CN109067888B - 分布式异地多云资源多层次融合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式异地多云资源多层次融合管理系统，包括融合接口、资源融合管理单元，其中，融合接口用于为客户端访问云平台时提供统一的数据接口；资源融合管理单元用于为客户端提供云平台资源的统一管理。通过本发明能够实现对多种异构云平台的兼容性，实现资源的融合管理。

Description

分布式异地多云资源多层次融合管理系统

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，特别涉及分布式异地多云资源多层次融合管理系统。

背景技术

为了应对海量数据的计算需求，企业需要构建大规模的服务器集群和完善的IT支撑系统以应对大量的并发访问及数据处理操作。但是按照传统方式，所需要花费的不仅仅是购买服务器的开销，还需要在系统运维和管理上花费大量的人力资源，这将会严重影响企业的战略布局，导致企业的重心偏离，进而影响到企业快速创造价值以及创新的能力。云计算正是在这种背景之下发展起来的技术，它的特点是基于网络并且资源共享，可以通过便捷的方式将计算资源提供给用户。根据2016年工信部电信研究院发布的云计算白皮书，全球云计算市场发展平稳、快速，2015年以IaaS、PaaS和SaaS为代表的典型云服务市场规模达到522.4亿美元，增速20.6％，预计2020年将达到1535.3亿美元，年复合增长率达22％。从这些数据中可以看出，快速的市场增长率和巨大的市值将成为云计算发展的未来趋势。

另一方面，云计算的发展也带来了多云融合管理领域的巨大需求。由于不同的云平台在管理虚拟机方面有各自的特点，因此数据中心多采用多个云平台来监控、管理与调度其中心机器资源、虚拟化资源以及网络资源等资源。而不同的云平台在开发、运维技术和管理经验上差别很大，且云平台之间不能动态共享资源，影响了用户对于其提供的云服务的整体体验，这就需要将分布式异地多云资源进行融合，提供统一的开发、运维和管理。

基于上述分析，可以发现在目前的云计算环境中，对多种异构云平台的兼容性、资源融合管理等方面，现有多云融合管理工具均存在较大的不足。为此本发明提供了一种分布式异地多云资源多层次融合管理系统，能够很好的解决上述问题。

发明内容

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种分布式异地多云资源多层次融合管理系统，包括融合接口、资源融合管理单元，其中，融合接口用于为客户端访问云平台时提供统一的数据接口；资源融合管理单元用于为客户端提供云平台资源的统一管理。

所述的管理系统，其中：融合接口包括解析器和接口转换器，接口转换器中预设有多个云平台的接口。

所述的管理系统，其中：当客户端访问云平台时，先调用融合接口，融合接口的解析器分析客户端的访问请求，解析出客户端要访问的云平台的类型，将所述类型发送给接口转换器，接口转换器调用相应的云平台接口对客户端数据进行格式转换，将客户端数据转换为符合相应云平台接口规范的数据，最后将该数据发送给相应的云平台。

所述的管理系统，其中：资源融合管理单元包括资源池融合管理模块、IP地址融合管理模块、虚拟化单元融合管理模块、应用服务组融合管理模块。

所述的管理系统，其中：资源池融合管理模块包括资源池采集器、资源池融合器、资源池管理器、资源池执行器。

所述的管理系统，其中：资源池采集器用于定期采集异地多个云平台计算资源信息、内存资源信息、存储资源信息、网络资源信息；资源池融合器用于根据资源池采集器采集来的计算资源信息、内存资源信息、存储资源信息、网络资源信息根据各个异地云的权重，计算出异地多云融合后的资源池信息；资源池管理器用于为上层提供融合后的资源池信息，同时提供资源池操作接口，接收资源池的创建、删除操作信息，并将操作信息转发给资源池执行器处理；资源池执行器用于接收资源池管理器发送的资源池操作信息，通过分配算法调用统一融合接口对下层异地多云平台进行操作。

所述的管理系统，其中，资源池执行器的操作包括：(1)资源池创建：首先对异地多云中心按照优先级进行排序；然后在相同优先级的多云中心序列中，计算各个云平台资源使用率，按照资源使用率进行排序；在资源池创建时，按照排好序的列表，依次分配资源，并记录资源池与云平台的对应关系，如果第一个云中心未分配的资源小于资源池中定义的资源，就先将第一个云平台可以分配的资源分配给资源池，剩余的资源依次类推，直到分配的资源加和等于要创建的资源池资源；(2)资源池删除：根据记录的资源池与云平台的对应关系，通过统一接口，依次释放云平台相应的资源。

所述的管理系统，其中：IP地址融合管理模块包括IP地址获取器、IP地址融合器、IP地址管理器、IP地址执行器。

所述的管理系统，其中：IP地址获取器用于直接与各个云平台通信，周期性的从各个云平台获取云平台的可用IP地址信息，获得IP地址信息后实时更新IP地址列表；IP地址融合器用于将获取到的所有的IP地址，按照A类、B类、C类IP地址进行统一整合，相同类别的IP地址放到同一个类别下，生成融合后的IP地址列表；IP地址管理器用于从IP地址融合器获取融合后的IP地址列表，并提供IP地址分配、IP地址删除的管理接口；IP地址执行器接收IP地址管理器发送来的IP地址管理请求进行操作。

所述的管理系统，其中，IP地址执行器的操作包括：

(1)IP地址分配：IP地址执行器根据获取到的IP地址信息，计算待分配的IP地址和已分配的所有IP地址的距离，找到距离待分配的IP最近的IP地址对应的云平台，将待分配的IP地址分配给该云平台，距离计算公式如下：

对于待分配IP地址IP₁＝(x₁,x₂,x₃,x₄)、平台上已分配IP地址IP₂＝(y₁,y₂,y₃,y₄)的两个IP地址，其距离为：

d(IP₁,IP₂)＝1000*(x₁-y₁)²+100*(x₂-y₂)²+10*(x₃-y₃)²+1*(x₄-y₄)²

(2)IP地址删除：根据IP地址和云平台的对应关系，调用云平台的接口将IP地址从该云平台上删除。

所述的管理系统，其中：虚拟化单元融合管理模块包括虚拟化单元信息采集器、虚拟化单元融合管理器、虚拟化单元控制器。

所述的管理系统，其中：虚拟化单元采集器用于周期性的采集异地多个云平台内虚拟机、容器信息；虚拟化单元融合管理器用于将虚拟机、容器这两种不同类型的虚拟化单元的启动、停止、暂停、重启操作融合成统一的控制平面，提供虚拟机、容器统一的操作接口；虚拟化单元执行器用于接收虚拟化单元融合管理器发送来的启动、停止、暂停、重启操作请求，将请求通过融合统一的接口转发到对应的云平台。

所述的管理系统，其中：应用服务组融合管理模块包括应用服务采集器、应用服务融合器、应用服务组执行器。

所述的管理系统，其中：应用服务采集器用于从异地多个云平台上采集应用服务信息；应用服务融合管理器用于根据应用服务所属的组类别将应用服务融合成应用服务组，并提供应用服务组的部署、卸载操作；应用服务执行器用于接收应用服务融合管理器发送来的应用服务组操作指令并进行相应操作。

所述的管理系统，其中：应用服务执行器的操作包括：

(1)应用服务组部署：应用服务执行器根据应用服务组中每个应用服务对CPU、内存、网络的需求，按照云平台优先级和负载情况，依次选取满足条件的云平台去部署应用服务，并记录应用服务和云平台对应关系，最终将服务组中的所有应用服务部署到多云环境中。

(2)应用服务组卸载流程：根据应用服务和云平台的对应关系，调用应用服务卸载接口执行应用服务在云平台上的卸载。

所述的管理系统，其中：IP地址执行器将待分配的IP地址IP1与云平台上所有的已分配IP地址进行距离计算，选择距离最小的已分配IP地址所在的云平台分配该待分配IP地址。

所述的管理系统，其中：如果存在多个异平台的已分配IP地址与待分配IP地址之间的距离数值都是最小值的情况，则选择网络资源使用量/网络资源总量最低的平台进行IP地址分配。

附图说明

图1为包括分布式异地多云资源多层次融合管理系统的多云体系架构示意图；

图2为分布式异地多云资源多层次融合管理系统组成示意图；

图3为融合接口结构示意图；

图4为资源池融合管理模块结构示意图；

图5为IP地址融合管理模块结构示意图；

图6为虚拟化单元融合管理模块示意图；

图7为应用服务组融合管理模块示意图。

具体实施方式

本发明将整个多云体系分成四个层次，由上至下，最上层是统一服务层，从云服务、云监控、云运维等维度为用户提供个性化的服务；第二层为资源融合管理层，即分布式异地多云资源多层次融合管理系统，根据上一层的服务需求，提供相应的功能支持，提供统一的接口、提供资源池、IP地址、虚拟机以及应用服务组等资源融合管理；第三层为云平台层，包括异地、异构的多个云中心，提供计算资源虚拟化、存储资源虚拟化和网络资源虚拟化等；最下层为资源层，包含x86、小型机、物理机和存储等物理资源。整个多云体系架构设计如图1所示。

在图1的多云体系架构中，分布式异地多云资源多层次融合管理系统是多云体系的重要部分。图1中虚线框部分为分布式异地多云资源多层次融合管理系统。它处于服务层和云平台层之间，属于整个体系的中间层部分，它的主要功能就是为上层云服务、云监控、云运维这些子系统模块提供基础的操作支持，对接下层多个异构的云平台，统一操作资源池、IP地址、虚拟机以及应用服务组等资源。分布式异地多云资源多层次融合管理系统既为上层能够形成特色服务提供了支持，又为与底层的统一交互管理提供了接口，在很大的程度上提高了企业对于资源的管控力和资源管理效率，为加速企业的IT基础发展提供了有利的条件。

分布式异地多云资源多层次融合管理系统具备以下的能力：它能够连接底层异地、异构的多个云平台，同步这些云平台的虚拟化资源，对所有的虚拟机进行全生命周期的管理，同时提供IP地址融合管理、应用服务组融合管理等资源的多层次融合管理。

如图2所示，分布式异地多云资源多层次融合管理系统包括融合接口、资源融合管理单元。资源融合管理单元包括资源池融合管理模块、IP地址融合管理模块、虚拟化单元融合管理模块、应用服务组融合管理模块。

如图3所示，融合接口包括解析器和接口转换器，接口转换器中预设有多个云平台的接口。当客户端访问云平台时，先调用融合接口，融合接口的解析器分析客户端的访问请求，解析出客户端要访问的云平台的类型，将接口类型发送给接口转换器，接口转换器调用相应的云平台接口对客户端数据进行数据封装等的格式转换，将客户端数据转换为符合相应云平台接口规范的数据，最后将该数据发送给相应的云平台；云平台根据接收到的数据，执行相应的操作，将执行结果返回给接口转换器，接口转换器根据该云平台接口规范解析返回结果，然后将解析后的结果按照统一的数据格式进行格式转换，最终将转换后的数据返还给客户端。

资源融合管理单元包括资源池融合管理模块、IP地址融合管理模块、虚拟化单元融合管理模块、应用服务组融合管理模块。应用服务组融合管理模块位于资源池融合管理模块、IP地址融合管理模块、虚拟化单元融合管理模块之上，应用服务组的创建和删除会通过管理接口调用资源池融合管理模块、IP地址融合管理模块和虚拟化单元融合管理模块。

下面对资源池融合管理模块进行说明，其中，

资源池融合管理模块包括资源池采集器、资源池融合器、资源池管理器、资源池执行器等四个子模块。

1)资源池采集器定期采集异地多个云平台的CPU资源总量、CPU资源使用量、内存资源总量、内存资源使用量、存储资源总量、存储资源使用量、网络资源总量、网络资源使用量等信息。

2)资源池融合器根据资源池采集器采集来的计算资源信息(CPU资源总量、CPU资源使用量、内存资源总量、内存资源使用量)、存储资源信息(存储资源总量、存储资源使用量)、网络资源信息(网络资源总量、网络资源使用量)，根据各个异地云的权重，计算出异地多云融合后的资源池信息。

定义：x₁,x₂,…,x_n为1到n个异地云平台的权重，该权重可根据CPU的性能等因素确定，CPU性能高则权重高，反之权重则低。

融合后的CPU资源总量＝x₁*(第1个云平台CPU资源总量)+…+x_n*(第n个云平台CPU资源总量)

融合后的CPU资源使用量＝x₁*(第1个云平台CPU资源使用量)+…+x_n*(第n个云平台CPU资源使用量)

由于内存、存储、网络资源都是通用资源，不存在异构问题，所以，计算方法相同，且各个云平台之间的权重相同：

融合后的其他资源(内存、存储、网络资源)总量＝第1个云平台其他资源(内存、存储、网络资源)总量+…+第n个云平台其他资源(内存、存储、网络资源)总量

融合后的其他资源(内存、存储、网络资源)使用量＝第1个云平台其他资源(内存、存储、网络资源)使用量+…+第n个云平台其他资源(内存、存储、网络资源)使用量

3)资源池管理器为上层(云服务、云监控、云运维)提供融合后的资源池详细信息，同时提供资源池操作接口，接收资源池的创建、删除等操作信息，并将操作信息转发给资源池执行器处理。

4)资源池执行器接收资源池管理器发送的资源池操作信息，通过分配算法调用统一融合接口对下层异地多云中心进行操作。例如：

资源池创建：资源池执行器支持基于优先级与负载均衡相结合的分配策略。首先对异地多云中心按照优先级进行排序(优先级的设置规则可根据需要设定，例如国产平台优先级高，设为2，X86平台优先级为1，等等)，没有设置优先级的云中心默认优先级为1；然后在相同优先级的多云中心序列中，根据采集到的各个云平台的资源信息，通过CPU资源使用量/CPU资源总量，计算各个云平台资源使用率，按照资源使用率进行排序，资源使用率低的排序靠前。在资源池创建时，按照排好序的列表，依次分配资源，并记录资源池与云平台的对应关系，如果第一个云平台未分配的资源小于资源池中定义的资源，就先将第一个云平台可以分配的资源分配给资源池，剩余的资源依次类推，直到分配的资源加和等于要创建的资源池资源。

资源池删除：根据记录的资源池与云平台的对应关系，通过统一接口，依次释放云平台相应的资源。

IP地址融合管理模块，包括IP地址获取器、IP地址融合器、IP地址管理器、IP地址执行器这四个子模块。

1)IP地址获取器直接与各个云平台通信，周期性的从各个云平台获取云平台的可用IP地址信息，获得IP地址信息后实时更新IP地址列表。

2)IP地址融合器将获取到的所有的IP地址，按照A类、B类、C类IP地址进行统一整合，相同类别的IP地址放到同一个类别下，生成融合后的IP地址列表。

3)IP地址管理器从IP地址融合器获取融合后的IP地址列表，并提供IP地址分配、IP地址删除的管理接口。

4)IP地址执行器接收IP地址管理器发送来的IP地址管理请求，并进行如下的操作：

IP地址分配流程：IP地址执行器根据获取到的IP地址信息，通过以下公式计算待分配的IP地址和已分配的所有IP地址的距离，找到与待分配的IP地址IP₁距离最近的已分配的IP地址IP₂，将待分配的IP地址IP₁分配给IP₂所在的云平台。计算距离的方法如下：

定义：如果一个待分配的IP地址IP₁为x₁.x₂.x₃.x₄，那么IP₁的向量表示为(x₁,x₂,x₃,x₄),记为：IP₁＝(x₁,x₂,x₃,x₄)；云平台上已分配的某一个IP地址设为IP₂其地址为y₁.y₂.y₃.y₄，那么IP₂的向量表示为(y₁,y₂,y₃,y₄),记为：IP₂＝(y₁,y₂,y₃,y₄)

对于IP₁＝(x₁,x₂,x₃,x₄)、IP₂＝(y₁,y₂,y₃,y₄)，两个IP地址距离为：

d(IP₁,IP₂)＝1000*(x₁-y₁)²+100*(x₂-y₂)²+10*(x₃-y₃)²+1*(x₄-y₄)²

IP地址执行器重复上述的计算，将待分配的IP地址IP₁与所有的已分配IP地址进行如上的距离计算，距离的数值越小，说明该待分配IP地址与已分配IP地址之间距离越近，选择距离最小的已分配IP地址所在的云平台分配该待分配IP地址；如果存在多个异平台的已分配IP地址与待分配IP地址之间的距离数值都是最小值的情况，则优先选择网络资源使用量/网络资源总量最低的平台进行IP地址分配。

IP地址删除流程：根据IP地址和云平台的对应关系，调用云平台的接口将IP地址从该云平台上删除。

虚拟化单元融合管理模块包括虚拟化单元信息采集器、虚拟化单元融合管理器、虚拟化单元控制器三个子模块。

1)虚拟化单元采集器周期性的采集异地多个云平台内虚拟机、容器信息；

2)虚拟化单元融合管理器，将虚拟机、容器这两种不同类型的虚拟化单元的启动、停止、暂停、重启等操作融合成统一的控制平面，提供虚拟机、容器统一的操作接口；

3)虚拟化单元执行器接收虚拟化单元融合管理器发送来的启动、停止、暂停、重启等操作请求，将请求通过融合统一的接口转发到对应的云平台。

应用服务组融合管理模块包括应用服务采集器、应用服务融合器、应用服务组执行器。应用服务组包含多个应用服务。

1)应用服务采集器负责从异地多个云平台上采集应用服务信息；

2)应用服务融合管理器根据应用服务所属的组类别将应用服务融合成应用服务组，并提供应用服务组的部署、卸载操作；

3)应用服务执行器接收应用服务融合管理器发送来的应用服务组操作指令并进行相应操作。

应用服务组部署流程：应用服务执行器根据应用服务组中每个应用服务对CPU、内存、网络的需求，按照云平台优先级和负载情况(优先级高的排名靠前，优先级相同负载低的排名靠前)，依次选取满足条件的云平台去部署应用服务，并记录应用服务和云平台对应关系，最终将服务组中的所有应用服务部署到多云环境中。

应用服务组卸载流程：根据应用服务和云平台的对应关系，调用应用服务卸载接口执行应用服务在云平台上的卸载。

本发明以分布式异地多云多层次资源融合管理技术为目标展开研究，实现了异构多云平台下资源池、IP地址、虚拟化单元和应用服务组等多层次资源的融合管理，并为上层服务(云服务、云监控、云运维)提供统一的操作接口，以解决企业实际业务环境中的异地、异构多云资源融合统一管理问题，从而降低了管理成本、提高了资源利用率。

Claims (1)

1.一种分布式异地多云资源多层次融合管理系统，包括融合接口、资源融合管理单元，其特征在于：融合接口用于为客户端访问云平台时提供统一的数据接口；资源融合管理单元用于为客户端提供云平台资源的统一管理；资源融合管理单元包括资源池融合管理模块、IP地址融合管理模块、虚拟化单元融合管理模块、应用服务组融合管理模块；资源池融合管理模块包括资源池采集器、资源池融合器、资源池管理器、资源池执行器；融合接口包括解析器和接口转换器，接口转换器中预设有多个云平台的接口，当客户端访问云平台时，先调用融合接口，融合接口的解析器分析客户端的访问请求，解析出客户端要访问的云平台的类型，将接口类型发送给接口转换器，接口转换器调用相应的云平台接口对客户端数据进行数据封装的格式转换，将客户端数据转换为符合相应云平台接口规范的数据，最后将该数据发送给相应的云平台；

资源池采集器用于定期采集异地多个云平台计算资源信息、内存资源信息、存储资源信息、网络资源信息；资源池融合器用于根据资源池采集器采集来的计算资源信息、内存资源信息、存储资源信息、网络资源信息根据各个异地云的权重，计算出异地多云融合后的资源池信息：定义x₁,x₂,…,x_n为1到n个异地云平台的权重，该权重根据CPU的性能因素确定，CPU性能高则权重高，反之权重则低；

融合后的CPU资源总量＝x₁*(第1个云平台CPU资源总量)+…+x_n*(第n个云平台CPU资源总量)

融合后的CPU资源使用量＝x₁*(第1个云平台CPU资源使用量)+…+x_n*(第n个云平台CPU资源使用量)；

融合后的内存、存储、网络资源总量＝第1个云平台内存、存储、网络资源总量+…+第n个云平台内存、存储、网络资源总量；

融合后的内存、存储、网络资源使用量＝第1个云平台内存、存储、网络资源使用量+…+第n个云平台内存、存储、网络资源使用量；

资源池管理器用于为上层提供融合后的资源池信息，同时提供资源池操作接口，接收资源池的创建、删除操作信息，并将操作信息转发给资源池执行器处理；资源池执行器用于接收资源池管理器发送的资源池操作信息，通过分配算法调用统一融合接口对下层异地多云平台进行操作；

资源池执行器的操作包括：(1)资源池创建：首先对异地多云中心按照优先级进行排序；然后在相同优先级的多云中心序列中，计算各个云平台资源使用率，按照资源使用率进行排序；在资源池创建时，按照排好序的列表，依次分配资源，并记录资源池与云平台的对应关系，如果第一个云中心未分配的资源小于资源池中定义的资源，就先将第一个云平台可以分配的资源分配给资源池，剩余的资源依次类推，直到分配的资源加和等于要创建的资源池资源；(2)资源池删除：根据记录的资源池与云平台的对应关系，通过统一接口，依次释放云平台相应的资源；

IP地址融合管理模块包括IP地址获取器、IP地址融合器、IP地址管理器、IP地址执行器，其中，IP地址获取器用于直接与各个云平台通信，周期性的从各个云平台获取云平台的可用IP地址信息，获得IP地址信息后实时更新IP地址列表；IP地址融合器用于将获取到的所有的IP地址，按照A类、B类、C类IP地址进行统一整合，相同类别的IP地址放到同一个类别下，生成融合后的IP地址列表；IP地址管理器用于从IP地址融合器获取融合后的IP地址列表，并提供IP地址分配、IP地址删除的管理接口；IP地址执行器接收IP地址管理器发送来的IP地址管理请求进行操作；

所述的管理系统，其中，IP地址执行器的操作包括：

IP地址分配：IP地址执行器根据获取到的IP地址信息，计算待分配的IP地址和已分配的所有IP地址的距离，找到距离待分配的IP最近的IP地址对应的云平台，将待分配的IP地址分配给该云平台，距离计算公式如下：

对于待分配IP地址IP₁＝(x₁,x₂,x₃,x₄)、平台上已分配IP地址IP₂＝(y₁,y₂,y₃,y₄)的两个IP地址，其距离为：

d(IP₁,IP₂)＝1000*(x₁-y₁)²+100*(x₂-y₂)²+10*(x₃-y₃)²+1*(x₄-y₄)²

IP地址执行器将待分配的IP地址IP1与云平台上所有的已分配IP地址进行距离计算，选择距离最小的已分配IP地址所在的云平台分配该待分配IP地址；

虚拟化单元融合管理模块包括虚拟化单元信息采集器、虚拟化单元融合管理器、虚拟化单元控制器；

虚拟化单元采集器用于周期性的采集异地多个云平台内虚拟机、容器信息；虚拟化单元融合管理器用于将虚拟机、容器这两种不同类型的虚拟化单元的启动、停止、暂停、重启操作融合成统一的控制平面，提供虚拟机、容器统一的操作接口；虚拟化单元执行器用于接收虚拟化单元融合管理器发送来的启动、停止、暂停、重启操作请求，将请求通过融合统一的接口转发到对应的云平台；

应用服务组融合管理模块包括应用服务采集器、应用服务融合器、应用服务组执行器；应用服务采集器用于从异地多个云平台上采集应用服务信息；应用服务融合管理器用于根据应用服务所属的组类别将应用服务融合成应用服务组，并提供应用服务组的部署、卸载操作；应用服务执行器用于接收应用服务融合管理器发送来的应用服务组操作指令并进行相应操作；应用服务执行器的操作包括：(1)应用服务组部署：应用服务执行器根据应用服务组中每个应用服务对CPU、内存、网络的需求，按照云平台优先级和负载情况，依次选取满足条件的云平台去部署应用服务，并记录应用服务和云平台对应关系，最终将服务组中的所有应用服务部署到多云环境中；(2)应用服务组卸载流程：根据应用服务和云平台的对应关系，调用应用服务卸载接口执行应用服务在云平台上的卸载；IP地址执行器将待分配的IP地址IP1与云平台上所有的已分配IP地址进行距离计算，选择距离最小的已分配IP地址所在的云平台分配该待分配IP地址；所述的管理系统，其中：如果存在多个异平台的已分配IP地址与待分配IP地址之间的距离数值都是最小值的情况，则选择网络资源使用量/网络资源总量最低的平台进行IP地址分配。

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