CN113190378B - 一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法 - Google Patents

一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，在相邻边缘云设置灾备端，保证边缘云能够稳定运行，同时实现短距离快速备份，低成本，低延时；通过设置节点一和节点二位于不同的相邻两处边缘云，进行异地容灾备份，一方面可以快速实现了边边数据安全备份，节省了云端传输时间，同时也节省了与云端长途链路的带宽资源，大大提升了分布式云平台高可靠性，是对云边备份方式的有力补充。

Description

一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法
技术领域
本发明涉及云平台领域，特别是涉及一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法。
背景技术
随着大数据时代的到来，用户终端组件难以满足大量数据的处理需求，由此提出了云平台的理念。常规的云平台分为三类，包括以数据存储为主的存储型云平台、以数据处理为主的计算型云平台以及兼顾存储和计算的综合型云平台。其中云平台能够为用户提供即时的软件服务以及开发环境，降低用户使用和开发程序的成本。
随着5G的商用部署、万物互联的到来以及终端类型及应用的逐渐增加，基于分布式云平台以及边缘云的技术和解决方案正在快速部署和落地实施，满足客户在本地侧的“大连接，低时延，大带宽”的需求。目前主要采用为中心云和边缘云的容灾备份的技术，也就是边缘云与中心云进行互为灾备，来确保数据的可用性和安全性。在传统的边缘云与中心云复互为灾备的结构中，由于传输距离长，容易导致数据传输延时，没有及时进行灾备，导致损失；另一方面，长传输距离也容易导致传输的过程产生意外；最后长距离传输需要借助长距离网络，设置成本高。因此需要一种能够实现短距离灾备的边缘云平台。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，在相邻边缘云设置灾备端，保证边缘云能够稳定运行，同时实现短距离快速备份，低成本，低延时。
一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，包括如下步骤：
步骤S1：多云管理平台中的边缘云至少存在两个节点；选取边缘云中的两个节点，分别为节点一和节点二；节点一和节点二位于不同的边缘云；打通两个节点之间的网络，包括管理层，业务层；
步骤S2：在边缘节点设置生产端和灾备端；其中生产端和灾备端均采用超融合部署，部署虚拟化的内核平台以及分布式存储；生产端包括节点一，节点一即作为管理节点，又作为业务节点；灾备端包括节点二，节点二作为灾备节点；
步骤S3：在节点一和节点二的虚拟化管理层部署恢复管理模块SRM，对接存储层中节点的存储复制适配器SRA；
步骤S4：将节点一中的计算主机添加到本地地址池，将节点二中的计算主机添加到远端地址池，同时在节点一和节点二之间建立远端设备，完成虚拟机配置同步；
步骤S5：创建异步远程复制策略以及数据同步策略，指定节点一和节点二的块设备；
步骤S6：建立节点一的块设备和节点二的块设备的异步远程复制关系，并配置块设备之间数据同步策略的过程；其中数据同步策略在异步远程复制关系创建完成后进行；完成边缘云灾备的布置。
进一步的，所述步骤S4中的虚拟机配置包括虚拟机规格、网络和安全。
进一步的，所述步骤S5中块设备采用RBD设备；RBD设备表示Ceph分布式存储提供的块设备，其中该块设备采用ceph系统作为核心底层。
进一步的，所述步骤S6中节点一中的块设备与节点二中的块设备进行一步远程复制时，存储块以lun为单位进行复制。
进一步的，所述步骤S6中边缘云灾备的布置完成后，当节点一故障时，节点二的恢复管理模块SRM执行自定义的切换脚本，并在节点二上重新配置边缘云的虚拟机的IP地址，使节点二与节点一的网络配置相一致。
进一步的，所述节点一和节点二位于相邻的两处边缘云。
进一步的，所述边缘云与中心云通过骨干网络连接；边缘云由中心云协同管理。
本发明的有益效果为：
通过在边缘云设置灾备端，将节点一的和作为灾备端的节点二实现虚拟机同步配置，将节点一和节点二的块设备进行异步远程复制，并配置块设备之间的数据同步，保证节点二能够在节点一停止工作时第一时间进行更替，保证边缘云稳定运行；
通过设置节点一和节点二位于不同的相邻两处边缘云，进行异地容灾备份，一方面可以快速实现了边缘云数据安全备份，节省了云端传输时间，同时也节省了与云端长途链路的带宽资源，大大提升了分布式云平台高可靠性，是对云边备份方式的有力补充。
附图说明
图1为本发明实施例一的云边协同示意框图；
图2为本发明实施例一的中心云和边缘云的控制关系图；
图3为本发明实施例一的多云管理平台结构图；
图4为本发明实施例一的边缘云灾备示意框图。
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。
实施例一：
如图1-3所示，一种基于分布式云平台的云边协同管理方法，包括如下步骤：
步骤1：部署多云管理平台；多云管理平台包括中心云和边缘云；
步骤2：超级管理员在多云管理平台上为中心云或边缘云用户分配账号；
步骤3：中心云或边缘云使用分配的账号登录多云管理平台，对云资源进行管理调度及新增；
步骤4：用户在多云管理平台下发操作；其中用户能够在边缘云的多云管理平台下发操作；多云管理平台的核心模块接收到操作指令，对指令进行解析得到相应的业务数据请求；其中多云管理平台的核心模块设置于中心云；
步骤5：核心模块的API路由处理器对业务数据请求进行解析得到解析数据；
步骤6：API路由解析器根据解析数据结合当前边缘云用户的映射关系，根据权限以及参数选择中心云的南向接口；
步骤7：南向接口处理业务数据请求并下发API请求至目标API适配模块；其中API适配模块设置于边缘云；
步骤8：API适配模块接收到来自多云管理平台的核心模块的业务数据请求后，将业务数据请求转入API适配模块的消息处理中心；
步骤9：消息处理中心处理信息后生成边缘云的API所需的URL，并根据业务数据请求配置相应请求消息体以及参数；
步骤10：边缘云的云接口根据相应请求消息体以及参数发出多云资源池的资源请求和调度；实现云边协同。
所述步骤1中部署多云管理平台采用微服务架构，多云管理平台的核心层将自身的业务组件封装在不同的Docker容器中，通过Docker容器实现部署，并通过Kubernetes对Docker容器进行管理和编排；中心云和边缘云通过REST API和消息队列方式进行通信；其中中心云和边缘云的云管理底层服务器的部署采用kubernetes实现。中心云的网络使用sdn控制器通过netconf下发，中心云的存储使用集中式存储；边缘云采用超融合架构部署，其中边缘云的计算、存储、网络融合部署，统一接收中心管理平台指令，边缘云的网络使用openstack neutron组件实现，边缘云的存储使用ceph二次开发。其中中心云和边缘云均布置于同一骨干网路，骨干网络采用MPLS VPN，目的是保证边缘云和中心云的通信安全、快速。在本例中底层服务器宕机时，通过docker容器跑在kubernetes 集群上，可以实现服务器资源轻松转换，保证底层服务器稳定持续工作。需要说明的是在一些其他实施方式中，边缘云也能够采用独立存储，包括独立分布式存储、独立磁盘列阵存储等，存储方式可根据节点业务需求选择块对象、对象存储、文件存储等。
所述步骤2中的分配账号包括分配账号类型、账号节点以及账号权限；其中账号类型包括租客账号、游客账以及管理员账号等，租客账号为设定租用时间的账号，管理员账号为管理对应的中心云或者边缘云的节点和权限的账号，游客账号为体验账号；账号节点为边缘云的对应节点；账号权限包括节点使用权限以及节点再分配权限，节点使用权限指对某个节点资源的调用权限，节点再分配权限为对具备调用权限的节点进行再分配的权限。需要说明的是分配账号可以在中心云或边缘云进行。
所述步骤3中，管理调度的内容包括云主机、云硬盘以及云防火墙的管理，其中云主机管理包括对云主机进行创建、查询、删除、修改、启停、挂起/恢复、迁移、备份/恢复虚拟机、更改/撤销主机配置、加载/查看/卸载云硬盘、创建/ 查看/删除虚拟网卡等操作；云硬盘管理包括对云硬盘进行申请、销毁、查询、查看、设置标签、挂载、卸载、快照等操作；云防火墙管理包括对云防火墙进行规则新建、删除、查询、修改等操作。通过对云主机、云硬盘以及云防火墙的管理实现对多云管理平台全生命周期的管理。
所述步骤7中目标API适配模块表示根据步骤4的业务数据请求得到的需要调用的边缘云所对应的API适配模块。目标API适配模块包括至少一个边缘云的 API适配模块。其中处理业务数据请求时，会判断业务数据请求的优先级，对于同时接到的多项业务数据请求，会根据优先级依次下发API请求。需要说明的是在本例中目标API适配模块通常是在步骤4中下发操作的边缘云的就近进行选择的，同时包括该边缘云。
所述步骤10中的云边协同包括资源协同、安全策略协同、应用管理协同、业务管理协同以及边缘云协同。
所述资源协同包括边缘云设置的边缘节点为增值网络业务提供的计算资源协同、存储资源协同、网络资源协同等基础设施资源的协同，以及边缘节点设备自身的生命周期管理。计算资源协同表示在边缘云的资源不足的情况下，通过步骤6、7调用中心云或者其他边缘云的资源进行补充，以满足发出请求的边缘云计算资源的需求，其中中心云或者其他边缘云的资源包括裸机、虚拟机和容器等。存储资源协同表示在边缘云的存储容量难以满足存储需求时，将该边缘云的部分数据通过网络传输并存储至中心云；在该边缘云调用该部分数据时，通过网络出传输回该边缘云。网络资源协同表示中心云与边缘云之间通过骨干网络实现连接，其中一个边缘云和一个中心云之间的连接网络至少为一条；在边缘云和中心云的距离最短的网络发生拥堵时，由网络控制器进行感知，并将该边缘云与中心云之间的流量引至其他空闲的网络上。网络控制器包括中枢控制器以及网络探针，其中中枢控制器设置于中心云，网络探针设置于边缘云。
所述安全策略协同包括两部分，其一为边缘云接入中心云的网络中，在边缘云的一端设置防火墙和安全组，另一方面在中心云的网络数据接入时，设置流量清洗和流量分析的过程，其中流量清洗和流量分析采用现有的方法。在边缘云和中心云的网络进行传输的过程中，若中心云发现某个边缘云存在恶意流量，则切断与该边缘云的所有连接网络，避免恶意流量在整个多云管理平台中扩散。
所述应用协同管理如步骤3所述。
所述业务管理协同表示在多云管理平台上实现网络业务的统一编排，通过步骤6、7，中心云同时处理多项业务数据请求，根据优先级进行分类，并依次下发API请求。
所述边缘云协同表示在不同的边缘云上进行同时部署或者应用的热迁移时，中心云能够根据应用的在不同时间点上的不同边缘云的需求，将应用事先在需求高的边缘云上进行部署，并下发策略，将应用逐步迁移至其他对应用具有需求的边缘云上，实现应用的平滑迁移。
在本例实施的过程中，边缘云计算可以通过分布在距离该边缘云的终端最近的基础设施，为终端侧数据源提供具有针对性的算力。这些算力可以将部分数据处理终结在边缘侧，另外一部分则可以处理后再回传至中心云。这样，边缘云计算就提供了一种新的弹性算力资源，实现与中心云的协同和配合，为终端提供满足技术需求的云计算服务。边缘云计算不仅实现了“低时延，低成本”的协同，还能有效抵抗网络抖动等不稳定因素，提升系统整体的健壮性。
如图4所示，为了增强多云管理平台的稳定性，还在边缘云设置有灾备端，实现边缘云灾备，其中布置边缘云灾备的方法包括如下步骤：
步骤S1：多云管理平台中的边缘云至少存在两个节点；选取边缘云中的两个节点，分别为节点一和节点二；节点一和节点二位于不同的边缘云，在本例中节点一和节点二位于相邻的两处边缘云；打通两个节点之间的网络，包括管理层，业务层；
步骤S2：在边缘节点设置生产端和灾备端；其中生产端和灾备端均采用超融合部署，部署虚拟化的内核平台以及分布式存储；生产端包括节点一，节点一即作为管理节点，又作为业务节点；灾备端包括节点二，节点二作为灾备节点；
步骤S3：在节点一和节点二的虚拟化管理层部署恢复管理模块SRM，对接存储层中节点的存储复制适配器SRA；
步骤S4：将节点一中的计算主机添加到本地地址池，将节点二中的计算主机添加到远端地址池，同时在节点一和节点二之间建立远端设备，完成虚拟机配置同步；其中通过远端设备能够实现快速接收数据并快速完成复制；
步骤S5：创建异步远程复制策略以及数据同步策略，指定节点一和节点二的块设备；
步骤S6：建立节点一的块设备和节点二的块设备的异步远程复制关系，并配置块设备之间数据同步策略的过程；其中数据同步策略在异步远程复制关系创建完成后进行；完成边缘云灾备的布置。
所述步骤S4中的虚拟机配置包括虚拟机规格、网络和安全。
所述步骤S5中块设备采用RBD设备；RBD设备表示Ceph分布式存储提供的块设备，其中该块设备采用ceph系统作为核心底层。当边缘云的虚拟机直接与RBD设备进行对接时，不使用基于共享磁盘的集群文件系统(ocfs2)，存储使用的粒度从主机变为了虚拟机，不存在Fence的问题。其中Fence表示集群文件系统的一个机制，设置Fence机制的目的是为了防止文件系统集群产生“脑裂”问题，保证共享的存储数据一致。
所述步骤S6中节点一中的块设备与节点二中的块设备进行一步远程复制时，存储块以lun为单位进行复制。
在步骤S6中边缘云灾备的布置完成后，当节点一故障时，节点二的恢复管理模块SRM执行自定义的切换脚本，并在节点二上重新配置边缘云的虚拟机的 IP地址，使节点二与节点一的网络配置相一致；完成边缘云灾备的切换过程，保证边缘云能够稳定运行，进而保证多云管理平台的稳定。
在边缘云灾备实施的过程中，若节点一出现了故障能够由数据一致的节点二第一时间进行替换，实现通过虚拟化HA在另边缘节点及时恢复核心业务系统，保障核心业务系统能够正常运行不受影响。另一方面通过采用相邻边缘云的节点一和节点二，在快速实现了边缘云数据安全备份，节省了云端传输时间的同时也节省了与云端长途链路的带宽资源，大大提升了分布式云平台高可靠性，是对云边备份方式的有力补充。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，不构成对本发明的任何限制。显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：多云管理平台中的边缘云至少存在两个节点；选取边缘云中的两个节点，分别为节点一和节点二；节点一和节点二位于不同的边缘云；打通两个节点之间的网络，包括管理层，业务层；
步骤S2：在边缘节点设置生产端和灾备端；其中生产端和灾备端均采用超融合部署，部署虚拟化的内核平台以及分布式存储；生产端包括节点一，节点一即作为管理节点，又作为业务节点；灾备端包括节点二，节点二作为灾备节点；
步骤S3：在节点一和节点二的虚拟化管理层部署恢复管理模块SRM，对接存储层中节点的存储复制适配器SRA；
步骤S4：将节点一中的计算主机添加到本地地址池，将节点二中的计算主机添加到远端地址池，同时在节点一和节点二之间建立远端设备，完成虚拟机配置同步；
步骤S5：创建异步远程复制策略以及数据同步策略，指定节点一和节点二的块设备；
步骤S6：建立节点一的块设备和节点二的块设备的异步远程复制关系，并配置块设备之间数据同步策略的过程；其中数据同步策略在异步远程复制关系创建完成后进行；完成边缘云灾备的布置；
所述节点一和节点二位于相邻的两处边缘云；所述边缘云与中心云通过骨干网络连接；边缘云由中心云协同管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，其特征在于，所述步骤S4中的虚拟机配置包括虚拟机规格、网络和安全。
3.根据权利要求1所述的一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，其特征在于，所述步骤S5中块设备采用RBD设备；RBD设备表示Ceph分布式存储提供的块设备，其中该块设备采用ceph系统作为核心底层。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，其特征在于，所述步骤S6中节点一中的块设备与节点二中的块设备进行一步远程复制时，存储块以lun为单位进行复制。
5.根据权利要求1所述的一种基于分布式云平台的边缘云灾备方法，其特征在于，所述步骤S6中边缘云灾备的布置完成后，当节点一故障时，节点二的恢复管理模块SRM执行自定义的切换脚本，并在节点二上重新配置边缘云的虚拟机的IP地址，使节点二与节点一的网络配置相一致。
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