CN111638941A - 基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法，方舱生成与管理系统根据方舱数据与资源请求从虚拟数据中心系统获取数据资源分布图，从跨域资源管理系统获取跨域资源目录，并计算方舱的资源需求清单；跨域资源管理系统根据方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至方舱生成与管理系统，以使方舱用户根据获取的跨域资源和数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法能够为动态任务生成专用定制、跨域伸缩、系统运维自治的任务计算环境。

Description

基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法
技术领域
本发明涉及跨域数字资源动态分配的技术领域，特别是涉及一种基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法。
背景技术
信息技术是当今世界经济和社会发展的重要驱动力，推动了全球产业结构转型和优化升级，带来了人类生产生活方式的深刻变化。通信、网络等新技术的飞速发展，极大地拓展了信息服务业的发展空间，也带来了新的发展机遇。新应用层出不穷、新业态蓬勃发展。与此同时，需求的多样性、环境的多变性对信息服务技术提出了更高的要求。
首先，应用正在变得越来越复杂，需要应对多变的需求，需要支持更多的用户，需要更强的计算能力，需要更加稳定安全等等。而为了支撑这些不断增长的需求，应用提供商不得不投入更大的人力、物力和财力去支持各类硬件设备(服务器、存储、带宽等等)和软件(数据库、中间件等等)的运维等。
其次，智能互联设备、数字服务和云应用的快速增长正在推动着数据的爆发式增长。数据量的增长和技术的创新正为智慧城市、无人驾驶、精准医疗、沉浸式游戏等各个方面带来全新的体验，改变着我们的生活。尽管大数据中几乎包含了所有我们需要的信息，但是由于大数据在数量、类型、动态特征等方面已大大超出了人类的认知，如何高效获取和处理这么多的动态数据成为一个公认的难题。
最后，信息产品和资源的不断丰富，使得资源的优化配置成为可能和必须。在多种可以相互替代的资源使用方式中选择较优一种，以达到资源使用的最高效率，实现消费者、企业及社会利益的最大满足。
信息技术的不断发展，也无一不是在解决上述重大问题和挑战。特别是计算机网络和互联网的出现和普及，出现了一种新的网络结构——网格。网格是把地理位置上分散的资源集成起来的一种基础设施。通过这种基础设施，用户不需要了解这个基础设施上资源的具体细节就可以使用自己需要的资源。资源共享是网格的根本特征，消除资源孤岛是网格的最终目标。目前，关于网格的研究主要集中在以下五个方面：网格体系结构的研究、网格资源的管理、任务管理、网格安全问题和通信技术。
网格的出现更好的利用了分散的计算资源，并且提供了较高的可伸缩性。为了保护共享信息和对特定资源的有效共享，在网格的基础上提出了虚拟组织。虚拟组织是由个人和自治域按照一定的资源共享的规则形成的集合，自治域或个人通过虚拟组织共享资源和进行问题求解。虚拟组织要求用户必须共享出自己的资源，同一虚拟组织内的用户既可以提供资源，也可以使用资源。由于虚拟组织是在网格基础上构建，故虚拟组织内用户提交的执行作业需要网格中心进行调度。关于虚拟组织的研究内容有：考虑优先级的虚拟组织(Virtual organization，VO)、VO间的虚拟化、VO的构建和管理、跨VO的业务协作等。
虚拟组织中一致的资源共享和使用规则提高了资源的利用率，其本质是实现资源的更细粒度的管理，目标是实现组内的资源与信息的共享和交流。虽然，虚拟组织实现了更强的信息共享，但是在资源使用上缺乏通用性。云计算平台恰好提供了一个统一的使用平台。云计算是用来同时描述一个系统平台或者一种类型的应用程序。在系统平台方面，云计算是物理的服务器或虚拟的服务器；在应用方面，它描述了一种可以通过互联网访问的、可扩展的应用程序。在高速发展的互联网时代，几乎所有的应用都会用到云计算，云已经成为生活中不可或缺的一部分。目前，关于云计算方面的研究已经非常丰富，其中主要的研究内容有以下六个方面：任务调度、资源管理、软件测试、云仿真和模拟、网络安全和云资源使用成本最优。
云计算的出现，带来了以下好处：降低了计算资源的使用成本，减少了软件使用成本，提供了按需的资源使用模式，以及高可用性和扩展性等。虽然，现有的云计算已经成为主流的计算模式，但是也存在以下缺点：实时性不够，不利于数据安全和隐私等。为了保护用户数据的安全性和实时响应用户需求，边缘计算模式被提出。边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的计算模式，就近提供边缘智能服务。边缘计算追求的目标就是更快响应。边缘计算的主要研究内容包括：计算卸载和移动性管理。计算卸载是指终端设备将部分或全部计算任务卸载到资源丰富的边缘服务器，以解决终端设备在资源存储、计算性能以及能效等方面的不足。移动性管理指的是依靠资源在地理上广泛的分布的特点来支持应用的移动性，一个边缘计算节点只服务周围的用户。
边缘计算相对于云计算具有较多的优点，例如，在网络边缘处理大量临时数据，不再全部上传至云端，减少了网络泄露的风险，在靠近数据生产者处做数据处理可以获得较快的响应。同时，边缘计算也存在明显的缺陷，即计算资源的有限性，无法承担大量的数据计算任务。受边缘计算的启发，采用多个不同的云中心处理用户请求，既可以确保计算能力，又可以获取较近的云资源。多云是满足上述需求的一种模式。多云是指组织在单个网络架构中使用来自AWS、Azure、Google等全球主要云计算提供商的多个云计算和存储服务。多云通常具有多个身份识别基础设施，适用于多个环境，能够混合来自SaaS、IaaS和PaaS的交付机制。多云还支持独立于用于访问这些服务的API和接口的多个云存储服务，还有一个可扩展的数据工作流引擎，可以有效地支持完整的数据生命周期管理功能。目前，多云的主要研究内容有：截止时间约束的工作流调度、跨云的应用部署、多云环境的虚拟化、多云之间的系统管理和多云之间的数据存储。多云的使用增加了应用程序的灵活性，提高了应用的可靠性，同时，避免了被供应商锁定。但是，多云环境下的业务运行复杂，需要同时考虑多个供应商的价格、容错等，增加了管理成本。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法，能够为动态任务生成专用定制、跨域伸缩、系统运维自治的任务计算环境，解决了动态任务场景下资源动态优化配置的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，包括方舱生成与管理系统、虚拟数据中心系统和跨域资源管理系统；所述方舱生成与管理系统用于根据方舱用户发送来的方舱数据与资源请求，向所述虚拟数据中心系统发送数据资源分布图请求，向所述跨域资源管理系统发送跨域资源目录请求，并根据所述虚拟数据中心系统提供的数据资源分布图和所述跨域资源管理系统提供的跨域资源目录计算方舱的资源需求清单；所述虚拟数据中心系统与所述方舱生成与管理系统相连，用于根据所述数据资源分布图请求提供数据资源分布图；所述跨域资源管理系统与所述方舱生成与管理系统相连，用于根据所述方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至所述方舱生成与管理系统，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
于本发明一实施例中，所述方舱生成与管理系统包括用户需求管理模块、数据资源分布图获取模块、跨域资源目录获取模块和跨域资源调度模块；所述用户需求管理模块用于接收方舱数据与资源请求；所述数据资源分布图获取模块用于访问所述虚拟数据中心系统，根据所述方舱数据与资源请求获取数据资源分布图；所述跨域资源目录获取模块用于访问所述跨域资源管理系统以获取跨域资源目录；所述跨域资源调度模块用于根据所述方舱数据与资源请求、所述数据资源分布信息和所述跨域资源目录，计算所述资源需求清单。
于本发明一实施例中，所述虚拟数据中心系统包括网络数据勘探器、勘探样本库、数据资源分布图管理器、数据资源分布图、数据资源分布图服务模块；所述网络数据勘探器用于对互联网大数据及协议数据提供方的数据进行勘探，生成数据资源分布图，同时将勘探样本放入所述勘探样本库；所述勘探样本库用于保存所述网络数据勘探器对数据进行勘探时获取的勘探样本；所述数据资源分布图管理器用于维护数据资源分布图数据；所述数据资源分布图用于保存数据资源的分布信息；所述数据资源分布图服务模块用于对外提供数据资源分布图数据的访问服务。
于本发明一实施例中，所述跨域资源管理系统包括资源注册服务模块、资源状态更新模块、资源目录管理器、跨域资源目录、跨域资源目录服务模块、方舱资源请求服务模块和方舱资源申请/撤消模块；所述资源注册服务模块用于提供外部资源提供方的资源注册服务；所述资源状态更新模块用于实现对资源提供方的资源状态的更新；所述资源目录管理器用于管理跨域资源目录；所述跨域资源目录用于存储跨域资源的清单；所述跨域资源目录服务模块用于对外提供资源目录服务；所述方舱资源请求服务模块用于接收方舱的资源请求；所述方舱资源申请/撤消模块用于根据所述方舱生成与管理系统的请求实现对资源的申请与撤消。
于本发明一实施例中，还包括方舱网关，与所述方舱生成与管理系统相连，用于接收方舱用户的方舱数据与资源请求并发送至所述方舱生成与管理系统。
于本发明一实施例中，所述方舱网关包括服务网关、身份认证模块、API监控模块、智能路由模块和限流模块；所述服务网关用于为方舱数据与资源请求提供接入点；所述身份认证模块用于实现用户的注册、管理及身份认证；所述API监控模块用于实现对外部API服务的监控；所述限流模块用于实现对服务访问流量的限制；所述智能路由模块用于实现服务访问的路由。
于本发明一实施例中，还包括虚拟数据中心网关，与所述方舱生成与管理系统和所述虚拟数据中心系统相连，用于将所述方舱生成与管理系统的数据资源分布图请求发送至所述虚拟数据中心系统。
于本发明一实施例中，还包括跨域资源网关，与所述方舱生成与管理系统和所述跨域资源管理系统相连，用于将所述方舱生成与管理系统的跨域资源目录请求发送至所述跨域资源管理系统。
于本发明一实施例中，所述方舱生成与管理系统还用于根据资源需求清单直接向资源提供方申请资源，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
于本发明一实施例中，关闭所述方舱时，所述方舱生成与管理系统还用于向所述跨域资源管理系统发送方舱资源撤销请求，所述跨域资源管理系统还用于根据所述方舱资源撤销请求将所述方舱所申请的资源全部返还至各自的资源提供方，并反馈撤销成功信息至所述方舱生成与管理系统。
另外，本发明提供一种基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，包括以下步骤：
构建虚拟数据中心系统，所述虚拟数据中心系统用于提供数据资源分布图；
构建跨域资源管理系统，所述跨域资源管理系统用于提供跨域资源目录；
基于方舱生成与管理系统，根据方舱用户发送来的方舱数据与资源请求，向所述虚拟数据中心系统发送数据资源分布图请求，向所述跨域资源管理系统发送跨域资源目录请求，并根据所述虚拟数据中心系统提供的数据资源分布图和所述跨域资源管理系统提供的跨域资源目录计算方舱的资源需求清单；
基于跨域资源管理系统，根据所述方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至所述方舱生成与管理系统，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
于本发明一实施例中，当方舱计算完成之后，所述方舱生成与管理系统基于所述方舱用户的关闭请求关闭所述方舱。
于本发明一实施例中，关闭所述方舱时，所述方舱生成与管理系统向所述跨域资源管理系统发送方舱资源撤销请求，所述跨域资源管理系统根据所述方舱资源撤销请求将所述方舱所申请的资源全部返还至各自的资源提供方，并反馈撤销成功信息至所述方舱生成与管理系统。
于本发明一实施例中，还包括基于方舱网关将方舱用户的方舱数据与资源请求发送至所述方舱生成与管理系统。
于本发明一实施例中，还包括基于虚拟数据中心网关将所述方舱生成与管理系统的数据资源分布图请求发送至所述虚拟数据中心系统。
于本发明一实施例中，还包括基于跨域资源网关将所述方舱生成与管理系统的跨域资源目录请求发送至所述跨域资源管理系统。
于本发明一实施例中，还包括基于所述方舱生成与管理系统，根据资源需求清单直接向资源提供方申请资源，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
如上所述，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法，具有以下有益效果：
(1)利用方舱的思想，通过灵活机动的将互联网资源组合起来，以最优的方式搭建计算环境，实现就近计算，同时解决互联网上的资源利用率不高的问题；
(2)通过虚拟数据中心的勘探功能，对互联网的数据建立描述模型，生成数据资源分布图；通过跨域资源管理系统生成资源分布图，从而在用户产生计算需求时，只要获取到两个虚拟视图就可以通过方舱生成与管理系统计算出最优的资源申请清单，从而组成一个最佳的临时计算环境；
(3)虚拟数据中心系统、跨域资源管理系统和方舱生成于管理系统三个子系统纵贯协调，使得方舱可移动、可定制、可撤销、可组合、可搭建，具有机动性、伸缩性、专用性，实现了专业化、系统化、自动化。
附图说明
图1显示为本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统于一实施例中的结构示意图；
图2显示为本发明的方舱生成与管理系统于一实施例中的结构示意图；
图3显示为本发明的虚拟数据中心系统于一实施例中的结构示意图；
图4显示为本发明的跨域资源管理系统于一实施例中的结构示意图；
图5显示为本发明的方舱网关于一实施例中的结构示意图
图6显示为本发明的虚拟数据中心网关于一实施例中的结构示意图；
图7显示为本发明的跨域资源管理网关于一实施例中的结构示意图；
图8显示本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统于另一实施例中的结构示意图；
图9显示为本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法于一实施例中的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法通过方舱计算的模式能够为动态任务生成专用定制、跨域伸缩、系统运维自治的任务计算环境，解决了动态任务场景下资源动态优化配置的问题。其中，所述方舱计算是指通过网络访问、面向IT任务全生命周期的跨域资源配置和协同的计算集成环境。方舱计算的核心是“方舱专用定制、资源跨域伸缩、系统运维自治”。
方舱的创新点在于：
(1)应IT任务的需要而机动搭建、应IT任务的执行而伸缩管理、应IT任务的结束而动态消亡；
(2)方舱从IT任务全生命周期的纵向维度，完成识别需求、资源配置、任务执行、结束任务这四大功能；
(3)从IT任务所需资源的横向维度，实现数据资源和物理资源的统筹配置和协调运行。
如图1所示，于一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统包括方舱生成与管理系统1、虚拟数据中心系统2和跨域资源管理系统3。
所述方舱生成与管理系统1用于根据方舱用户发送来的方舱数据与资源请求，向所述虚拟数据中心系统2发送数据资源分布图请求，向所述跨域资源管理系统3发送跨域资源目录请求，并根据所述虚拟数据中心系统2提供的数据资源分布图和所述跨域资源管理系统3提供的跨域资源目录计算方舱的资源需求清单。在方舱的搭建过程中，为了能够计算出最优的资源组合，需要两个关键数据，即资源分布和数据分布。因此，所述方舱生成与管理系统1根据方舱数据与资源请求对应的数据资源分布图和跨域资源目录计算匹配的资源需求清单，以实现就近计算和资源最优利用。
如图2所示，于一实施例中，所述方舱生成与管理系统1包括用户需求管理模块11、数据资源分布图获取模块12、跨域资源目录获取模块13和跨域资源调度模块14；所述用户需求管理模块11用于接收方舱用户发送来的方舱数据与资源请求。所述数据资源分布图获取模块12与所述所述虚拟数据中心系统2相连，用于访问所述虚拟数据中心系统，根据所述方舱数据与资源请求获取对应的数据资源分布图。所述跨域资源目录获取模块13，与所述跨域资源管理系统3相连，用于访问所述跨域资源管理系统3以获取对应的跨域资源目录。所述跨域资源调度模块14与所述用户需求管理模块11、所述数据资源分布图获取模块12、所述跨域资源目录获取模块13和所述跨域资源管理系统3相连，用于根据所述方舱数据与资源请求、所述数据资源分布信息和所述跨域资源目录，计算所述资源需求清单，并发送至所述跨域资源管理系统。
所述虚拟数据中心系统2与所述方舱生成与管理系统1相连，用于根据所述数据资源分布图请求提供数据资源分布图。具体地，所述虚拟数据中心系统2是一个独立的7*24小时运行的公共服务系统。所述虚拟数据中心系统2的数据来源主要有以下两种途径：(1)开放的互联网数据；(2)协议数据提供方。
如图3所示，于本发明一实施例中，所述虚拟数据中心系统2包括网络数据勘探器21、勘探样本库22、数据资源分布图管理器23、数据资源分布图24、数据资源分布图服务模块25。所述网络数据勘探器21与所述勘探样本库22相连，用于对互联网大数据及协议数据提供方的数据进行勘探，生成数据资源分布图，同时将勘探样本放入所述勘探样本库22。其中，所述网络数据勘探器21使用勘探算法对两种数据资源进行勘探，生成数据资源分布图。所述数据资源分布图主要描述了数据资源的地理位置、数据资源类型、数据资源更新速度、数据资源量等特征。所述勘探样本库22用于保存所述网络数据勘探器对数据进行勘探时获取的勘探样本。所述数据资源分布图24用于保存数据资源的分布信息，即保存对数据资源的描述及数据资源的地理位置信息。所述数据资源分布图管理器23与所述数据资源分布图24相连，用于维护数据资源分布图数据，实现对分布图的增加、删除、修改和查找等操作。所述数据资源分布图服务模块25与所述数据资源分布图管理器23和所述方舱生成与管理系统1相连，用于对外提供数据资源分布图数据的访问服务，如向所述方舱生成与管理系统1提供数据资源分布图。
所述跨域资源管理系统3与所述方舱生成与管理系统1相连，用于根据所述方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至所述方舱生成与管理系统1，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
具体地，所述跨域资源管理系统3是一个独立的7*24小时运行的公共服务系统，其提供一个资源注册服务。互联网上的任何IT资源都可以通过注册系统进行注册。注册服务需要资源提供方提供关于资源的地理位置、资源的描述、资获取方式接口、资源使用资费、实时资源状态查询接口等信息。互联网资源通过注册以后，就会形成一个资源目录，且能够定期进行更新。
如图4所示，于本发明一实施例中，所述跨域资源管理系统3包括资源注册服务模块31、资源状态更新模块32、资源目录管理器33、跨域资源目录34、跨域资源目录服务模块35、方舱资源请求服务模块36和方舱资源申请/撤消模块37。所述资源注册服务模块31用于提供外部资源提供方的资源注册服务。所述资源状态更新模块32用于实现对资源提供方的资源状态的更新。所述跨域资源目录34用于存储跨域资源的清单。所述资源目录管理器33与所述资源注册服务模块31、所述资源状态更新模块32和所述跨域资源目录34相连，用于管理跨域资源目录，实现跨域资源目录数据的增加、删除、修改和查找等操作。所述跨域资源目录服务模块35与所述资源目录管理器33和所述方舱生成与管理系统1相连，用于对外提供资源目录服务。所述方舱资源请求服务模块36与所述方舱生成与管理系统1相连，用于接收所述方舱生成与管理系统1发送来的方舱的资源请求。所述方舱资源申请/撤消模块37与所述方舱资源请求服务模块36和所述资源状态更新模块32相连，用于根据所述方舱生成与管理系统1的请求实现对资源的申请与撤消，同时更新所述资源状态更新模块32中的资源状态。具体地，当接收到所述方舱生成与管理系统1的一个资源请求清单后，所述方舱资源申请/撤销模块37根据资源请求清单中的要求，使用对应用资源申请接口向资源提供方申请资源，当资源申请成功以后，则会更新所述跨域资源目录34，同时将申请成功的信息返回给资源申请人；并根据所述方舱生成与管理系统1的撤销请求实现对资源的撤消。
如图1所示，于本发明一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统还包括方舱网关4，与所述方舱生成与管理系统1相连，用于接收方舱用户的方舱数据与资源请求并发送至所述方舱生成与管理系统1。优选地，如图5所示，所述方舱网关4包括服务网关41、身份认证模块42、API监控模块43、智能路由模块44和限流模块45。所述服务网关41与所述方舱生成与管理系统1相连，用于为方舱数据与资源请求提供统一接入点。所述身份认证模块42与所述服务网关41相连，用于实现用户的注册、管理及身份认证。所述API监控模块43与所述服务网关41相连，用于实现对外部API服务的监控。所述限流模块45与所述服务网关41相连，用于实现对服务访问流量的限制。所述智能路由模块44与所述服务网关41相连，用于实现服务访问的路由。
如图1所示，于本发明一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统还包括虚拟数据中心网关5，与所述方舱生成与管理系统1和所述虚拟数据中心系统2相连，用于将所述方舱生成与管理系统1的数据资源分布图请求发送至所述虚拟数据中心系统2。如图6所示，于一实施例中，所述虚拟数据中心网关5包括服务网关51、身份认证模块52、API监控模块53、智能路由模块54、限流模块55、用户注册服务模块56和数据资源分布图服务模块57。所述服务网关51与所述方舱生成与管理系统1相连，用于为数据资源分布图请求提供统一接入点。所述身份认证模块52可选地进行设置，与所述服务网关51相连，用于实现用户的身份认证。所述API监控模块53与所述服务网关51相连，用于实现对外部API服务的监控。所述限流模块55与所述服务网关51相连，用于实现对服务访问流量的限制。所述智能路由模块54与所述服务网关51相连，用于实现服务访问的路由。用户注册服务模块56可选地进行设置，与所述服务网关51相连，用于实现用户的注册服务。所述数据资源分布图服务模块57与所述服务网关51和所述虚拟数据中心系统2相连，用于提供数据资源分布图的请求服务。
如图1所示，于本发明一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统还包括跨域资源网关6，与所述方舱生成与管理系统1和所述跨域资源管理系统3相连，用于将所述方舱生成与管理系统1的跨域资源目录请求发送至所述跨域资源管理系统3。如图7所示，于一实施例中，所述跨域资源网关6包括服务网关61、身份认证模块62、API监控模块63、智能路由模块64、限流模块65、用户注册服务模块66和计算资源分布图服务模块67和任务需求提供服务模块68。所述服务网关61与所述方舱生成与管理系统1相连，用于为跨域资源目录请求提供统一接入点。所述身份认证模块62可选地进行设置，与所述服务网关61相连，用于实现用户的身份认证。所述API监控模块63与所述服务网关61相连，用于实现对外部API服务的监控。所述限流模块65与所述服务网关61相连，用于实现对服务访问流量的限制。所述智能路由模块64与所述服务网关61相连，用于实现服务访问的路由。用户注册服务模块66可选地进行设置，与所述服务网关61和所述跨域资源管理系统3相连，用于实现用户的注册服务。所述计算资源分布图服务模块57与所述服务网关51和所述跨域资源管理系统3相连，用于提供跨域资源目录的请求服务。所述任务需求提交服务模块68与所述服务网关51和所述跨域资源管理系统3相连，用于提供任务需求提交服务。
于本发明一实施例中，当方舱计算完毕时需要关闭所述方舱。所述方舱生成与管理系统1还用于向所述跨域资源管理系统3发送方舱资源撤销请求，所述跨域资源管理系统3还用于根据所述方舱资源撤销请求将所述方舱所申请的资源全部返还至各自的资源提供方，并反馈撤销成功信息至所述方舱生成与管理系统1。此时，所返还的资源可重新应用于其他方舱计算，从而实现了最大化的资源利用。
如图8所示，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统也可以支持自治部署方式。在这种工作方式中，当用户有一个计算任务时，可以在本地安装一个方舱生成与管理系统。在方舱生成与管理系统中提交计算需求后，方舱生成与管理系统会主动访问跨域资源管理系统与虚拟数据中心系统，获取资源分布图与数据分布图。同时，方舱生成与管理系统也会根据用户需求以及资源分布图与数据分布图生成一个方舱资源清单。用户可以选择不通过跨域资源管理系统而是直接向互联网上的资源提供方申请资源，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
如图9所示，于一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法包括以下步骤：
步骤S1、构建虚拟数据中心系统，所述虚拟数据中心系统用于提供数据资源分布图。
具体地，所述虚拟数据中心系统生成并存储有数据资源分布图，可向外界提供数据资源分布图查询服务。
步骤S2、构建跨域资源管理系统，所述跨域资源管理系统用于提供跨域资源目录。
具体地，所述跨域资源管理系统存储有资源提供方提供的跨域资源目录，可向外界提供跨域资源目录查询服务。所述跨域资源目录可根据资源的使用状态实时进行更新。
步骤S3、基于方舱生成与管理系统，根据方舱用户发送来的方舱数据与资源请求，向所述虚拟数据中心系统发送数据资源分布图请求，向所述跨域资源管理系统发送跨域资源目录请求，并根据所述虚拟数据中心系统提供的数据资源分布图和所述跨域资源管理系统提供的跨域资源目录计算方舱的资源需求清单。
具体地，当方舱用户有一个计算任务时，用户登录方舱生成与管理系统，通过身份认证后提交任务的需求。需求分为以下两类：一类是计算任务及约束相关的信息，主要有计算任务量、数据传输和计算处理条件约束、价格约束等；另一类是计算数据要求(数据类型、数据内容的关键字、数据量要求等)信息。接收到用户提交的需求信息后，方舱生成与管理系统向跨域资源管理系统请求跨域资源目录信息，同时向虚拟数据中心系统获请求所需的数据资源分布图。然后，方舱生成与管理系统根据用户的需求信息，结合获取的跨域资源目录与数据资源分布图，进行资源优化配置，并生成方舱的资源需求清单，并将资源需求清单提交给跨域资源管理系统。
步骤S4、基于跨域资源管理系统，根据所述方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至所述方舱生成与管理系统，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
具体地，跨域资源管理系统的方舱资源请求服务模块根据接收到的资源需求清单，通过方舱资源申请/撤销模块向资源所属的公有云或非云计算资源发出资源请求。等所有的资源请求都完成后，跨域资源管理系统向方舱生成与管理系统返回方舱资源申请完成信息，包括方舱的所在服务器IP等。方舱生成与管理系统收到资源已经全部获取的信息后，方舱用户就可以登录申请到的资源搭建方舱计算环境、部署计算任务，同时也可以访问数据资源分布图对应的数据资源。
于本发明一实施例中，方舱的计算任务完成后，所述方舱生成与管理系统基于所述方舱用户的关闭请求关闭所述方舱。关闭所述方舱时，所述方舱生成与管理系统向所述跨域资源管理系统发送方舱资源撤销请求，所述跨域资源管理系统根据所述方舱资源撤销请求将所述方舱所申请的资源全部返还至各自的资源提供方，并反馈撤销成功信息至所述方舱生成与管理系统。
于本发明一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法还包括基于方舱网关将方舱用户的方舱数据与资源请求发送至所述方舱生成与管理系统；基于虚拟数据中心网关将所述方舱生成与管理系统的数据资源分布图请求发送至所述虚拟数据中心系统；基于跨域资源网关将所述方舱生成与管理系统的跨域资源目录请求发送至所述跨域资源管理系统。
于本发明另一实施例中，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法还包括基于所述方舱生成与管理系统，根据资源需求清单直接向资源提供方申请资源，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
综上所述，本发明的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统及方法利用方舱的思想，通过灵活机动的将互联网资源组合起来，以最优的方式搭建计算环境，实现就近计算，同时解决互联网上的资源利用率不高的问题；通过虚拟数据中心的勘探功能，对互联网的数据建立描述模型，生成数据资源分布图；通过跨域资源管理系统生成资源分布图，从而在用户产生计算需求时，只要获取到两个虚拟视图就可以通过方舱生成与管理系统计算出最优的资源申请清单，从而组成一个最佳的临时计算环境；虚拟数据中心系统、跨域资源管理系统和方舱生成于管理系统三个子系统纵贯协调，使得方舱可移动、可定制、可撤销、可组合、可搭建，具有机动性、伸缩性、专用性，实现了专业化、系统化、自动化。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：包括方舱生成与管理系统、虚拟数据中心系统和跨域资源管理系统；
所述方舱生成与管理系统用于根据方舱用户发送来的方舱数据与资源请求，向所述虚拟数据中心系统发送数据资源分布图请求，向所述跨域资源管理系统发送跨域资源目录请求，并根据所述虚拟数据中心系统提供的数据资源分布图和所述跨域资源管理系统提供的跨域资源目录计算方舱的资源需求清单；
所述虚拟数据中心系统与所述方舱生成与管理系统相连，用于根据所述数据资源分布图请求提供数据资源分布图；
所述跨域资源管理系统与所述方舱生成与管理系统相连，用于根据所述方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至所述方舱生成与管理系统，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
2.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：所述方舱生成与管理系统包括用户需求管理模块、数据资源分布图获取模块、跨域资源目录获取模块和跨域资源调度模块；所述用户需求管理模块用于接收方舱数据与资源请求；所述数据资源分布图获取模块用于访问所述虚拟数据中心系统，根据所述方舱数据与资源请求获取数据资源分布图；所述跨域资源目录获取模块用于访问所述跨域资源管理系统以获取跨域资源目录；所述跨域资源调度模块用于根据所述方舱数据与资源请求、所述数据资源分布信息和所述跨域资源目录，计算所述资源需求清单。
3.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：所述虚拟数据中心系统包括网络数据勘探器、勘探样本库、数据资源分布图管理器、数据资源分布图、数据资源分布图服务模块；所述网络数据勘探器用于对互联网大数据及协议数据提供方的数据进行勘探，生成数据资源分布图，同时将勘探样本放入所述勘探样本库；所述勘探样本库用于保存所述网络数据勘探器对数据进行勘探时获取的勘探样本；所述数据资源分布图管理器用于维护数据资源分布图数据；所述数据资源分布图用于保存数据资源的分布信息；所述数据资源分布图服务模块用于对外提供数据资源分布图数据的访问服务。
4.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：所述跨域资源管理系统包括资源注册服务模块、资源状态更新模块、资源目录管理器、跨域资源目录、跨域资源目录服务模块、方舱资源请求服务模块和方舱资源申请/撤消模块；所述资源注册服务模块用于提供外部资源提供方的资源注册服务；所述资源状态更新模块用于实现对资源提供方的资源状态的更新；所述资源目录管理器用于管理跨域资源目录；所述跨域资源目录用于存储跨域资源的清单；所述跨域资源目录服务模块用于对外提供资源目录服务；所述方舱资源请求服务模块用于接收方舱的资源请求；所述方舱资源申请/撤消模块用于根据所述方舱生成与管理系统的请求实现对资源的申请与撤消。
5.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：还包括方舱网关，与所述方舱生成与管理系统相连，用于接收方舱用户的方舱数据与资源请求并发送至所述方舱生成与管理系统。
6.根据权利要求5所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：所述方舱网关包括服务网关、身份认证模块、API监控模块、智能路由模块和限流模块；所述服务网关用于为方舱数据与资源请求提供接入点；所述身份认证模块用于实现用户的注册、管理及身份认证；所述API监控模块用于实现对外部API服务的监控；所述限流模块用于实现对服务访问流量的限制；所述智能路由模块用于实现服务访问的路由。
7.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：还包括虚拟数据中心网关，与所述方舱生成与管理系统和所述虚拟数据中心系统相连，用于将所述方舱生成与管理系统的数据资源分布图请求发送至所述虚拟数据中心系统。
8.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：还包括跨域资源网关，与所述方舱生成与管理系统和所述跨域资源管理系统相连，用于将所述方舱生成与管理系统的跨域资源目录请求发送至所述跨域资源管理系统。
9.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算系统，其特征在于：所述方舱生成与管理系统还用于根据资源需求清单直接向资源提供方申请资源，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
10.根据权利要求1所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：关闭所述方舱时，所述方舱生成与管理系统还用于向所述跨域资源管理系统发送方舱资源撤销请求，所述跨域资源管理系统还用于根据所述方舱资源撤销请求将所述方舱所申请的资源全部返还至各自的资源提供方，并反馈撤销成功信息至所述方舱生成与管理系统。
11.一种基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
构建虚拟数据中心系统，所述虚拟数据中心系统用于提供数据资源分布图；
构建跨域资源管理系统，所述跨域资源管理系统用于提供跨域资源目录；
基于方舱生成与管理系统，根据方舱用户发送来的方舱数据与资源请求，向所述虚拟数据中心系统发送数据资源分布图请求，向所述跨域资源管理系统发送跨域资源目录请求，并根据所述虚拟数据中心系统提供的数据资源分布图和所述跨域资源管理系统提供的跨域资源目录计算方舱的资源需求清单；
基于跨域资源管理系统，根据所述方舱的资源需求清单向资源所属的公有云或非云资源发出资源请求，并将资源请求成功信息发送至所述方舱生成与管理系统，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
12.根据权利要求11所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：当方舱计算完成之后，所述方舱生成与管理系统基于所述方舱用户的关闭请求关闭所述方舱。
13.根据权利要求12所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：关闭所述方舱时，所述方舱生成与管理系统向所述跨域资源管理系统发送方舱资源撤销请求，所述跨域资源管理系统根据所述方舱资源撤销请求将所述方舱所申请的资源全部返还至各自的资源提供方，并反馈撤销成功信息至所述方舱生成与管理系统。
14.根据权利要求11所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：还包括基于方舱网关将方舱用户的方舱数据与资源请求发送至所述方舱生成与管理系统。
15.根据权利要求11所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：还包括基于虚拟数据中心网关将所述方舱生成与管理系统的数据资源分布图请求发送至所述虚拟数据中心系统。
16.根据权利要求11所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：还包括基于跨域资源网关将所述方舱生成与管理系统的跨域资源目录请求发送至所述跨域资源管理系统。
17.根据权利要求11所述的基于数据资源分布的跨域方舱计算方法，其特征在于：还包括基于所述方舱生成与管理系统，根据资源需求清单直接向资源提供方申请资源，以使所述方舱用户根据获取的跨域资源和所述数据资源分布图对应的数据资源建立方舱，并实现方舱计算。
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