CN112948110B - 云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备。其中，所述云应用的拓扑与编排系统包括：模板管理模块，用于管理各节点模板；拓扑构建模块，用于建立各目标节点模板之间的关系，输出云应用的初步编排包；计划构建模块，用于根据初步编排包生成云应用的管理计划；编排输出模块，用于将管理计划导入初步编排包，以生成云应用的最终编排包；人机交互模块，用于提供模板管理模块、拓扑构建模块的可视化界面；以及，用于获取用户输入指令，并根据用户输入指令从模板管理模块中选出目标节点模板，根据拓扑构建模块确定各目标节点模板之间的关系。通过本发明的技术方案，用户无需掌握专业的建模知识也可以轻松建立云应用并进行管理。

Description

云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备
技术领域
本发明涉及边缘云计算技术领域，特别是涉及云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备。
背景技术
边缘云计算在快速发展，数字化转型也在倒逼企业采用越来越先进的IT技术来支持其业务的发展。在双方共同发展的过程中，企业所需要管理的云服务对象正发生着如下巨大变化：
1)从简单的以虚拟机为核心到各种类型的计算、网络、存储，进一步发展成为使用“公有云上的成百上千的服务”；
2)云资源涵盖的软件，从传统系统应用软件进一步发展到分布式、微服务等；
3)数据中心从各地分散机房进一步发展到集中化两地三中心，再到多云多中心。
为了适应变化，更好地管理这些日益多样化、日益复杂的云资源云服务，我们需要构建统一的开放的模型来描述资源。
TOSCA(Topology and Orchestration Specification for CloudApplications，云应用拓扑编排标准)提供了一种明确的复合应用建模和自动管理的方式，即通过应用拓扑来描述应用组件及其关联关系，并以工作流语言描述的管理计划来实现应用的自动化管理。然而，通过工作流建模工具进行人工开发管理计划的方式存在两个严重的缺陷：
1)需要掌握的知识和代价高昂；
2)管理计划一般来说是和应用紧密耦合的，这就导致了工作流难以维护和复用。
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云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备，用于克服现有技术中的以上缺陷。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种云应用的拓扑与编排系统，包括：模板管理模块，用于管理各节点模板；拓扑构建模块，用于建立各目标节点模板之间的关系，输出所述云应用的初步编排包；计划构建模块，用于根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划；编排输出模块，用于将所述管理计划导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包；人机交互模块，分别连接所述模板管理模块及所述拓扑构建模块，用于提供所述模板管理模块、所述拓扑构建模块的可视化界面；以及，用于获取用户输入指令，并根据所述用户输入指令从所述模板管理模块中选出目标节点模板，根据所述拓扑构建模块确定各所述目标节点模板之间的关系。
于本发明一实施例中，所述模板管理模块还用于：设置所述节点模板的类型，配置所述节点模板的策略。
于本发明一实施例中，所述人机交互模块基于统一通讯管理模块开发，通过浏览器界面实现用户与所述模板管理模块及所述拓扑构建模块的人机交互。
于本发明一实施例中，所述最终编排包是根据所述云应用的拓扑及管理计划的相关内容打包形成的符合云应用拓扑编排标准的压缩文件。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种云应用的拓扑与编排方法，包括：提供可视化界面，获取用户输入指令；根据所述用户输入指令，从若干预设节点模板中选出目标节点模板，并建立各所述目标节点模板之间的关系；根据各所述目标节点模板及其之间的关系，输出所述云应用的初步编排包；根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划，并将其导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包。
于本发明一实施例中，所述方法还包括：在选出所述目标节点模板之后，根据用户输入指令修改所述目标节点模板的类型及属性。
于本发明一实施例中，所述可视化界面包括：浏览器界面。
于本发明一实施例中，所述最终编排包是根据所述云应用的拓扑及管理计划的相关内容打包形成的符合云应用拓扑编排标准的压缩文件。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现所述的云应用的拓扑与编排方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；其中，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行所述的云应用的拓扑与编排方法。
如上所述，本发明的云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备，提供可视化界面，获取用户输入指令；根据所述用户输入指令，从若干预设节点模板中选出目标节点模板，并建立各所述目标节点模板之间的关系；根据各所述目标节点模板及其之间的关系，输出所述云应用的初步编排包；根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划，并将其导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包。
本发明具有以下有益效果：用户无需掌握专业的建模知识也可以轻松建立云应用，包括：从应用组件的定义，到应用的拓扑建模，再到应用的自动化部署计划的生成，大大降低了云应用的开发成本，同时提升了云应用的开发效率。除此之外，在本发明中，云应用的管理计划会根据各目标节点模板及其之间的关系自动生成，之后再导入初步编排包，从而避免了与云应用的紧密耦合，有助于实现管理计划的维护和复用。
附图说明
图1显示为本发明一实施例中云应用的拓扑与编排系统的模块示意图。
图2显示为现有技术中云应用的拓扑与管理计划的原理示意图。
图3显示为本发明一实施例中云应用的拓扑与编排方法的流程示意图。
图4显示为本发明一实施例中电子设备的结构示意图。
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，遂图示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。
鉴于现有技术中，通过工作流建模工具进行人工开发管理计划的方式，用户需要掌握的知识和代价高昂，工作流管理计划难以维护和复用，本申请提供云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备，从而克服现有技术的这些不足。
如图1所示，本实施例提供一种云应用的拓扑与编排系统10，包括：模板管理模块11、拓扑构建模块12、计划构建模块13、编排输出模块14、人机交互模块15。以下将对各模块的功能做详细介绍。
模板管理模块11用于管理各节点模板。
具体的，模板管理模块11用于提供若干预设的节点模板，这些预设节点模板的设计皆符合TOSCA规范的要求。每个预设节点模板具有默认的类型信息(包括属性信息)以及部署部件。其中，部署部件确定了节点类型的实际实现方式，举例而言，一个操作系统节点类型可能有一个操作系统镜像作为部署部件，在应用部署期间，部署部件被放在相应的节点上。
可选的，作为扩展，为了区别不同开发人员设计的元素，对于存在的节点模板的类型，还可以对外观进行配置，从而让用户能直观地辨识不同开发人员设计的不同类型的节点模板。
需要说明的是，请参见图2，在TOSCA规范中，应用拓扑提供一个应用结构的描述，其具有两个基本概念：节点(Node)和关系(Relationship)。节点是定义的资源和对象模型，可以是物理资源，可以是虚拟资源，或者是应用或者服务等软件，每个节点都伴随着一张操作列表，这个列表中的操作由节点自己提供，操作的功能是管理节点自身。关系定义了这些节点是如何连接的。管理计划将这些管理能力组合在一起形成更高层次的管理任务，这使得完全自动化地部署、配置、管理和操作应用程序成为可能。管理计划并不局限于管理某个节点或关系的操作，还包括调用一系列来自不同节点、关系和外部服务的操作，换句话说，管理计划可以由外部消息启动，也可以调用节点的管理操作。因此，管理计划可以覆盖TOSCA应用所需要的所有管理任务。
拓扑构建模块12用于建立各目标节点模板之间的关系，输出所述云应用的初步编排包。
具体的，拓扑构建模块12根据用户输出指令从模板管理模块11提供的若干节点模板中选择出目标节点模板，并根据用户的操作指令建立这些节点模板之间的关系。可选的，这些目标节点模板的属性信息可以采用其默认设置，也可以根据用户的需求加以修改，另外，用户还可以通过拓扑构建模块12对应用拓扑的策略模板等进行配置，策略模板用于确定节点类型的实际实现方式。随后，根据这些目标节点模板以及它们之间的关系输出待开发云应用的初步编排包。需注意的是，所述初步编排包中不包含管理计划。
计划构建模块13用于根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划。
具体的，计划构建模块13利用相应的算法，根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划。在一实施例中，所述算法的技术实现过程如下：
首先，导入待执行的初步编排包，解析生成部署顺序图(Provisioning OrderGraph，简称POG)。
详细而言，将初步编排包中的拓扑模板解析转换为一个不依赖工作流语言的POG。POG定义了一个顺序，拓扑结构中的节点和关系必须按照这个顺序执行。POG中的顶点代表“任务”，每个任务执行一个特定的节点模板或关系模板。两个顶点之间的有向边定义了时间上的执行顺序：作为有向边起点的顶点必须先执行，终点的顶点后执行。
其次，将得到的顺序图(POG)转换为管理计划框架(Provisioning PlanSkeleton,简称PPS)。
需说明的是，因为框架只定义了管理计划的大体结构，所以该框架无法被运行。框架中使用“空执行活动”来对应具体的节点模板和关系模板，这些空活动相当于实际执行逻辑的占位符。至此，执行顺序图中的顶点被转化为空执行活动，执行顺序图中的边被转化为相应活动间的控制结构。管理计划框架因此保留了管理计划图中的部分顺序。
再次，完善并填充管理计划框架(PPS)，生成最终可运行的管理计划(ExecutableProvisioning Plan，简称EPP)。
需说明的是，在这一步中，每个空执行活动被替换为一个或多个部署子过程模板(Provisioning Subprocess Template，简称PST)。PST代表了某一种节点模板或关系模板的实际执行逻辑，从而生成最终的管理计划。
编排输出模块14用于将所述管理计划导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包。
具体的，所述最终编排包为符合TOSBCA运行时环境能够解析的编排包。所述最终编排包是根据所述云应用的拓扑及管理计划的相关内容打包形成的符合云应用拓扑编排标准的压缩文件，具体是指根据与应用拓扑和相应的管理计划相关的文件、脚本、XML结构文件和实际的服务模板打包成的TOSCA压缩文件。
人机交互模块15，分别连接所述模板管理模块11及所述拓扑构建模块12，用于提供所述模板管理模块11、所述拓扑构建模块12的可视化界面，以及，用于获取用户输入指令，并根据所述用户输入指令从所述模板管理模块11中选出目标节点模板，根据所述拓扑构建模块12确定各所述目标节点模板之间的关系。
具体的，人机交互模块15基于统一通讯管理模块(Uniform CommunicationManager，简称UCM)开发，通过web浏览器界面实现用户与所述模板管理模块11及所述拓扑构建模块12的人机交互，用户在浏览器界面上完成所有拓扑节点的管理、设计等操作。
总结上述，本申请的云应用的拓扑与编排系统，能够为应用程序和服务进行建模，并管理其整个生命周期。较佳的，本申请的云应用的拓扑与编排系统是一个基于Web的，创建符合TOSCA规范的应用拓扑模型、管理TOSCA元素以及转换应用拓扑模型到管理计划的综合系统。本申请的云应用的拓扑与编排系统总体的架构采用B/S模式，用户通过浏览器与建模工具进行交互，在Web界面上完成所有的元素管理、设计等操作，方便快捷，成本低廉。
如图3所示，与上述系统实施例原理相似的是，本实施例一种云应用的拓扑与编排方法。于此不再对重复的技术细节做过多介绍，本领域技术人员可参见系统实施例的技术细节实施本方法实施例的技术方案。
本实施例的云应用的拓扑与编排方法包括以下步骤：
S31：提供可视化界面，获取用户输入指令。
可选的，所述可视化界面采用web浏览器界面。
S32：根据所述用户输入指令，从若干预设节点模板中选出目标节点模板，并建立各所述目标节点模板之间的关系。
可选的，在选出所述目标节点模板之后，还可以根据用户输入指令修改所述目标节点模板的类型及属性。
S33：根据各所述目标节点模板及其之间的关系，输出所述云应用的初步编排包。
S34：根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划，并将其导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包。
具体的，所述最终编排包是根据所述云应用的拓扑及管理计划的相关内容打包形成的符合云应用拓扑编排标准的压缩文件。
实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。基于这样的理解，本发明还提供一种计算机程序产品，包括一个或多个计算机指令。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(如：软盘、硬盘、磁带)、光介质(如：DVD)、或者半导体介质(如：固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
参阅图4，本实施例提供一种电子设备，电子设备可以是台式机、便携式电脑、智能手机等设备。详细的，电子设备至少包括通过总线连接的：存储器、处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以执行前述方法实施例中的全部或部分步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral PomponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上，本发明的云应用的拓扑与编排系统、方法、存储介质及电子设备，使得用户无需掌握专业的建模知识也可以轻松建立云应用并进行管理，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 (8)

1.一种云应用的拓扑与编排系统，其特征在于，包括：
模板管理模块，用于管理各节点模板；
拓扑构建模块，用于建立各目标节点模板之间的关系，输出所述云应用的初步编排包；
计划构建模块，用于根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划；
编排输出模块，用于将所述管理计划导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包；
人机交互模块，分别连接所述模板管理模块及所述拓扑构建模块，用于提供所述模板管理模块、所述拓扑构建模块的可视化界面；以及，用于获取用户输入指令，并根据所述用户输入指令从所述模板管理模块中选出目标节点模板，根据所述拓扑构建模块确定各所述目标节点模板之间的关系；
其中，根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划具体包括以下步骤：解析所述初步编排包并生成部署顺序图；将所述顺序图转换为管理计划框架；对所述管理计划框架进行完善与填充管理，基于完善后的管理计划框架生成所述云应用的管理计划；
所述最终编排包是根据所述云应用的拓扑及管理计划的相关内容打包形成的符合云应用拓扑编排标准的压缩文件。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模板管理模块还用于：设置所述节点模板的类型，配置所述节点模板的策略。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人机交互模块基于统一通讯管理模块开发，通过浏览器界面实现用户与所述模板管理模块及所述拓扑构建模块的人机交互。
4.一种云应用的拓扑与编排方法，其特征在于，包括：
提供可视化界面，获取用户输入指令；
根据所述用户输入指令，从若干预设节点模板中选出目标节点模板，并建立各所述目标节点模板之间的关系；
根据各所述目标节点模板及其之间的关系，输出所述云应用的初步编排包；
根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划，并将其导入所述初步编排包，以生成所述云应用的最终编排包；
其中，根据所述初步编排包生成所述云应用的管理计划包括以下步骤：解析所述初步编排包并生成部署顺序图；将所述顺序图转换为管理计划框架；对所述管理计划框架进行完善与填充管理，基于完善后的管理计划框架生成所述云应用的管理计划；
所述最终编排包是根据所述云应用的拓扑及管理计划的相关内容打包形成的符合云应用拓扑编排标准的压缩文件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：在选出所述目标节点模板之后，根据用户输入指令修改所述目标节点模板的类型及属性。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述可视化界面包括：浏览器界面。
7.一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如权利要求4至6中任一所述的云应用的拓扑与编排方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；其中，
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于加载执行所述计算机程序，以使所述电子设备执行如权利要求4至6中任一所述的云应用的拓扑与编排方法。
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