CN111221629A - 计算资源使用量量化方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种计算资源使用量量化方法及装置，所述方法包括：通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。采用本方法能够使可执行文件进行可信执行，执行结果不可作伪，执行资源的使用量可信量化。

Description

计算资源使用量量化方法及装置
技术领域
本发明涉及计算资源技术领域，尤其涉及一种计算资源使用量量化方法及装置。
背景技术
计算资源是云计算的核心资源之一。互联网的崛起，大数据的生机勃发，人工智能的复兴，物联网，无人驾驶及各类自动化机器人的应用带来海量数据的同时也带来了还是的数据处理需求。智能制造和5G等高速通信技术的普及，物联网的快速应用普及，使得社会对计算资源的需求爆发式增长。而与此同时，却有海量的个人和商业机构的计算设备资源闲置。在此趋势下，如何使用技术手段将这些闲置资源整合并综合利用起来，实现共建共享的云计算平台将会对计算资源成本的降低起到极大的作用。
现有的云计算技术架构为了适应物联网时代的需求已经开始快速向分布式、边缘侧方向发展，如AWS的Lamdba架构也日益成熟并开始商业化。可是各云计算厂商在推进云计算向边缘侧、分布式方向发展的时候依然是以各自的中心化系统平台进行系统内部的资源使用量统计和计费，如Lambda的使用按照函数调用次数计费，而使用量的统计完全由AWS平台自行完成。
但是上述方法，一方面，只是通过单一一方的统计，结果可信度和准确度不够，另一方面，计算作为一个结合硬件的方案也存在着一些弱点和攻击漏洞，如SGX的侧信道攻击等，并不能完全保证统计结果的准确。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种计算资源使用量量化方法及装置。
本发明实施例提供一种计算资源使用量量化方法，包括：
通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；
启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；
接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；
当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
检测所述N个执行节点的运行报告是否一致。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
检测所述N个执行节点的执行时长之间的时长差异值；
当所述时长差异值小于预设差异阈值时，获取所述N个执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
获取运行过程中的进程特征值，并对所述进程特征值进行校验；
当校验结果为进程特征值无误时，接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
通过执行程序和数据生成数据包和所述可执行文件的文件校验信息；
对所述可执行文件、数据包和文件校验信息进行校验；
当校验结果无误时，将所述可执行文件发送至执行节点。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
根据所述运行报告和所述资源使用量生成所述可执行文件的生产工作报告并签名。
本发明实施例提供一种计算资源使用量量化装置，包括：
生成模块，用于通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；
计算模块，用于启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；
接收模块，用于接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；
统计模块，用于当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
在其中一个实施例中，所述装置还包括：
检测模块，用于检测所述N个执行节点的运行报告是否一致。
本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述计算资源使用量量化方法的步骤。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述计算资源使用量量化方法的步骤。
本发明实施例提供的计算资源使用量量化方法及装置，通过引入TEE可信执行环境，使得可执行文件的发送至节点的过程随机、公平可信，再结合多个节点同时运行文件，使得最终运行结果可验证，最终达到可执行文件的可信执行，执行结果不可作伪，执行资源的使用量可信量化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中计算资源使用量量化方法的流程图；
图2为本发明另一实施例中计算资源使用量量化方法执行准备阶段的流程图；
图3为本发明另一实施例中计算资源使用量量化方法程序运行阶段的流程图；
图4为本发明另一实施例中计算资源使用量量化方法工作量验证和统计阶段的流程图；
图5为本发明实施例中计算资源使用量量化装置的结构图；
图6为本发明实施例中电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
图1为本发明实施例提供的计算资源使用量量化方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种计算资源使用量量化方法，包括：
步骤S101，通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点处于TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数。
具体地，通过执行程序和数据生成对应的可执行文件，可执行文件包括对数据进行执行程序动作的文件以及对应的数据包，即将执行程序打包成可执行文件时，还可以包含文件打包成的数据包，然后将上述执行文件发送至N个执行节点，执行节点的选择可以随机选取，比如N为3时，则随机发送到3个执行节点，执行节点自带TEE(可信执行环境)芯片并在TEE中运行系统监控程序。
另外，还可以通过执行程序和数据生成数据包和可执行文件的文件校验信息，然后可以对可执行文件、数据包和文件校验信息进行校验，具体为：执行节点上TEE监控程序首先校验选择文件校验信息，确保执行节点选择过程按要求在可信执行环境中进行，然后执行节点上TEE监控程序校验可执行文件、数据包以及本地的容器镜像文件，确认可执行文件、数据包无误，其中，节点中下载标准容器镜像并具备镜像运行的基本条件和环境，在确保节点选择、执行文件和数据包下发公平可信后，将执行文件发送至N个执行节点。
步骤S102，启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行。
具体地，在可执行文件发送到执行节点后，启动执行节点中的容器，容器可以为一种虚拟机，容器的启动需要占用固定的CPU、内存和存储量，并且单个容器提供的资源量等同，当单个容器的资源量不够时，可以请求启动多个容器进行运行，然后根据容器中预设的执行逻辑加载可执行文件并运行，预设的执行逻辑比如在固定的目录调用固定的文件名，使得可执行文件能够被运行。
步骤S103，接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验。
具体地，在容器对可执行文件的程序执行结束后，接收容器上传的可执行文件上报的运行报告，其中，运行报告可以是TEE监控程序检测进程无误后统计标准容器运行时间生成工作量统计报告并打包程序执行结果后签名生成。
另外，对运行报告进行校验可以为检测N个执行节点的运行报告是否一致，即对N个节点上报的运行结果进行比对，验证三者运行输出结果是否一致。
步骤S104，当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
具体地，在确认运行报告的校验结果无误时，取执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，比如接收到3个不同执行节点的运行报告时，根据3个执行节点的执行时长计算平均值，并根据最终耗时计算资源使用量。另外，在接收到3个不同执行节点的运行报告时，还可以对报告的安全性进行验证。
另外，在根据最终耗时计算资源使用量后，还可以根据运行报告和资源使用量生成可执行文件的生产工作报告并签名。
本发明实施例提供的一种计算资源使用量量化方法，通过引入TEE可信执行环境，使得可执行文件的发送至节点的过程随机、公平可信，再结合多个节点同时运行文件，使得最终运行结果可验证，最终达到可执行文件的可信执行，执行结果不可作伪，执行资源的使用量可信量化。
在上述实施例的基础上，所述计算资源使用量量化方法，还包括：
检测所述N个执行节点的执行时长之间的时长差异值；
当所述时长差异值小于预设差异阈值时，取所述N个执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时。
在本发明实施例中，在TEE监控程序确认报告无误后，对节点上报的运行报告中的运行时长进行比对，确保N个运行节点的运行时长差异值不超过预设差异阈值20％(允许偏差值在20％以内)，并取N个运行时长平均值作为最终耗时时长，并以此计算资源使用量，其中，运行时长根据容量提供的资源量计算得到，另外，20％仅为举例说明，也可以为其他预设偏差值，在此不多做赘述。
在本发明实施例中，对节点上报的运行报告中的运行时长进行比对，确保N个运行节点的运行时长差异值不超过预设差异阈值，有效地保证了运行时长的可信度。
在上述实施例的基础上，所述计算资源使用量量化方法，还包括：
获取运行过程中的进程特征值，并对所述进程特征值进行校验；
当校验结果为进程特征值无误时，接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验。
在本发明实施例中，在执行节点对可执行文件启动后获取进程特征值(PID、父进程PID、进程堆和栈内数据的hash值等)，通过TEE监控程序对进程特征值进行校验，校验过程为不定时的抽查进程特征值，并检测进程特征值是否发生改变，当进程特征值未被更改时，接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验。
在本发明实施例中，通过TEE中运行的可信监控程序监控计算节点的程序运行情况，防止程序运行作弊。
在另一个实施例中，所述计算资源使用量量化方法包括执行准备阶段，程序运行阶段、工作量验证和统计阶段三个阶段，其中，执行准备阶段可以如图2所示，确保节点选择、执行文件和数据包下发公平可信，防作弊，而程序运行阶段可以如图3所示，确保节点选择、执行文件和数据包下发公平可信，防作弊，工作量验证和统计阶段可以如图4所示，通过TEE中可信运行的监控程序检测可执行文件的执行过程，并统计执行时间，防止作弊。
图5为本发明实施例提供的一种计算资源使用量量化装置，包括：生成模块201、计算模块202、接收模块203、统计模块204，其中：
生成模块201，用于通过执行程序和数据生成可执行文件，并将可执行文件发送至N个执行节点，执行节点运行TEE可信执行环境，N为大于1的自然数。
计算模块202，用于启动执行节点中的容器，并通过容器中预设的执行逻辑加载可执行文件并运行。
接收模块203，用于接收容器上传的可执行文件的运行报告，并对运行报告进行校验。
统计模块204，用于当确认运行报告的校验结果无误时，获取执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据最终耗时计算资源使用量。
在一个实施例中，装置还可以包括：
检测模块，用于检测N个执行节点的运行报告是否一致。
在一个实施例中，装置还可以包括：
第二检测模块，用于检测N个执行节点的执行时长之间的时长差异值。
获取模块，用于当时长差异值小于预设差异阈值时，获取N个执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时。
在一个实施例中，装置还可以包括：
第二获取模块，用于获取运行过程中的进程特征值，并对进程特征值进行校验。
第二接收模块，用于当校验结果为进程特征值无误时，接收容器上传的可执行文件的运行报告，并对运行报告进行校验。
在一个实施例中，装置还可以包括：
第二生成模块，用于通过执行程序和数据生成数据包和可执行文件的文件校验信息；
校验模块，用于对可执行文件、数据包和文件校验信息进行校验，当校验结果无误时，将可执行文件发送至执行节点。
在一个实施例中，装置还可以包括：
第三生成模块，用于根据运行报告和资源使用量生成可执行文件的生产工作报告并签名。
关于计算资源使用量量化装置的具体限定可以参见上文中对于计算资源使用量量化方法的限定，在此不再赘述。上述计算资源使用量量化装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(Communications Interface)303和通信总线304，其中，处理器301，存储器302，通信接口303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器302中的逻辑指令，以执行如下方法：通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
此外，上述的存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种计算资源使用量量化方法，其特征在于，所述方法包括：
通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；
启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；
接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；
当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
2.根据权利要求1所述的计算资源使用量量化方法，其特征在于，所述对所述运行报告进行校验，包括：
检测所述N个执行节点的运行报告是否一致。
3.根据权利要求1所述的计算资源使用量量化方法，其特征在于，所述取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时之前，还包括：
检测所述N个执行节点的执行时长之间的时长差异值；
当所述时长差异值小于预设差异阈值时，获取所述N个执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时。
4.根据权利要求1所述的计算资源使用量量化方法，其特征在于，所述通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行之后，还包括：
获取运行过程中的进程特征值，并对所述进程特征值进行校验；
当校验结果为进程特征值无误时，接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验。
5.根据权利要求1所述的计算资源使用量量化方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过执行程序和数据生成数据包和所述可执行文件的文件校验信息；
对所述可执行文件、数据包和文件校验信息进行校验；
当校验结果无误时，将所述可执行文件发送至执行节点。
6.根据权利要求1所述的计算资源使用量量化方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述运行报告和所述资源使用量生成所述可执行文件的生产工作报告并签名。
7.一种计算资源使用量量化装置，其特征在于，所述装置包括：
生成模块，用于通过执行程序和数据生成可执行文件，并将所述可执行文件发送至N个执行节点，所述执行节点运行TEE可信执行环境，所述N为大于1的自然数；
计算模块，用于启动所述执行节点中的容器，并通过所述容器中预设的执行逻辑加载所述可执行文件并运行；
接收模块，用于接收所述容器上传的所述可执行文件的运行报告，并对所述运行报告进行校验；
统计模块，用于当确认所述运行报告的校验结果无误时，获取所述执行节点的执行时长的平均值作为最终耗时，并根据所述最终耗时计算资源使用量。
8.根据权利要求7所述的计算资源使用量量化装置，其特征在于，所述装置还包括：
检测模块，用于检测所述N个执行节点的运行报告是否一致。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的计算资源使用量量化方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的计算资源使用量量化方法的步骤。
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