CN112100283B - 一种基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，步骤包括：构建一个分布式集群系统，在各节点服务器上运行安卓虚拟机；为新用户在各节点服务器上创建用户数据；当用户登录时，为其分配安卓虚拟机，并将虚拟机与用户数据绑定；在用户虚拟机所在节点服务器上创建对应的用户数据同步器；当节点服务器上的用户数据发生更新时，将发生更新的数据同步储存至其他节点服务器中；当用户退出登录时删除与其对应的用户数据同步器。该分时复用方法的核心技术手段为：将用户数据在各个集群服务器本地进行同步镜像储存，通过高速局域网自动将用户数据后台实时同步传输到各个集群服务器本地，以便借助集群服务器本地储存设备的高速数据传输通道来大大提高CPU处理数据的效率。

Description

一种基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法

技术领域

本发明涉及一种分时复用方法，尤其是一种基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法。

背景技术

在当今云计算与云数据储存服务大行其道的时代，各家云服务提供商无一例外不是采用了分布式集群系统的方案管理各种服务器硬件资源来为用户提供数据不落地的云端服务，而分布式系统之所以如此流行的一大原因就是其在同规模服务器资源的基础上比传统的方案能够更加充分地利用好各种硬件资源，为更多的用户提供服务以获取最大化利润，对于一家企业来说产品成本往往是其能够给公司带来多少利润和价值的最直接也是最关键因素，因此在一个云服务产品的设计初期我们应该如何合理地去规划与使用集群的硬件资源变得至关重要。

在一台标准服务器所需要的三大硬件资源（CPU、内存、磁盘）中最宝贵的当属CPU了，其属于可压缩性资源，使用率会根据系统实时负载而自动变化，单核CPU“同时”运行多个应用程序的情况就是典型的分时复用。CPU的计算离不开数据，在云服务中集群系统需要为每个用户分配CPU来处理业务，其中必然依赖于需要持久化储存的用户私有数据，因此从更通俗的角度来看应用程序对CPU的分时复用其实就是用户对服务器的分时复用。

分布式系统被设计的一个原则就是集群中的任何工作节点都需有可以为同一个用户提供服务的能力，这就意味着每个用户的数据不应该只能被集群中的某一台服务器访问，因此对于用户数据的储存位置，单服务器本地化储存的方式已不适用，如需满足整个集群可以对所有用户数据进行访问，换个角度来说即所有用户数据都能在集群服务器中共享，我们可选择传统技术方案中的NAS（Network Attached Storage）和当下主流的DFS（Distributed File System）。

NAS通常被称为网络附加存储，是传统文件类型的储存系统，其采用网络技术（TCP/IP、ATM、FDDI），通过网络交换机连接存储系统和服务器主机来建立存储私网，主要特征是把存储设备、网络接口和以太网技术集成在一起，直接通过以太网网络存取数据，也就是把存储功能从通用服务器的本地储存设备中分离出来。NAS搭建简单，扩展性强，通常一台标准的服务器即可组成一个NAS系统，又因其成本低廉，因此在许多对数据存取性能要求不是很高的业务场景中被广泛应用。

DFS又称分布式文件系统，其在应用逻辑层以软件的方式来储存和管理数据，将数据分散存储在多台独立标准服务器上，一般通过高速局域网络互联，作为一个整体对外提供存储服务，而集群服务器访问用户数据时的传输通道跟NAS一样也是基于网络，且只能通过DFS应用软件提供的接口来存取数据。当下比较流行的分布式数据储存系统有GFS、HDFS、Lustre 、Ceph 、GridFS 、MogileFS、TFS、FastDFS等，它们各自适用于不同的领域，但都不是系统级的分布式文件系统，而是应用级的分布式文件存储服务。

但是，对于NAS，当业务系统需要在短时间内与存储系统进行大量数据交换且数据量远超过其传输通道的带宽时，NAS的传输性能会受到严重的影响；对于DFS，首先无法满足某些需要频繁高速大吞吐量读写数据的业务场景，其次文件储存的方式、分散性和储存位置的不确定性无法满足某些情况下需要通过传统的文件管理方式来手动干预数据内容管理的业务场景。

发明内容

发明目的：提供一种基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，能够在分布式云手机集群系统中最大化利用其硬件资源为更多的用户提供服务。

技术方案：本发明所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，包括如下步骤：

步骤1，构建一个分布式集群系统，并在各个节点服务器上运行多个安卓虚拟机；

步骤2，为新用户在各个节点服务器上创建用户数据；

步骤3，当用户登录时，为其分配一个安卓虚拟机，并将虚拟机与其所在节点服务器上的用户数据绑定；

步骤4，在登陆用户的安卓虚拟机所在的节点服务器上创建对应的用户数据同步器，用于实时监测用户数据的变化情况；

步骤5，当节点服务器上的用户数据发生更新时，则由用户数据同步器根据用户数据同步规则将发生更新的数据镜像同步储存至其他节点服务器中；

步骤6，当用户退出登录时删除与其对应的用户数据同步器。

进一步的，步骤4中，在创建一个用户数据同步器时，具体步骤为：

步骤4.1，查询用户数据已同步节点列表，确定用户当前登录虚拟机所在节点服务器上的用户数据是否在该用户上一次退出登录后完成了同步，若未完成，则执行步骤4.2，若已完成，则执行步骤4.3；

步骤4.2，将用户当前登录的安卓虚拟机所在节点服务器上的用户数据与其上一次登录的节点服务器进行数据同步；

步骤4.3，在用户当前登录的安卓虚拟机所在节点服务器上创建与其对应的用户数据同步器，实时监控用户数据的变化状态。

进一步的，步骤5中，在将发生更新的数据镜像同步储存至其他节点服务器中时，具体步骤为：

步骤5.1，将待同步的节点服务器加入到用户数据同步器的待同步节点服务器队列中，同时从用户数据已同步节点列表中删除待同步的节点服务器；

步骤5.2，依次从待同步节点队列中提取待同步的节点服务器，并对其进行用户数据同步操作；

步骤5.3，将同步成功的节点服务器加入到用户数据已同步节点列表，并将同步失败的节点服务器加入到待同步节点服务器队列中。

进一步的，用户数据已同步节点列表用于储存集群各个节点服务器上的用户数据的同步状态信息，当用户数据有更新时，则将需要同步的节点服务器从列表中删除，当某个节点服务器同步成功时，则将该节点服务器加入到用户数据已同步节点列表中；在每次创建用户数据同步器前，根据用户数据已同步节点列表来确定该节点服务器上的用户数据是最新的。

进一步的，步骤5.1中，在将待同步的节点服务器加入到待同步节点服务器队列中前，先查询待同步节点服务器队列中是否已存在待同步的节点服务器，若不存在，则加入到待同步节点服务器队列中，若已存在，则不重复加入待同步节点服务器队列。

进一步的，步骤6中，在删除用户数据同步器时，具体步骤为：

步骤6.1，查询用户数据是否发生过更新，若有发生过更新，则执行步骤6.2，否则执行步骤6.3；

步骤6.2，将发生过更新的用户数据同步到集群的其他节点服务器；

步骤6.3，删除用户数据同步器。

进一步的，步骤5中，用户数据的更新包括文件的增加、删除和修改，用户数据同步器使用增加变量、删除变量和修改变量来对应统计增加、删除和修改的变化事件，当满足用户数据同步规则后，则进行同步操作，一旦触发同步操作，则立即清除上一次统计的变化事件。

进一步的，步骤5中，用户数据同步规则包括：

统计阈值规则，当用户数据的变化事件统计值达到设定的统计阈值时，则立即触发同步操作；

倒计时规则，当监测到用户数据发生更新后开始倒计时，若在倒计时期间用户数据再次发生更新，则重新开始倒计时，若在倒计时期间无用户数据发生变化且变化事件统计值大于设定的统计阈值，则立即触发同步操作；

周期同步规则，设定一个时间周期值，按照时间周期值循环查询用户数据的变化事件统计值，若变化事件统计值不为零，则立即触发同步操作。

进一步的，步骤6中，当用户退出登录时，集群系统将会对该安卓虚拟机进行空闲标记，当有其他用户需要登录云手机且集群已没有未分配的云手机时，则根据相应的虚拟机回收策略把标记为空闲的虚拟机分配给新登录的用户。

进一步的，步骤5中，用户数据同步器采用多线程同步，用于同时向多个节点服务器同步用户数据。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：将GB级别的用户数据在各个集群服务器本地进行同步镜像储存，通过高速局域网自动将用户数据后台实时同步传输到各个集群服务器本地，同时又能借助集群服务器本地储存设备的高速数据传输通道来大大提高CPU处理数据的效率；方案原理简单，成本低廉，无需在集群设施以外增加任何额外的服务器储存以及网络设备即可实现。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的多用户分时复用虚拟机原理示意图；

图3为本发明的用户切换服务器使用虚拟机示意图；

图4为本发明的分布式虚拟机用户数据同步软件设计流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

基于Linux内核的安卓虚拟机是目前最流行的云手机实现方案，安卓虚拟机运行时需要消耗服务器以个为单位的CPU资源，而服务器的CPU资源异常珍贵且远没有内存和磁盘资源那样富余，例如在华为鲲鹏916服务器上运行安卓虚拟机，就算每台虚拟机只为其分配一个CPU核，那么理论上最多也只能同时跑64台虚拟机。

此外，安卓虚拟机运行时需要绑定一个用户的数据，如果为每个用户分配一台独立的安卓虚拟机，则一台服务器正常情况下最多能为64个用户提供云手机服务，而对于云手机来说一个用户的私有数据动辄可达几个GB甚至几十个GB，其在使用过程中也可能需要经常高速存取大量数据，比如软件下载安装时的数据写入和游戏启动时的数据加载，因此云手机的用户数据更加适合存储在服务器本地而不是集中式的NAS或DFS中。

实施例1：

本实施场景中通过将用户数据与安卓虚拟机分离开来，当某个用户需要登录使用云手机时再为其分配一台同时绑定其用户数据，当用户离线时则可将分配的云手机回收再为其他有需要的用户提供服务，从而实现了多用户对单台云手机的分时复用功能，其原理示意图如图2所示。

而在分布式集群系统中，集群内的每一台节点服务器都有可能为同一个用户提供服务，这就要求该用户数据在每个节点上都存在且各节点的用户数据内容发必须是同步的，即无论用户在集群哪台服务器上登录云手机其数据都是最新的。

例如某一时刻节点1正在为用户甲提供服务，那么当节点1上用户甲的数据发生变化时则需要向集群其他节点同步这些变化的数据，这种情况下节点1上用户甲的数据被视为主数据源，其他节点上用户甲的数据则是作为主数据的一个镜像备份（从数据）。当为用户甲提供服务的服务器切换到节点2时，节点2上用户甲的数据将由从数据变成主数据，而节点1则为镜像备份（从数据）。同一用户切换服务器登录云手机期间的数据同步示意图如图3所示。

如图1所示，本发明公开的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，包括如下步骤：

步骤1，构建一个分布式集群系统，并在各个节点服务器上运行多个安卓虚拟机；

步骤2，为新用户在各个节点服务器上创建用户数据；

步骤3，当用户登录时，为其分配一个安卓虚拟机，并绑定安卓虚拟机所在节点服务器上的该登陆用户的用户数据；

步骤4，在登陆用户的安卓虚拟机所在的节点服务器上创建对应的用户数据同步器，用于实时监测用户数据的变化情况；

步骤5，当节点服务器上的用户数据发生更新时，则由用户数据同步器根据用户数据同步规则将发生更新的数据镜像同步储存至其他节点服务器中；

步骤6，当用户退出登录时删除与其对应的用户数据同步器。

将GB级别的用户数据在各个集群服务器本地进行同步镜像储存，通过高速局域网自动将用户数据后台实时同步传输到各个集群服务器本地，同时又能借助集群服务器本地储存设备的高速数据传输通道来大大提高CPU处理数据的效率；方案原理简单，成本低廉，无需在集群设施以外增加任何额外的服务器储存以及网络设备即可实现。

进一步的，步骤4中，在创建一个用户数据同步器时，具体步骤为：

步骤4.1，查询用户数据已同步节点列表，确定用户当前登录虚拟机所在节点服务器上的用户数据是否在该用户上一次退出登录后完成了同步，若未完成，则执行步骤4.2，若已完成，则执行步骤4.3；

步骤4.2，将用户当前登录的安卓虚拟机所在节点服务器上的用户数据与其上一次登录的节点服务器进行数据同步；

步骤4.3，在用户当前登录的安卓虚拟机所在节点服务器上创建与其对应的用户数据同步器，实时监控用户数据的变化状态。

数据同步管理器的本质是集群服务器上一个分布式后台守护应用程序的线程，其主要负责用户数据的监控与同步工作；一台集群服务器上可能同时存在多个数据同步管理器，每个数据同步管理器负责一个用户的数据监控和同步任务，所以其生命周期应与用户服务时长一致，即当服务器开始为用户提供服务时被创建，结束服务时被删除以回收其所占用的相关系统资源。

进一步的，步骤5中，在将发生更新的数据镜像同步储存至其他节点服务器中时，具体步骤为：

步骤5.1，将待同步的节点服务器加入到用户数据同步器的待同步节点服务器队列中，同时从用户数据已同步节点列表中删除待同步的节点服务器；

步骤5.2，依次从待同步节点队列中提取待同步的节点服务器，并对其进行用户数据同步操作；

步骤5.3，将同步成功的节点服务器加入到用户数据已同步节点列表，并将同步失败的节点服务器加入到待同步节点服务器队列中。

进一步的，用户数据已同步节点列表用于储存集群各个节点服务器上的用户数据的同步状态信息，当用户数据有更新时，则将需要同步的节点服务器从列表中删除，当某个节点服务器同步成功时，则将该节点服务器加入到用户数据已同步节点列表中；在每次创建用户数据同步器前，根据用户数据已同步节点列表来确定该节点服务器上的用户数据是否为最新的。

进一步的，步骤5.1中，在将待同步的节点服务器加入到待同步节点服务器队列中前，先查询待同步节点服务器队列中是否已存在待同步的节点服务器，若不存在，则加入到待同步节点服务器队列中，若已存在，则不再重复加入。

进一步的，步骤6中，在删除用户数据同步器时，具体步骤为：

步骤6.1，查询用户数据是否发生过更新，若有发生过更新，则执行步骤6.2，否则执行步骤6.3；

步骤6.2，将发生过更新的用户数据同步到集群的其他节点服务器；

步骤6.3，删除用户数据同步器。

进一步的，步骤5中，用户数据的更新包括文件的增加、删除和修改，用户数据同步器使用增加变量、删除变量和修改变量来对应统计增加、删除和修改的变化事件，当满足用户数据同步规则后，则进行同步操作，一旦触发同步操作，则立即清除上一次统计的变化事件。

进一步的，步骤5中，用户数据同步规则包括：

统计阈值规则，当用户数据的变化事件统计值达到设定的统计阈值时，则立即触发同步操作；

倒计时规则，当监测到用户数据发生更新后开始倒计时，若在倒计时期间用户数据再次发生更新，则重新开始倒计时，若在倒计时期间无用户数据发生变化且变化事件统计值大于设定的统计阈值，则立即触发同步操作；

周期同步规则，设定一个时间周期值，按照时间周期值循环查询用户数据的变化事件统计值，若变化事件统计值不为零，则立即触发同步操作。

进一步的，步骤6中，当用户退出登录时，集群系统将会对该安卓虚拟机进行空闲标记，当有其他用户需要登录云手机且集群已没有未分配的云手机时，则根据相应的虚拟机回收策略把标记为空闲的虚拟机分配给新登录的用户。

进一步的，步骤5中，用户数据同步器采用多线程同步，用于同时向多个节点服务器同步用户数据。

如图4所示，分布式集群系统在运行时，需在各节点服务器上部署分布式的虚拟机用户数据同步软件，该软件由以下几部分组成：

api-server：该组件运行在集群的Master节点上，对外为安卓虚拟机的用户数据管理提供统一的api接口，对内调用分布式集群系统各个节点上node-agent服务提供的api来完成安卓虚拟机用户数据的具体操作；

node-agent：该组件运行在集群的Master节点和Worker节点上，是集群服务器上安卓虚拟机用户数据管理的底层实现者，也是用户数据同步管理器的创建者；

database：数据库用来保存集群所有用户数据的同步状态信息，为保证数据的顺序操作只能通过api-server统一进行读写。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，构建一个分布式集群系统，并在各个节点服务器上运行多个安卓虚拟机；

步骤2，为新用户在各个节点服务器上创建用户数据；

步骤3，当用户登录时，为其分配一个安卓虚拟机，并将虚拟机与其所在节点服务器上的用户数据绑定；

步骤4，在登陆用户的安卓虚拟机所在的节点服务器上创建对应的用户数据同步器，用于实时监测用户数据的变化情况；

步骤5，当节点服务器上的用户数据发生更新时，则由用户数据同步器根据用户数据同步规则将发生更新的数据镜像同步储存至其他节点服务器中；

步骤6，当用户退出登录时删除与其对应的用户数据同步器；

步骤4中，在创建一个用户数据同步器时，具体步骤为：

步骤4.1，查询用户数据已同步节点列表，确定用户当前登录虚拟机所在节点服务器上的用户数据是否在该用户上一次退出登录后完成了同步，若未完成，则执行步骤4.2，若已完成，则执行步骤4.3；

步骤4.2，将用户当前登录的安卓虚拟机所在节点服务器上的用户数据与其上一次登录的节点服务器进行数据同步；

步骤4.3，在用户当前登录的安卓虚拟机所在节点服务器上创建与其对应的用户数据同步器，实时监控用户数据的变化状态。

2.根据权利要求1所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤5中，在将发生更新的数据镜像同步储存至其他节点服务器中时，具体步骤为：

步骤5.1，将待同步的节点服务器加入到用户数据同步器的待同步节点服务器队列中，同时从用户数据已同步节点列表中删除待同步的节点服务器；

步骤5.2，依次从待同步节点队列中提取待同步的节点服务器，并对其进行用户数据同步操作；

步骤5.3，将同步成功的节点服务器加入到用户数据已同步节点列表，并将同步失败的节点服务器加入到待同步节点服务器队列中。

3.根据权利要求2所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，用户数据已同步节点列表用于储存集群各个节点服务器上的用户数据的同步状态信息，当用户数据有更新时，则将需要同步的节点服务器从列表中删除，当某个节点服务器同步成功时，则将该节点服务器加入到用户数据已同步节点列表中；在每次创建用户数据同步器前，根据用户数据已同步节点列表来确定该节点服务器上的用户数据是否为最新的。

4.根据权利要求2所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤5.1中，在将待同步的节点服务器加入到待同步节点服务器队列中前，先查询待同步节点服务器在待同步节点服务器队列中是否已存在，若不存在，则将其加入到待同步节点服务器队列中，若已存在，则不再加入。

5.根据权利要求1所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤6中，在删除用户数据同步器时，具体步骤为：

步骤6.1，查询用户数据是否发生过更新，若有发生过更新，则执行步骤6.2，否则执行步骤6.3；

步骤6.2，将发生过更新的用户数据同步到集群其他节点服务器；

步骤6.3，删除用户数据同步器。

6.根据权利要求1所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤5中，用户数据的更新包括文件的增加、删除和修改，用户数据同步器使用增加变量、删除变量和修改变量来对应统计增加、删除和修改的变化事件，当满足用户数据同步规则后，则进行同步操作，一旦触发同步操作，则立即清除上一次统计的变化事件。

7.根据权利要求6所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤5中，用户数据同步规则包括：

统计阈值规则，当用户数据的变化事件统计值达到设定的统计阈值时，则立即触发同步操作；

倒计时规则，当监测到用户数据发生更新后开始倒计时，若在倒计时期间用户数据再次发生更新，则重新开始倒计时，若在倒计时期间无用户数据发生变化且变化事件统计值大于设定的统计阈值，则立即触发同步操作；

周期同步规则，设定一个时间周期值，按照时间周期值循环查询用户数据的变化事件统计值，若变化事件统计值不为零，则立即触发同步操作。

8.根据权利要求1所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤6中，当用户退出登录时，集群系统将会对该安卓虚拟机进行空闲标记，当有其他用户需要登录云手机且集群已没有未分配的云手机时，则根据相应的虚拟机回收策略把标记为空闲的虚拟机分配给新登录的用户。

9.根据权利要求1所述的基于Linux平台的安卓虚拟机的分时复用方法，其特征在于，步骤5中，用户数据同步器采用多线程同步，用于同时向多个节点服务器同步用户数据。

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