CN108234612B - 多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统 - Google Patents

多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，实现高分资源的动态调配、按需服务及共享发布，形成满足多种用户需求的高分资源云服务模式。为了支持固定终端、移动终端等多种发布模式，具备与移动终端间交互能力，支持跨终端网络协同会商，提供了一种灵活伸缩性强的信息及服务发布模式。通过SOA把软件功能和数据需求封装成一种服务，利用集中化的数据和服务平台发布Web Service服务，从而满足不同终端不同用户的使用需求；通过将数据资源、应用服务部署在云平台上，以三维数字地球为载体，通过统一的接口和规范以网络服务的形式发布服务，从而不必考虑终端环境的差别，为用户提供一致的信息服务体验。

Description

多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统
技术领域
本发明涉及云计算、虚拟化及大数据领域，特别涉及一种多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统。
背景技术
随着我国对地观测系列卫星研制发展的步伐不断加快，遥感卫星应用产业已经成为了国家战略性高技术产业，并且正在从试验应用型想业务服务型转变。卫星应用已成为我国经济建设、社会发展和政府决策的重要支撑。低耗的数据传输、运转、应用机制需要建立在强化统一的卫星数据接收、生产、存储、交换、服务标准规范基础之上，从而推动遥感卫星数据开发和贡献，形成长期、连续的数据应用服务体系。
基于高分遥感影像数据存储管理、数据共享、数据及服务发布为核心的高分数据中心和数据共享服务平台，是整个高分地面系统日常运行的基础。但是，由于各个数据平台在数据发布时提供的数据格式、规范、接口各异，提升了数据共享服务在使用时的门槛；另一方面，缺乏统一的数据集成、共享、服务视图，基于多数据中心分散式的数据管理与服务不利于数据服务资源的统一调配，增加了用户获取数据和服务的成本。
同时，随着高分后续卫星的相继发射，后续将源源不断地产生海量的遥感数据，需要大量的存储空间和更高效的数据检索模式。而随着高分数据应用技术的发展进步和信息服务的广泛开展，相关用户群体将由传统的行业领域拓展到区域用户和大众用户，这对高分信息服务的模式和能力提出了更高的要求，急需能够对异地数据中心的数据产品进行有效整合，提供单一全局视图的一站式数据服务能力。
因此，需要建立起一套行之有效的数据管理和信息共享系统，能够对现有数据中心资源进行有效整合、共享和发布，能够灵活满足高分卫星后续数据管理、应用、规模化产业化推广要求，能够面向行业、区域、国际和大众用户提供方便快捷的信息共享服务。
发明内容
本发明的目的旨在通过一种多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，实现高分资源的动态调配和按需服务，形成满足多种用户需求的高分资源云服务模式。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，包含
云平台管理模块，实现虚拟集群的扩展和管理，用于提供云平台的基础的存储、网络、计算资源的分配服务；
集群资源调度管理模块，用于在云平台管理模块基础与并行处理服务的基础上，对平台的存储和计算等集群资源进行监控，实现高分资源的动态调配和安全服务；；
云平台基础服务模块，用于提供海量高分数据的所述存储和计算服务；
应用服务发布模块，用于针对不同用户按需提供服务。
作为本发明的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统的进一步优选方案，所述云平台管理模块包括软件虚拟容器服务子模块、云平台资源管理器子模块和安全虚拟化子模块；
其中，软件虚拟容器服务子模块，用于屏蔽操作系统的差异，实现面向存储和计算密集型的软件服务的部署和动态迁移；
云平台资源管理器子模块，能够实现虚拟集群的扩展和管理，用于控制大量集合的计算、存储、以及网络的资源；
安全虚拟化子模块，用于确保虚拟化底层系统的安全性。
作为本发明的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统的进一步优选方案，所述集群资源调度管理模块包括虚拟化计算集群调度管理模块和虚拟化存储资源调度管理模块；
其中，虚拟化计算集群调度管理模块，用于管理用户基本信息，控制计算资源调度器，将作业提交到用户所使用的集群中，监控用户作业的进度及监控系统中每个资源调度器的运行；
虚拟化存储资源调度管理模块，用于对系统内多种异构存储资源进行整合和统一管理，对外提供规范化的接口和一致性的访问流程，对内统一监控软硬件和虚拟机资源使用状态。
作为本发明的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统的进一步优选方案，所述云平台基础服务模块包含计算服务和存储服务两部分，
所述计算服务包括MR计算模式和MPI调度器；
所述存储服务包括分布式文件系统、非结构化数据库、结构化数据库；
其中，MR计算模式使得软件开发者轻松编写出分布式并行程序；
MPI调度器是分布式内存应用中的消息传递标准，用于并行计算；
分布式文件系统是一个高度容错性的系统，可提供高吞吐量的数据访问，实现流式读取文件系统数据的目的；
非结构化数据库是一种提供高可靠性、高性能、列存储、可伸缩、实时读写的数据库系统，用于存储非结构化和半结构化的松散数据；
结构化数据库用于分散每一台服务器的工作量，且采用一个共享存储设备。
作为本发明的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统的进一步优选方案，所述应用服务发布模块包括三维地理信息服务、应用发布与管理服务、高分数据综合应用服务、用户管理、数据产品查询、数据产品订购、订单管理和信息推送服务；
其中，三维地理信息服务用于为高分数据信息和应用服务信息提供可视化展示平台；
应用发布与管理服务以三维地理信息服务为载体，支持移动端、固定端等多客户端的应用服务发布；
高分数据综合应用服务在高级图像处理的基础上，结合专题应用提供更深层次的业务应用功能；
用户管理实现统一的用户管理，控制用户的整个生命周期；
数据产品查询实现用户的数据产品的检索，并允许用户对检索到的影像数据详细元数据和浏览图等信息进行查看，供用户选择；
数据产品订购用于用户对产品进行订购；
订单管理用来实现用户对已有订单的管理；
信息推送服务用来实现数据产品的多种形式信息推送服务。
本发明与现有技术相比有益效果体现在：
通过本发明技术的研究和推广，发挥高分辨率卫星遥感数据的优势，通过不同传感器和空间分辨率的高分遥感数据的互补，提升行业应用的处理精度。
本发明通过上述描述实现对所述高分资源的动态管理、按需调度及共享发布服务。更进一步地，下面的描述将更明显地说明本发明的部分特点，或给出本发明部分附加的其他方面。
附图说明
图1为本发明所述的一种多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统拓扑图；
图2为本发明所述的面向多租户的资源动态调配和按需服务模式示意图；
图3为本发明所述的面向多终端的服务发布与应用模式示意图；
图4为本发明所述的多信息中心数据共享模式示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，进一步描述本发明。
如图1所示，本发明的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布技术拓扑图。
具体地，通过存储资源虚拟化层将存储资源虚拟化并以存储卷的形式对外提供服务。通过计算资源虚拟化层将计算资源集群虚拟化为虚拟容器，并在虚拟容器的基础上构建计算集群和存储集群。所述云平台资源管理模块与计算资源集群和存储资源集群连接，用于部署、监控和管理存储资源集群和计算资源集群。存储集群和计算集群被划分为更小的部分，为租户提供计算域存储服务。所述虚拟化计算集群调度管理模块与计算集群连接，用于部署、监控和管理计算集群。所述虚拟化存储集群管理模块与存储集群相连接，用于部署、监控和管理存储集群。所述虚拟化计算集群管理模块与元数据共享服务引擎与连接并为其提供元数据存储服务。所述应用服务发布模块与所述虚拟化存储集群管理模块连接，为用户按需提供三维应用发布与存储服务。所述应用服务发布模块和所述云平台管理模块一起，为租户提供三维应用发布与数据服务和云平台管理服务。
整个技术整体为租户提供相应的计算、存储、监控服务，满足租户的需求。
如图2，为本发明所述的面向多租户的资源动态调配和按需服务模式示意图。
具体的而言，基于负载均衡、虚拟化技术软硬件资源融合的自适应弹性分配策略，实现动态的资源调度，实现业务系统资源配备的按需调整，结合管理系统的资源监控，根据业务负载情况，调整业务资源配给，确保资源的高效利用。为了实现上述功能，需要在不同层次上实现资源的动态部署、扩展、与管理。主要包括物理资源层次；存储集群层次，在该层次分为不同的集群，如NoSQL集群、数据仓储、SQL集群、文件集群，每个租户可以同时拥有不同的集群；计算集群层次，每个租户都拥有一个可以支持Map-Reduce和MPI计算资源调度器。
在面向多租户云平台的物理资源层次，通过虚拟化技术将集群中的物理的计算、存储、网络资源虚拟化，以软件虚拟容器服务的方式封装计算、存储、网络资源。云平台资源管理器管理所有的物理计算资源、物理存储资源、物理网络资源、软件虚拟容器服务，从而有效提高资源利用率，统一资源池分配，大幅提升系统底层扩展性，并为实现运行时资源的动态调度、计算和存储系统资源按需调整提供基础。弱化应用软件与底层物理资源依赖关系，使得物理资源能够更加灵活地向优化系统性能、提高可靠性、提高易用性、提高运维效率的方面发展，以达到提高用户应用的运行效率和服务质量的目的。
在面向多租户云平台的计算集群层次，所述虚拟化计算集群调度管理模块云平台资源管理器分配的软件虚拟容器。对计算集群的实时监控与效能分析，根据计算集群的使用情况，动态的对其所拥有的资源进行优化调整。
在面向多租户云平台的存储集群层次，虚拟化存储集群调度管理模块云平台资源管理器分配的软件虚拟容器服务，并将其按照租户对某种存储集群，如NoSQL集群、数据仓储、SQL集群、文件集群的按需分配。对集群实时监控与效能分析，根据存储集群的使用情况，动态地对其拥有的资源进行优化调整。
如图3所示，为本发明所述的面向多终端的服务发布与应用模式示意图。
具体的，所述资源数据中心负责提供0~2级的遥感影像基础预处理产品。所述应用技术中心负责遥感高级处理算法和软件模块的研制，并通过平台加插件的模式形成遥感影像高级处理插件库，通过高级加工处理软件，对基础预处理数据产品进行加工处理，并获得遥感影像高级产品。
在面向多终端的服务发布与应用模式中，应用技术中心通过SOA技术对高级加工处理插件库中的软件进行封装，并以服务形式在区域数据中心或区域示范应用中心进行应用服务发布服务器上进行服务注册。同时，通过高级加工处理插件库共享的方式，在区域数据中心或区域示范应用中心部署相同的处理插件，并通过SOA技术封装成相应的服务，注册到应用服务发布服务器上。通过区域数据中心和区域示范应用中心的三维应用发布和数据共享服务器，以三维数字地球为载体，向PC端、Web端、移动端的多终端用户发布应用服务。
当用户在客户端发出服务请求时，区域数据中心和区域示范应用中心的三维应用发布和数据共享服务器解析用户请求，若应用服务注册在本地，则直接调用部署在本地云平台上的应用服务；若应用注册在应用中心，则通过WebService请求，通过网络远程访问应用中心的服务。
同时，区域数据中心及区域示范应用中心在发布应用服务时，能够通过类似卫星通信、互联网、移动网络支持PC、手机、平板的固定和移动终端，为其提供数据共享、GIS展示、双向数据交互、多终端协同开展联合标绘的协同会商工作场景。
如图4所示，为本发明所述的多信息中心数据共享模式示意图。
资源数据中心和应用技术中心通过Internet网络或专用网络实现元数据共享，并通过所述元数据共享服务引擎实现元数据的接入和集成。同时，所述元数据服务引擎对用户分别提供查询服务接口和数据获取接口，用户可通过三维地理信息服务访问资源数据中心及应用技术中心的元数据，并可获取数据产品或上传客户端生成数据。具体应用模式如下：
元数据查询模式。各数据中心存储不同类型的数据，例如数据资源中心存储满足规范的0~2级高分遥感数据，并具有元数据库；应用中心存储满足规范的高级产品，并具有元数据库。不同中心均通过共享接入服务将元数据库内容上传到元数据共享服务引擎。元数据共享服务引擎在接到元数据后，通过元数据集成服务生成统一的元数据共享视图，该视图包括不同中心的元数据目录。用户通过查询接口查询，并获取元数据共享视图。
数据产品获取模式。用户通过元数据共享视图定位数据源后，可通过两种方式下载相应数据产品，对于缓存于数据共享服务引擎的数据产品，可通过数据获取接口，到数据共享服务引擎的数据库中直接获取；对于存储于各数据中心的数据产品，需通过数据获取接口提出需求并定位到不同数据中心，并由数据中心直接向用户发送目标数据。

Claims (5)

1.一种多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，其特征在于：包含
云平台管理模块，实现虚拟集群的扩展和管理，用于提供云平台的基础的存储、网络、计算资源的分配服务；
集群资源调度管理模块，用于在云平台管理模块基础与并行处理服务的基础上，对平台的存储和计算集群资源进行监控，实现高分资源的动态调配和安全服务；基于负载均衡、虚拟化技术软硬件资源融合的自适应弹性分配策略，实现动态的资源调度，实现业务系统资源配备的按需调整，结合管理系统的资源监控，根据业务负载情况，调整业务资源配给；包括物理资源层次、存储集群层次和计算集群层次；存储集群层次分为NoSQL集群、数据仓储、SQL集群、文件集群的不同的集群，为每个租户分配不同的集群；计算集群层次，为每个租户分配能支持Map-Reduce和MPI计算资源调度器；其中，在面向多租户云平台的物理资源层次，通过虚拟化技术将集群中的物理的计算、存储、网络资源虚拟化，以软件虚拟容器服务的方式封装计算、存储、网络资源；云平台管理模块管理所有的物理计算资源、物理存储资源、物理网络资源、软件虚拟容器服务；并为实现运行时资源的动态调度、计算和存储系统资源按需调整提供资源；在面向多租户云平台的计算集群层次，所述集群资源调度管理模块对云平台管理模块分配的软件虚拟容器进行调度管理；对计算集群的实时监控与效能分析，根据计算集群的使用情况，动态地对其所拥有的资源进行优化调整；在面向多租户云平台的存储集群层次，所述集群资源调度管理模块对云平台管理模块分配的软件虚拟容器服务进行调度管理，并将其按照租户对某种存储集群按需分配；对集群实时监控与效能分析，根据存储集群的使用情况，动态地对其拥有的资源进行调整；
云平台基础服务模块，用于提供海量高分数据的所述存储和计算服务；
应用服务发布模块，用于针对不同用户按需提供服务；
应用技术中心，对基础预处理数据产品进行加工处理，并获得遥感影像高级产品； 在面向多终端的服务发布与应用模式中，应用技术中心通过SOA技术对高级加工处理插件库中的软件进行封装，并以服务形式在区域数据中心或区域示范应用中心进行应用服务发布服务器上进行服务注册；通过高级加工处理插件库共享的方式，在区域数据中心或区域示范应用中心部署相同的处理插件，并通过SOA技术封装成相应的服务，注册到应用服务发布服务器上；通过区域数据中心和区域示范应用中心的三维应用发布和数据共享服务器，以三维数字地球为载体，向PC端、Web端、移动端的多终端用户发布应用服务；
区域数据中心及区域示范应用中心，当用户在客户端发出服务请求时，解析用户请求，若应用服务注册在本地，则直接调用部署在本地云平台上的应用服务；若应用注册在应用中心，则通过WebService请求，通过网络远程访问应用中心的服务；在发布应用服务时，能够通过卫星通信、互联网、移动网络支持PC、手机、平板的固定和移动终端，为其提供数据共享、GIS展示、双向数据交互、多终端协同开展联合标绘的协同会商工作场景。
2.根据权利要求1所述的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，其特征在于：
所述云平台管理模块包括软件虚拟容器服务子模块、云平台资源管理器子模块和安全虚拟化子模块；
其中，软件虚拟容器服务子模块，用于屏蔽操作系统的差异，实现面向存储和计算密集型的软件服务的部署和动态迁移；
云平台资源管理器子模块，能够实现虚拟集群的扩展和管理，用于控制大量集合的计算、存储、以及网络的资源；
安全虚拟化子模块，用于确保虚拟化底层系统的安全性。
3.根据权利要求1所述的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，其特征在于：所述集群资源调度管理模块包括虚拟化计算集群调度管理模块和虚拟化存储资源调度管理模块；
其中，虚拟化计算集群调度管理，用于管理用户基本信息，控制计算资源调度器，将作业提交到用户所使用的集群中，监控用户作业的进度及监控系统中每个资源调度器的运行；
虚拟化存储资源调度管理，用于对系统内多种异构存储资源进行整合和统一管理，对外提供规范化的接口和一致性的访问流程，对内统一监控软硬件和虚拟机资源使用状态。
4.根据权利要求1所述的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，其特征在于：所述云平台基础服务模块包含计算服务和存储服务两部分，
所述计算服务包括MR计算模式和MPI调度器；
所述存储服务包括分布式文件系统、非结构化数据库、结构化数据库；
其中，MR计算模式使得软件开发者轻松编写出分布式并行程序；
MPI调度器是分布式内存应用中的消息传递标准，用于并行计算；
分布式文件系统是一个高度容错性的系统，可提供高吞吐量的数据访问，实现流式读取文件系统数据的目的；
非结构化数据库是一种提供高可靠性、高性能、列存储、可伸缩、实时读写的数据库系统，用于存储非结构化和半结构化的松散数据；
结构化数据库用于分散每一台服务器的工作量，且采用一个共享存储设备。
5.根据权利要求1所述的多终端模式的高分资源动态分配与按需服务发布系统，其特征在于：所述应用服务发布模块包括三维地理信息服务、应用发布与管理服务、高分数据综合应用服务、用户管理、数据产品查询、数据产品订购、订单管理和信息推送服务；
其中，三维地理信息服务用于为高分数据信息和应用服务信息提供可视化展示平台；
应用发布与管理服务以三维地理信息服务为载体，支持移动端、固定端多客户端的应用服务发布；
高分数据综合应用服务在高级图像处理的基础上，结合专题应用提供更深层次的业务应用功能；
用户管理实现统一的用户管理，控制用户的整个生命周期；
数据产品查询实现用户的数据产品的检索，并允许用户对检索到的影像数据详细元数据和浏览图信息进行查看，供用户选择；
数据产品订购用于用户对产品进行订购；
订单管理用来实现用户对已有订单的管理；
信息推送服务用来实现数据产品的多种形式信息推送服务。
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"多数据中心架构下遥感云数据管理及产品生产关键技术研究";阎继宁;《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20171015;正文第13-45、90、101-122页以及图2.6、5.3、5.8 *

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