通知服务和任务调度服务等4个核心模块。

API服务模块主要用于接收各种用户请求，如查询余额、查询消费记录、充值、管理计费规则/策略等，并将用户请求通过消息队列发送给计费引擎模块。

计费引擎模块主要用于监听消息队列，接收请求，执行具体的计费任务。

消息通知服务模块主要用于监听消息队列中云平台服务发送的消息并过滤，获取云平台资源的创建、更新及删除等资源变动操作及具体信息，解析消息后通过消息队列发送给计费引擎。

任务调度服务模块主要用于管理调度用户的一些特殊任务，如充值提醒任务、计费校验服务、冻结任务等。

表1

计费规则：

针对云环境中的每一种资源，创建相应的计费规则，一个计费策略包含每一种需要计费的资源的一条计费规则，可以为每一个用户指定一个计费策略，否则使用设置的默认策略。

计费规则通过yaml格式定义，示例如表1所示，示例中第1行表示资源类型；第2行表示版本号；第3行至第15行针对虚拟主机这种类型的资源，指定不同大小配置的价格。

消息过滤规则：

由于云平台每时每刻都会产生大量的消息到消息队列中，包括认证、查询、以及各种资源的一些变动，而计费系统只关心一些指定的计费资源的变动操作，所以需要过滤及解析消息。消息通知服务监听消息队列中云平台服务发送的消息并过滤，获取云平台资源的创建、更新及删除等资源变动操作及具体信息，并完成消息解析获取指定的字段信息。以上云平台资源的创建、更新和/或删除等资源变动操作，一般情况下属于计费资源操作，但是需要明白的是，计费资源操作不仅限定于以上几种，在不同情况下的其他的计费资源操作也均属于本申请的范围。

为了提高消息过滤及解析的灵活性，本计费系统设计实现基于yaml格式的消息过滤及解析规则，示例如表2：

表2

该示例中，第1行指定需要处理的消息类型，该示例中指定处理虚拟主机相关操作消息，其它的消息将被消息通知服务抛弃。消息类型支持通配符，避免消息规则的重复定义。第2行到第8行定义消息解析方式，需要获取的字段，消息通知服务将解析后的信息封装后发送给计费引擎，触发计费引擎执行相应的操作。对于逻辑卷、网络、数据库等其它消息的过滤及处理规则，按照示例的格式一次定义。

任务调度器：

任务调度服务底层的任务调度器，通过一个类似有序单链表的数据结构来实现，链表中包括头节点和若干任务节点。每个节点主要包含：timestamp(任务执行的时间点)、task(要执行的任务)、next(下一节点)以及相应的用户信息。具体结构如图2所示。

链表中的节点按timestamp升序排列，即第一个节点(除头节点外)始终是最近要执行的任务。当一个新任务到达时，只需要从头节点开始做一次遍历，找到合适的位置插入链表即可。任务调度器只负责调度任务，不负责任务的执行，当某一任务的时间点到来时，任务调度器将任务通过消息队列发送给计费引擎执行。为了保证链表数据的一致性及可靠性，对于链表的处理采用单线程的方式，由于任务调度器只是调度任务，单线程的性能已经完全足够支撑每秒上万的任务处理；同时，链表的数据将持久化到数据库，调度器重启时从数据库初始化链表。

用户状态转换：

在计费系统中，用户状态包括初始、空闲、使用中、警告和冻结5种状态。

各状态之间的转换关系如图3所示。

具体转换关系包括：

(a)新用户注册后处于初始状态，初始状态的用户不能执行资源申请等操作，充值后转换为空闲状态；

(b)空闲状态表示没有使用资源，使用资源后状态变为使用中；

(c)使用中状态表示用户正在使用，释放资源后状态转换为空闲，在用户余额将要用尽时，系统将通知用户充值，并将用户状态置为警告；

(d)警告状态的用户，释放一定资源或者充值后，状态转换为使用中，如释放所有资源，状态变为空闲，而如果没有释放资源也没有充值，到余额用尽后，状态转换为冻结；

(e)冻结状态表示用户处于冻结状态，将不能操作资源，资源将冻结一段时间等待充值，之后将彻底删除。待用户充值完后，状态转换为空闲或者使用中。

计费引擎：

计费引擎通过任务调度器调度任务，再执行具体的计费任务，且为了应对大规模的云平台计费要求，计费引擎支持分布式集群部署。计费任务包括：通知任务、冻结任务和校验任务。

通知任务：计费引擎根据资源的计费规则，计算用户的费率，用户查询余额时根据费率以及时间等参数能够很快地计算出用户的实时余额及消费记录等信息，但系统不会周期性地对用户进行计费操作。需要设定一个任务，根据用户的费率及余额设置一个时间点来通知用户余额即将用完，这个任务就是通知任务。当消息通知服务收到资源变动消息过滤解析后将触发计费引擎更新相应的资源、费率、余额等信息(更新时会对用户信息加锁)，即触发一次计费结算操作，同时通过消息队列触发任务调度器更新用户的通知任务。

冻结任务：执行冻结用户操作，资源暂停使用，虚拟机关机等，在保留一定的时间后删除释放。同时，用户的资源释放、充值等操作会触发计费引擎执行计费结算，更新冻结任务。

校验任务：属于周期性任务，不过周期可设置且相对比较大。校验任务从其它云平台服务中获取用户的资源使用量，和该计费系统中记录的资源用量比对并作相应的调整，避免消息丢失或者暴力操作造成的计费不准确，保证计费的准确性。

本申请的有益效果是：任务调度器、分布式集群部署以及消息触发的设计，提高计费效率及性能；能够实现实时计费，实际使用中计费信息可精确到秒级；定期校验能够保障计费的准确性。

以上对本申请实施例所提供的一种云环境下基于消息触发的实时计费系统，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，不同机构可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明创造构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：包括：

API服务：用于接收请求，并将请求发送给消息队列；

计费引擎：用于监听所述消息队列，从所述消息队列接收所述请求，并根据所述请求执行具体的计费任务；

任务调度服务：用于管理和/或调度用户的特殊任务；

以及消息通知服务：用于监听所述消息队列中由云平台服务发送来的消息并所述消息进行过滤，获取计费资源的变动操作及具体信息，解析所述消息后通过所述消息队列发送给所述计费引擎。

2.根据权利要求1所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述计费任务包括：通知任务、冻结任务和/或校验任务。

3.根据权利要求1所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述特殊任务包括充值提醒任务、计费校验服务和/或冻结任务。

4.根据权利要求1所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述计费资源的变动操作包括云平台资源的创建、更新和/或删除。

5.根据权利要求1-4任一所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述任务调度服务的底层加载有负责调度任务的任务调度器。

6.根据权利要求5所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述任务调度器通过有序单链表的数据结构来实现。

7.根据权利要求6所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述单链表的数据结构中包括若干节点，每个所述节点包括：任务执行的时间点、要执行的任务、下一节点信息和/或用户信息。

8.根据权利要求7所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：所述单链表中的节点按任务执行的时间点升序排列。

9.一种适用于以上所述计费系统的用户状态转换方法，其特征在于：

所述用户状态包括：

初始状态：新注册的用户处于该状态，处于该状态的所述用户不能执行资源申请操作；

空闲状态：当前没有使用资源的用户处于该状态；

使用中：正在使用资源的用户处于该状态；

警告状态：余额将要用尽的用户处于该状态；

冻结状态：处于所述冻结状态的用户不能操作资源；

处于所述初始状态的用户进行充值后转换为所述空闲状态；处于所述空闲状态的用户开始使用资源后转换为使用中；处于所述使用中的用户释放其使用的全部资源后转换为所述空闲状态；

用户余额将要用尽时，所述用户无论当前处于何种状态，均转换为警告状态；

处于所述警告状态的用户若释放部分资源或者充值后，转换为所述使用中，否则所述余额用尽时转换为所述冻结状态。

10.根据权利要求9所述云环境下基于消息触发的实时计费系统，其特征在于：处于所述冻结状态的用户资源冻结时间达到规定的时间后仍未充值，则删除所述资源；若删除所述资源后进行充值，则转换为所述空闲状态或者所述使用中。