CN110784335A - 一种云场景下的网元资源预留系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云场景下的网元资源预留系统，涉及云计算应用技术领域；该系统包括：资源预留与释放组件，其嵌入在openstack计算组件中，响应于客户端发出的资源预留请求，根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源预留请求进行处理，并根据资源预留请求的处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；资源预留记录表，用于记录对应服务器节点的当前资源预留量；刷新组件，响应于所述资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用量；本发明无需新增物理服务器，避免了额外的资源损耗；不仅可以保证后续网元部署和扩容成功，而且一定程度上可以缓解云平台资源碎片问题。

Description

一种云场景下的网元资源预留系统
技术领域
本发明属于云计算应用技术领域，更具体地，涉及一种云场景下的网元资源预留系统。
背景技术
云计算开源产业联盟发布的《电信云白皮书(2019)》中指出：伴随着IT技术的不断发展以及边缘业务的兴起，以专用硬件设备形态呈现的传统电信网络已经难以满足快速发展的网络业务需求。云计算、虚拟化等技术打破了传统电信业的思维方式，引入了网络功能虚拟化和软件定义网络的思想，将电信网络和业务部署在云的架构上，基于云的弹性服务环境相比传统的专属硬件环境具有灵活敏捷等优势。在此背景下，建设电信云服务环境来重构电信网络以及电信业成为了运营商战略转型的重要一步。
OpenStack为目前应用最广泛的开源云计算管理平台，在基于OpenStack的电信云场景下，根据需求，若干网元必须部署在同一个物理服务器上，或者分布在不同物理服务器上。但由于网元部署的时间不同，导致后续网元在部署时，出现物理服务器CPU、内存、网卡等资源被别的虚拟机占用，因资源不足而创建失败；或者网元后期需要在原先服务器上进行扩容，由于资源碎片引起资源不足，导致扩容失败。
为了避免上述情况，在实际应用中，往往规划的物理资源要大于实际使用的资源，或者是额外增加一个服务器专门用于进行资源预留，造成了资源浪费以及成本增加。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种云场景下的网元资源预留系统，其目的在于解决现有的资源预留方式需要额外增加服务器或规划的物理资源大于实际使用资源所导致的资源浪费、增加成本的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种云场景下的网元资源预留系统，包括：
资源预留与释放组件，其嵌入在openstack计算组件中，响应于客户端发出的资源预留请求，根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源预留请求进行处理，并根据处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；
资源预留记录表，用于记录对应服务器节点的当前资源预留量；
刷新组件，响应于所述资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用量。
优选的，上述网元资源预留系统，根据对应节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源预留请求进行处理具体为：
根据当前资源预留量和资源预留请求中的本次请求预留量计算本次预留修改量；
当本次预留修改量与当前资源已使用量的总和大于当前服务器的资源总量时，预留失败，返回预留失败的错误信息；
当本次预留修改量与当前资源已使用量的总和不大于当前服务器的资源总量时，预留成功，将本次请求预留量计入当前资源已使用量和当前资源预留量中。
优选的，上述网元资源预留系统，所述资源预留记录表嵌入在openstack数据库组件中。
优选的，上述网元资源预留系统，所述资源预留请求包括本次请求预留服务器ID、本次请求预留量及本次请求预留的资源类型。
优选的，上述网元资源预留系统，可请求预留的资源类型包括各服务器节点的磁盘、带宽QOS，以及NUMA中的CPU和大页内存。
优选的，上述网元资源预留系统，还包括虚拟机创建组件；
所述虚拟机创建组件响应于客户端发出的在已预留资源中创建虚拟机的创建请求获取各服务器节点的当前资源预留量，并根据各服务器节点的当前资源预留量和创建虚拟机所需使用的资源量筛选出可用于创建虚拟机的服务器节点，利用所述服务器节点的预留资源创建虚拟机。
优选的，上述网元资源预留系统，所述虚拟机创建组件还用于在虚拟机创建成功后生成资源释放请求。
优选的，上述网元资源预留系统，当接收到虚拟机创建组件产生的资源释放请求时，所述资源预留与释放组件响应于所述资源释放请求根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源释放请求进行处理，并根据资源释放请求的处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；
所述刷新组件响应于所述资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用量。
优选的，上述网元资源预留系统，根据对应节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源释放请求进行处理具体为：
根据当前资源预留量和资源预留请求中的本次请求释放量计算本次预留修改量；
当本次预留修改量大于零时，释放失败，返回释放失败的错误信息；
当本次预留修改量小于等于零时，释放成功，根据本次请求释放量对当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新。
优选的，上述网元资源预留系统，所述资源释放请求包括本次请求释放服务器ID、本次请求释放量及本次请求释放的资源类型。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的云场景下的网元资源预留系统，在openstack计算组件入口中扩展资源预留与释放组件，该资源预留与释放组件能够响应于客户端发出的资源预留或释放请求，根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对资源预留或释放请求进行处理，并根据处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；本系统基于openstack的现有框架，无需新增物理服务器，避免了额外的资源损耗；不仅可以保证后续网元部署和扩容成功，而且一定程度上可以缓解云平台资源碎片问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的云场景下的网元资源预留系统的逻辑框图；
图2是本发明实施例提供的云场景下的网元资源预留系统的组成架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明所提供的一种云场景下的网元资源预留系统的逻辑框图，参见图1所示，该网元资源预留系统包括资源预留与释放组件、资源预留记录表和刷新组件；
当接收到客户端发出的资源预留请求时，资源预留与释放组件根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对资源预留请求进行处理，并根据资源预留请求的处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；所述资源预留请求包括本次请求预留服务器ID、本次请求预留量及本次请求预留的资源类型。资源预留记录表则用于记录对应服务器节点的当前资源预留量；刷新组件响应于资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用情况。
进一步地，上述网元资源预留系统还包括虚拟机创建组件；
当接收到客户端发出的在已预留资源中创建虚拟机的创建请求时，虚拟机创建组件响应于该创建请求来获取各服务器节点的当前资源预留量，并根据各服务器节点的当前资源预留量和创建虚拟机所需使用的资源量筛选出可用于创建虚拟机的服务器节点，利用该服务器节点的预留资源创建虚拟机；并在虚拟机创建成功后生成资源释放请求，该资源释放请求包括本次请求释放服务器ID、本次请求释放量及本次请求释放的资源类型。
当接收到虚拟机创建组件产生的资源释放请求时，资源预留与释放组件响应于该资源释放请求根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对资源释放请求进行处理，并根据资源释放请求的处理结果对当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；
刷新组件响应于资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用情况。
下面结合具体的实施例和附图对本发明提供的网元资源预留系统的组成架构和工作原理进行说明。
图2是本实施例提供的一种云场景下的网元资源预留系统的组成架构图，参见图2所示，该网元资源预留系统包括Resource-api接口模块、Resource_reserve表、nova-compute接口模块和nova-scheduler接口模块；
其中，Resource-api接口模块嵌入在openstack计算组件入口nova-api中，本实施例在nova-api中新扩展了Resource-api接口作为资源释放与预留功能的入口，主要用于参数校验、修改数据库中资源占用相关信息，并调用nova-compute接口刷新资源等。
databese是openstack数据库组件，其中，Compute_nodes表是opentack原生包含的，主要用来记录每个的服务器节点的资源使用情况，例如CPU、内存、网络总量以及使用量等；本实施例在databese中新创建了Resource_reserve表，该Resource_reserve表主要用于记录每个服务器节点的资源预留情况。
本实施例中，各服务器节点上可预留的资源类型包括非一致性内存访问(Non-uniform memory access，NUMA)中的CPU和大页内存，以及磁盘和带宽服务质量(Qualityof Service，QoS)；
在电信云场景下，往往对于网元时延有着更高的要求。NUMA是指程序/容器/VM通过选择距离较近的CPU和内存作为计算资源来减小数据读取的时间，从而提升新性能的一种技术。NUMA是通过把一台计算机分成多个节点(node)，每个节点内部拥有多个CPU，节点内部使用共有的内存控制器，节点之间是通过互联模块进行连接和信息交互。因此，节点的所有内存对于本节点所有的CPU都是等同的，对于其他节点中的所有CPU都不同。每个CPU可以访问整个系统内存，但是访问本地节点的内存速度最快(不经过互联模块)，访问非本地节点的内存速度较慢(需要经过互联模块)，即CPU访问内存的速度与节点的距离有关。
带宽又称为吞吐量，表示在一定时间内业务流的平均速率，单位通常是kbit/s；QoS可以为不同业务流分配不同的端口带宽，以实现高优先级，或者对带宽需求更高的业务流(如视频流等)分配到更大的端口带宽，实现更加快速的数据传输。
下面分别通过资源预留、利用预留资源创建虚拟机和资源释放三个流程对本实施例的网元资源预留系统的工作原理进行说明；
一、资源预留
1、当客户端发起资源预留请求时，借助openstack现有框架，nova-api组件首先对用户权限进行校验，校验通过后调用新增接口Resource-api接收并解析资源预留请求，该资源预留请求包括本次请求预留服务器ID、本次请求预留量及本次请求预留的资源类型，例如：本次请求预留服务器23453224的NUMA1上的2个CPU；
2、Resource-api对资源预留请求中的参数进行合法性校验，校验通过后查询数据库databese中的Compute_nodes表以及Resource_reserve表；
3、根据Resource_reserve表中记录的当前资源预留量以及本次请求预留量计算本次预留修改量；其中，本次预留修改量＝本次请求预留量-当前资源预留量；
4、根据Conpute_nodes表中记录的当前资源已使用量判断是否可以进行预留，具体的：预留总量＝当前资源已使用量+本次预留修改量；
当预留总量>当前服务器资源总量，本次预留失败，Resource-api返回错误信息，流程结束；
当预留总量<＝当前服务器资源总量，本次预留成功，将本次请求预留量计入当前资源已使用量和当前资源预留量中，更新Resource_reserve表和Conpute_nodes表；
5、Resource-api调用nova-compute模块更新缓存中的资源使用情况，流程结束。
二、利用已预留资源创建虚拟机
1、客户端发起在已预留资源中创建虚拟机的创建请求；
由于nova组件原有调度流程的资源是各节点的可用(free)资源，并没有调度各节点预留(reserve)资源的流程；因此在创建请求中需加入reserve_id标签，该标签代表发起的是在已预留资源中而非在各节点的可用资源中创建虚拟机的请求；另外，该创建请求中还包括创建虚拟机所需使用的资源量；
2、在nova识别到是在预留资源中创建虚拟机时，nova-scheduler接口模块在scheduler阶段分别获取各服务器节点的当前资源预留量，将每个服务器节点的当前资源预留量计入可使用资源量中，然后进入过滤器进行可用服务器节点筛选，当某一服务器节点的可使用资源量大于等于创建虚拟机所需使用的资源量时，该服务器节点即可用于创建虚拟机；
3、使用筛选出的服务器节点的已预留资源进行资源预占并创建虚拟机，虚拟机创建成功后生成资源释放请求，该资源释放请求包括本次请求释放服务器ID、本次请求释放量及本次请求释放的资源类型。
三、资源释放
1.当收到nova-scheduler接口模块或客户端发起的资源释放请求时，nova-api组件首先对用户权限进行校验，校验通过后调用Resource-api接口模块接收并解析资源释放请求，例如：本次请求释放服务器23453224的NUMA1上的2个CPU；
2.Resource-api对资源释放请求中的参数进行合法性校验，校验通过后查询数据库databese中的Compute_nodes表以及Resource_reserve表；
3.根据Resource_reserve表中记录的当前资源预留量以及本次请求释放量计算本次预留修改量，其中，本次预留修改量＝本次请求释放量-当前资源预留量；
当本次预留修改量>0时，本次资源释放失败，Resource-api返回错误信息，流程结束；
当预留总量<＝0，本次资源释放成功，更新Resource_reserve和conpute_nodes表；
4.Resource-api调用nova-compute模块更新缓存中的资源使用情况，流程结束。
本发明提供的云场景下的网元资源预留系统，在openstack计算组件入口中扩展资源预留与释放组件，该资源预留与释放组件能够响应于客户端发出的资源预留或释放请求，根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对资源预留或释放请求进行处理，并根据处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；无需新增物理服务器，避免了额外的资源损耗；不仅可以保证后续网元部署和扩容成功，而且一定程度上可以缓解云平台资源碎片问题。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云场景下的网元资源预留系统，其特征在于，包括：
资源预留与释放组件，其嵌入在openstack计算组件中，响应于客户端发出的资源预留请求，根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源预留请求进行处理，并根据资源预留请求的处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；
资源预留记录表，用于记录对应服务器节点的当前资源预留量；
刷新组件，响应于所述资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用量。
2.如权利要求1所述的网元资源预留系统，其特征在于，根据对应节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源预留请求进行处理具体为：
根据当前资源预留量和资源预留请求中的本次请求预留量计算本次预留修改量；
当本次预留修改量与当前资源已使用量的总和大于当前服务器的资源总量时，返回预留失败的错误信息；
当本次预留修改量与当前资源已使用量的总和不大于当前服务器的资源总量时，将本次请求预留量计入当前资源已使用量和当前资源预留量中。
3.如权利要求1或2所述的网元资源预留系统，其特征在于，所述资源预留记录表嵌入在openstack数据库组件中。
4.如权利要求1或2所述的网元资源预留系统，其特征在于，所述资源预留请求包括本次请求预留服务器ID、本次请求预留量及本次请求预留的资源类型。
5.如权利要求4所述的网元资源预留系统，其特征在于，可请求预留的资源类型包括各服务器节点的磁盘、带宽QOS，以及NUMA中的CPU和大页内存。
6.如权利要求1或5所述的网元资源预留系统，其特征在于，还包括虚拟机创建组件；
所述虚拟机创建组件响应于客户端发出的在已预留资源中创建虚拟机的创建请求，根据各服务器节点的当前资源预留量和创建虚拟机所需使用的资源量筛选出可用于创建虚拟机的服务器节点，利用所述服务器节点的预留资源创建虚拟机。
7.如权利要求6所述的网元资源预留系统，其特征在于，所述虚拟机创建组件还用于在虚拟机创建成功后生成资源释放请求。
8.如权利要求7所述的网元资源预留系统，其特征在于，当接收到虚拟机创建组件产生的资源释放请求时，
所述资源预留与释放组件响应于所述资源释放请求根据对应服务器节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源释放请求进行处理，并根据资源释放请求的处理结果对所述当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新；
所述刷新组件响应于所述资源预留与释放组件的调用请求更新缓存中的资源使用量。
9.如权利要求8所述的网元资源预留系统，其特征在于，根据对应节点的当前资源已使用量和当前资源预留量对所述资源释放请求进行处理具体为：
根据当前资源预留量和资源预留请求中的本次请求释放量计算本次预留修改量；
当本次预留修改量大于零时，返回释放失败的错误信息；
当本次预留修改量小于等于零时，根据本次请求释放量对当前资源已使用量和当前资源预留量进行更新。
10.如权利要求8或9所述的网元资源预留系统，其特征在于，所述资源释放请求包括本次请求释放服务器ID、本次请求释放量及本次请求释放的资源类型。
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