CN110034963A - 一种应用集群自适应的弹性配置方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用集群自适应的弹性配置方法，该配置方法基于PaaS平台与ASP平台；该PaaS平台为服务器，ASP平台为客户端：通过解析应用部署包计算应用拓扑结构；并将其应用划分为多个应用模块；服务器监控虚拟机集群中长期租赁的虚拟机的应用模块及按需付费的虚拟机资源的应用模块是否低于或高于给定阈值；并进行相应的分配迁移迁移的虚拟机额应用模块在迁移前进行重新调度，并根据重调度方案将请求分发至各虚拟机集群进行分布式处理；即配置完成。本发明提供的应用集群自适应的弹性配置方法，服务器可以自动地调整虚拟机所在的集群位置，提高长期租用的虚拟机的利用率，降低按需付费的虚拟机的利用率，达到降低运营成本的目的。
Description
技术领域
发明涉及一种应用集群自适应的弹性配置方法，属于云计算信息技术领域。
背景技术
云计算是一种信息技术服务模式，该模式实现了随时随地，快捷地的对可配置虚拟资源共享池（如网络、服务器、存储、应用和服务）的访问，使得对资源的配置、管理工作得以快速高效的完成。云计算的三种标准服务模式分别是：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）。
PaaS将定制化研发的中间件平台作为一种服务提供给用户。用户只需专注于应用程序的部署和管理。PaaS的实质是将互联网的资源服务化为可编程接口，为第三方开发者提供有商业价值的资源和服务平台。有了PaaS平台的支撑，云计算的开发者就获得了大量的可编程元素，这些可编程元素有具体的业务逻辑，这就为开发带来了极大的方便，不但提高了编程效率，还节约了开发成本。同时，PaaS所提供的中间件平台为开发者开发的程序提供了应用部署所需计算资源（各种中间件），监控、管理和弹性伸缩等各种运维所需功能，大大降低了应用部署和运维所需成本。
云应用拓扑和部署中常见的应用大多由多个功能模块组成，模块之间有相互依赖关系。其中后一个应用模块依赖于前一个应用模块，只有前一个应用模块的任务处理完成后，后一个应用模块的任务才可以进行调度。
开发者根据PaaS平台给出的规范构建应用部署包并提交给PaaS平台。该部署包中至少包含一个应用描述文件，该应用描述文件描述了至少两个节点模版、关系模版、部署策略。节点模板用于描述应用内部的模块，节点则是节点模板部署完成之后在机器上实际运行的节点实例，例如一组进程。
节点模版中给出了用于管理节点生命周期的具有标准化名称的方法，这些方法包括安装、配置、启动、停止、卸载等。关系模板中给出了各节点类型的依赖关系，部署策略则说明了应用初始部署虚拟机的租用类型和数目。在PaaS平台部署一个完整的应用，需要按照应用各模块之间的依赖关系从上至下依次遍历各节点的节点模板和关系模板，并按照节点模板所对应的方法对所遍历到的节点模板在租赁的虚拟机实例上进行部署，并根据关系模板建立已经部署好的节点之间的关系。
PaaS平台接收到ASP发来的请求后，对接收到的应用请求进行解析与建模，根据调度方案进行调度并安排到不同集群的虚拟机上。
目前有三种常见的云应用实施方案，以ASP企业为核心的实施方案，以CSP为核心的实施方案和以CSB为核心的实施方案。
以ASP企业为核心的实施方案，ASP在本地部署云应用管理系统，应用运维过程全权交由本地云应用管理系统负责。
以CSP为核心的实施方案， 在CSP的公有云管理系统基础上增加本地资源管理模块，CSP处理来自不同ASP的资源和应用托管请求，同时负责运维多个应用。
以CSB为核心的实施方案，CSB在自己的服务器上部署云应用管理系统，在多个CSP上以长期优惠协议价格租赁虚拟机，ASP向云应用管理系统注册托管本地服务器，通过客户端提交应用部署包之后该应用的运维过程全权交给云应用管理系统。
CSB本质上是一个赚差价的中间商，不断收到来自不同ASP的资源和应用委托请求，负责多个应用的远程运维，在需要的时候实时从多个CSP上租赁虚拟机，其租赁资源无限但租赁成本受到CSP虚拟机的租用类型和价格的约束。
常见的云平台虚拟机租赁方式有两种，按需付费和长期租用，图2展示了阿里云企业级服务器ECS 的价格，可以看到同种机器长期租用的单价远比按需付费的单价要低，按需付费的单价可以达到长期租用的单价（按小时计）的2至8倍。所以如何合理的设置不同租用类型的虚拟机调度任务的密集程度对于降低运营成本有很大的意义，但目前为止尚未有普适性的策略能够实时地根据虚拟机的状态调整虚拟机的租用类型。
发明内容
本发明针对上述不足提供了一种应用集群自适应的弹性配置方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，该配置方法基于PaaS平台与ASP平台；该PaaS平台为服务器，ASP平台为客户端：
步骤一、客户端向服务器发送应用部署包，服务器收到并解析应用部署包；
步骤二、服务器根据应用部署包计算应用拓扑结构；并将其应用划分为多个应用模块；
步骤三、服务器运行应用并接收应用请求，服务器对一个或多个应用请求进行调度，并根据调度方案将请求分发至各虚拟机集群进行分布式处理；虚拟机集群类型包括至少长期租赁计费类型与按需付费计费类型；
步骤四、服务器监控虚拟机集群中长期租赁的虚拟机的应用模块及按需付费的虚拟机资源的应用模块是否低于或高于给定阈值；
长期租赁的虚拟机就是包月，包年，包3年或者包5年等付费的虚拟机，在其租赁期间，虚拟机资源（内存，cpu）是随意使用的；按需付费的虚拟机就是按使用了多少资源进行付费，可以是按小时付费，按使用的cpu核数付费，按使用的内存容量付费。
应用模块划分表示的是一个具体的应用请求各任务的划分，一个具体的应用请求可以划分成M1，M2，M3，M4，M5这5个具体的应用模块（任务），每个应用模块（任务）都需要占用一定的虚拟机资源进行处理；
步骤五、根据步骤四中服务器暂停低于给定阈值的长期租赁的虚拟机中的应用模块，将其迁移至处于较高利用率状态的按需付费虚拟机所在虚拟机集群中；服务器暂停高于按需付费的虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较低利用率状态的长期租赁虚拟机所在虚拟机集群中；该阈值是人为定义到部署策略中的，部署策略存在于由客户端上传的应用部署包中的应用描述文件中。
步骤六、服务器针对步骤五中发生迁移的虚拟机额应用模块在迁移前进行重新调度，并根据重调度方案将请求分发至各虚拟机集群进行分布式处理；即配置完成。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，所述的步骤一中的部署包为中至少包含一个应用描述文件，该应用描述文件中包含至少两个节点模版、关系模版、部署策略；所述部署策略指明应用初始部署虚拟机类型与数量。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，步骤二中服务器根据节点模版与关系模版计算应用拓扑结构，根据节点模版将应用划分为多个应用模块，根据部署策略为每个应用模块部署虚拟机集群。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，步骤四中部署策略中定义虚拟机集群的资源的使用率计算方法和判断阈值，用于判定虚拟机使用率的高低；
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，步骤五中服务器暂停处于较低利用率的长期租赁虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较高利用率状态的按需付费虚拟机所在虚拟机集群中，在该虚拟机上部署并启动集群所对应的应用模块；
所述的服务器暂停处于较高利用率的按需付费虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较低利用率状态的长期租赁虚拟机所在虚拟机集群中，在该虚拟机上部署并启动集群所对应的应用模块。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，所述部署策略中含有对应用模块进行自动部署所需的方法制品，该方法制品名称为服务器给出的规范约定的标准名称。方法制品为：帮助该模块进行自动部署的一系列可执行文件，代码和配置文件等
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，所述的虚拟机集群中至少包含一台虚拟机，且同集群内的虚拟机上安装相同的应用模块；虚拟机集群用于负责应用请求的特定阶段；（特定阶段中不同的虚拟机集群负责处理应用请求的不同应用模块，也就是应用请求的不同特定阶段；如图3中VC2只处理M2这一类型的任务。），多个不同虚拟机集群处理不同阶段的应用请求。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，所述的服务器根据应用拓扑结构中的拓扑排序次序，将一个应用请求依次分发至各个虚拟机集群进行应用请求处理，直至所有应用模块执行完毕即应用请求处理完毕。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，所述的各个虚拟机集群进行应用请求处理前，应处理完毕与该应用模块具有依赖关系的应用模块。根据图中M3必须M2之后进行处理，M2必须在M1之后进行处理，那么这种先后处理的关系就是它们之间的依赖关系；所以如要处理M3必须依照M1→M2→M3这样的顺序进行处理，M1，M2必须先依次处理完成后才能处理M3。
本发明所述的应用集群自适应的弹性配置方法，服务器针对多个应用请求进行调度时，服务器按照优化目标生成调度方；调度方案中指明每个应用请求的每个阶段被分发到指定虚拟机集群上的指定虚拟机；被分配到同一台虚拟机上处理的应用请求，按照特定的优先级排队，依次等待处理。
有益效果
本发明提供的应用集群自适应的弹性配置方法，对于CSB和CSP而言，当存在长期租用但资源占用率较低的虚拟机和按需租用但组员占用率较高的虚拟机，服务器可以自动地调整虚拟机所在的集群位置，提高长期租用的虚拟机的利用率，降低按需付费的虚拟机的利用率，达到降低运营成本的目的。
附图说明
图1是本发明应用集群自适应的弹性配置方法的流程图；
图2是本发明应用集群自适应的弹性配置方法的应用模块划分图；
图3是本发明应用集群自适应的弹性配置方法的应用模块部署信息图；
图4是本发明应用集群自适应的弹性配置方法的应用请求调度安排图；
图5是本发明应用集群自适应的弹性配置方法的迁移策略表。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种应用集群自适应的弹性配置方法步骤如下：
步骤1：该配置方法基于PaaS平台与ASP平台；该PaaS平台为服务器，ASP平台为客户端：客户端向服务器发送应用部署包，服务器收到并解析应用部署包服务器收到并解析客户端发来的应用部署包，该应用部署包中至少包含一个应用描述文件，该文件描述了至少两个节点模板、关系模板、部署策略。
步骤2：如图2所示服务器根据节点模版与关系模版计算应用拓扑结构，并将应用划分为多个应用模块，按照应用各模块间的依赖关系依次对各节点模板进行部署并根据关系模板建立各节点之间的关系。应用模块划分如图2所示，表示的是一个具体的应用请求各任务的划分，一个具体的应用请求可以划分成M1，M2，M3，M4，M5这5个具体的应用模块（任务），每个应用模块（任务）都需要占用一定的虚拟机资源进行处理。
如表1所示：服务器将不同的应用模块部署到不同虚拟机集群内的虚拟机上，同集群内的虚拟机上安装相同的应用模块，专门负责应用请求的特定阶段，不同虚拟机集群处理应用请求的不同阶段。
步骤3：服务器运行应用并接收应用请求，服务器对一个或多个应用请求进行调度，并根据调度方案将请求分发至各虚拟机集群进行分布式处理；虚拟机集群类型包括至少长期租赁计费类型与按需付费计费类型。如图3：应用模块部署信息表所示服务器启动各集群应用模块，接收应用请求，对接收到的应用请求根据调度方案进行调度并安排到不同集群的虚拟机上；
步骤4：服务器监控虚拟机集群中长期租赁的虚拟机的应用模块及按需付费的虚拟机资源的应用模块是否低于或高于给定阈值；长期租赁的虚拟机就是包月，包年，包3年或者包5年等付费的虚拟机，在其租赁期间，虚拟机资源（内存，cpu）是随意使用的；按需付费的虚拟机就是按使用了多少资源进行付费，可以是按小时付费，按使用的cpu核数付费，按使用的内存容量付费等。
如图5：迁移策略如表中服务器监控虚拟机资源占用情况，对占用率过高或过低的虚拟机进行迁移，占用率过高迁移条件为虚拟机为按需付费虚拟机且内存使用率高于80%、CPU占用率高于60%，占用率过低迁移条件为虚拟机为长期租用虚拟机内存使用率小于20%、CPU占用率小于30%。
步骤5：根据步骤四中服务器暂停低于给定阈值的长期租赁的虚拟机中的应用模块，将其迁移至处于较高利用率状态的按需付费虚拟机所在虚拟机集群中；服务器暂停高于按需付费的虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较低利用率状态的长期租赁虚拟机所在虚拟机集群中；服务器发现集群VC1上的长期租用虚拟机VM2的内存消耗只有15%处于较低利用率状态，于是进入步骤6；该阈值是人为定义到部署策略中的，部署策略存在于由客户端上传的应用部署包中的应用描述文件中。
步骤6：应用运行一段时间之后，服务器发现集群VC3上的按需付费虚拟机VM1的内存消耗达到了85%处于较高利用率状态，于是进入步骤7。
步骤7：服务器发现上述虚拟机位于不同虚拟机集群，于是进入步骤8。
步骤8：服务器暂停VC3集群中的VM1的应用模块M3，将其上已经执行完成的部分和正在执行的请求迁移到同集群另一台虚拟机上重新开始，其上正在等待尚未开始的请求，将会被迁移到另一台虚拟机上继续排队等待处理。安装模块M1的处理软件，并将该虚拟机迁移至VC1集群中，部署并启动VC1集群的应用模块M1，并重新署名为VM2，进入步骤9。
步骤9：服务器暂停VC1集群中的VM2 的应用模块M1，将其上已经执行完成的部分和正在执行的请求迁移到同集群另一台虚拟机上重新开始，其上正在等待尚未开始的请求，将会被迁移到另一台虚拟机上继续排队等待处理。安装模块M3的处理软件，并将该虚拟机迁移至VC3集群中，部署并启动VC3集群的应用模块M3，并重新署名为VM1，迁移事件结束，服务器继续监听。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：该配置方法基于PaaS平台与ASP平台；该PaaS平台为服务器，ASP平台为客户端：
步骤一、客户端向服务器发送应用部署包，服务器收到并解析应用部署包；
步骤二、服务器根据应用部署包计算应用拓扑结构；并将其应用划分为多个应用模块；
步骤三、服务器运行应用并接收应用请求，服务器对一个或多个应用请求进行调度，并根据调度方案将请求分发至各虚拟机集群进行分布式处理；虚拟机集群类型包括至少长期租赁计费类型与按需付费计费类型；
步骤四、服务器监控虚拟机集群中长期租赁的虚拟机的应用模块及按需付费的虚拟机资源的应用模块是否低于或高于给定阈值；
步骤五、根据步骤四中服务器暂停低于给定阈值的长期租赁的虚拟机中的应用模块，将其迁移至处于较高利用率状态的按需付费虚拟机所在虚拟机集群中；服务器暂停高于按需付费的虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较低利用率状态的长期租赁虚拟机所在虚拟机集群中；
步骤六、服务器针对步骤五中发生迁移的虚拟机额应用模块在迁移前进行重新调度，并根据重调度方案将请求分发至各虚拟机集群进行分布式处理；即配置完成。
2.根据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的步骤一中的部署包为中至少包含一个应用描述文件，该应用描述文件中包含至少两个节点模版、关系模版、部署策略；
所述部署策略指明应用初始部署虚拟机类型与数量。
3.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的步骤二中服务器根据节点模版与关系模版计算应用拓扑结构，根据节点模版将应用划分为多个应用模块，根据部署策略为每个应用模块部署虚拟机集群。
4.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的步骤四中部署策略中定义虚拟机集群的资源的使用率计算方法和判断阈值，用于判定虚拟机使用率的高低。
5.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：根据步骤五中，所述的服务器暂停处于较低利用率的长期租赁虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较高利用率状态的按需付费虚拟机所在虚拟机集群中，在该虚拟机上部署并启动集群所对应的应用模块；
所述的服务器暂停处于较高利用率的按需付费虚拟机的应用模块，将其迁移至处于较低利用率状态的长期租赁虚拟机所在虚拟机集群中，在该虚拟机上部署并启动集群所对应的应用模块。
6.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述部署策略中含有对应用模块进行自动部署所需的方法制品，该方法制品名称为服务器给出的规范约定的标准名称。
7.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的虚拟机集群中至少包含一台虚拟机，且同集群内的虚拟机上安装相同的应用模块；虚拟机集群用于负责应用请求的特定阶段，多个不同虚拟机集群处理不同阶段的应用请求。
8.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的服务器根据应用拓扑结构中的拓扑排序次序，将一个应用请求依次分发至各个虚拟机集群进行应用请求处理，直至所有应用模块执行完毕即应用请求处理完毕。
9.据权利要求8所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的各个虚拟机集群进行应用请求处理前，处理完成与该应用模块具有依赖关系的应用模块。
10.据权利要求1所述的应用集群自适应的弹性配置方法，其特征在于：所述的服务器针对多个应用请求进行调度时，服务器按照优化目标生成调度方；
所述调度方案中指明每个应用请求的每个阶段被分发到指定虚拟机集群上的指定虚拟机；
所述被分配到同一台虚拟机上处理的应用请求，按照特定的优先级排队，依次等待处理。
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Application publication date: 20190719 Assignee: Jiangsu Yanan Information Technology Co.,Ltd. Assignor: NUPT INSTITUTE OF BIG DATA RESEARCH AT YANCHENG Contract record no.: X2023980049133 Denomination of invention: An Adaptive Elastic Configuration Method for Application Clusters Granted publication date: 20220617 License type: Common License Record date: 20231203 Application publication date: 20190719 Assignee: Yancheng Nongfu Technology Co.,Ltd. Assignor: NUPT INSTITUTE OF BIG DATA RESEARCH AT YANCHENG Contract record no.: X2023980049126 Denomination of invention: An Adaptive Elastic Configuration Method for Application Clusters Granted publication date: 20220617 License type: Common License Record date: 20231203 |