CN113434256B - 一种云资源横向扩展方法、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及云计算领域，特别涉及一种云资源横向扩展方法，把处理相同业务的多个虚拟机组合成一个业务虚拟机组，然后对该业务虚拟机组进行横向弹性扩展的配置，当判断出运行资源量达到总资源量的预设程度，就将业务虚拟机组中处于关机状态的虚拟机调整为开机状态，从而增加用于处理业务的虚拟机数量。该自动化的云资源横向扩展方法，云资源管理系统可以自动实现云资源的横向弹性扩展从而应对突发性业务波动，自动化的扩展资源方便、易用。并且，通过预先组合得到业务虚拟机组，能够在需要扩容，即需要增加用于处理相同业务的虚拟机数量时，直接将关机状态的虚拟机调整为开卷机状态，无需再进行其他参数的配置，实现快速扩容。

Description

一种云资源横向扩展方法、可读存储介质

技术领域

本发明涉及云计算领域，特别涉及一种云资源横向扩展方法、云资源管理系统和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被控制器执行时能实现云资源横向扩展方法。

背景技术

云计算的出现，带来了全新的IT基础架构建设、使用和交付模式。云服务器供应商通过服务器虚拟化技术得到虚拟机并将其作为业务服务器提供给用户使用，可以实现更细粒度的资源利用。相比传统物理机，虚拟机的部署更为方便快捷，而且可以在不同物理机之间迁移，提高了资源调度的灵活性。特别是用户现实的业务流量并非一成不变的，往往会随着时间的改变而产生波动。这时候，处理业务所需要的资源就需要随之改变。云资源管理平台（简称“云资源管理系统”）是通过网络对云计算的物理资源、虚拟资源、业务资源进行统一管理的虚拟化平台。通过云资源管理系统可以对云资源进行扩展，使得部署了云业务环境的企业可以采用动态部署方式来应对突发性需求。

对于云资源扩展的具体解决方案中，可以分为直接扩展虚拟机的CPU、内存、存储等资源的纵向扩展和直接创建新虚拟机的横向扩展两种。纵向扩展，分为人为手动扩展和程序自动扩展，在虚拟机开机运行的时候在线扩展或者在虚拟机非开机的时候线下扩展，调整虚拟机的CPU、内存、存储等资源。横向扩展，目前基本都是人为地创建新虚拟机，然后再部署业务相关环境。 纵向扩展和横向扩展是互补的云资源扩展方式，它们适用于不同的生产环境。

但是，当前的IT基础架构中，企业业务负载监控平台、虚拟服务器管理平台和业务分发的系统之间往往是割裂的，业务流量变化的状态下，目前的横向扩展需要人为执行，就要求IT管理员对业务流量的突发性变化有很强的敏感性和反应能力，而且IT管理员人为地手动干预来进行虚拟机的扩展，容易出现人为失误。

发明内容

本发明提供了一种云资源横向扩展方法，能够自动实现云资源的横向弹性扩展。

提供一种云资源横向扩展方法，包括如下步骤：

总资源量获取步骤. 获取处理相同业务的虚拟机所占用的总资源量；

运行资源量获取步骤. 获取所述虚拟机当前运行所占用的运行资源量；

扩展判断步骤. 判断所获取的运行资源量是否达到所述总资源量的预设扩展程度；

扩容步骤. 若所述判断步骤的判断结果为是，则增加用于处理所述相同业务的虚拟机数量，具体地，将业务虚拟机组中处于关机状态的虚拟机调整为开机状态，所述业务虚拟机组是预先组合在一起的处理相同业务的多个虚拟机。

优选地，所述总资源量获取步骤中，总资源量具体是业务虚拟机组内处于开机状态的全部虚拟机所占用的云资源。

优选地，所述运行资源量获取步骤中，运行资源量具体是业务虚拟机组内正在运行的全部虚拟机的云资源使用情况。

优选地，运行资源量获取步骤包括周期检测：在预设循环的周期内检测业务虚拟机组的云资源使用情况，所述周期的时间范围包括常规需求波动的切换时间段和/或临时需求波动开始/结束的时间段。

优选地，所述云资源包括虚拟机的CPU使用率、内存使用率、TCP/IP连接数中的一种或多种。

优选地，包括优先级配置步骤：越晚添加到业务虚拟机组的虚拟机优先级越低，优先级越低的虚拟机越后由关机状态调整为开机状态。

优选地，所述扩容步骤中，增加用于处理所述业务的虚拟机数量还包括直接添加步骤：将云资源池中的虚拟机添加到所述业务虚拟机组来处理所述业务。

优选地，所述的将虚拟机添加到业务虚拟机组具体地，复制业务虚拟机组内虚拟机或者预存的虚拟机模板来创建新的虚拟机。

还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被控制器执行时能够实现上述云资源横向扩展方法。

还提供一种云资源管理系统，包括业务虚拟机组和控制器，控制器控制业务虚拟机组内的各个虚拟机分别开机/关机，控制器内预先存储有上述计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上的计算机程序可被控制器执行。

有益效果：

该自动化的云资源横向扩展方法，在云资源中最适合实现自动化管理的资源池的基础上，把处理相同业务的多个虚拟机组合成一个业务虚拟机组，然后对该业务虚拟机组进行横向弹性扩展的配置，当判断出运行资源量达到总资源量的预设程度，就将业务虚拟机组中处于关机状态的虚拟机调整为开机状态，从而增加用于处理所述业务的虚拟机数量。该自动化的云资源横向扩展方法，云资源管理系统可以自动实现云资源的横向弹性扩展从而应对突发性业务波动，自动化的扩展资源方便、易用。并且，通过预先组合得到业务虚拟机组，能够在需要扩容，即需要增加用于处理相同业务的虚拟机数量时，直接将关机状态的虚拟机调整为开卷机状态，无需再进行其他参数的配置，实现快速扩容。

附图说明

图1是本发明创造的云资源管理系统架构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明创造作进一步详细说明。

云服务器供应商通过图1所示的云资源管理系统为其用户提供资源的弹性伸缩服务，云资源管理系统通过弹性伸缩组实现虚拟机监控和虚拟机管理，并使用负载均衡器接收来自客户端的用户业务的资源需求，然后根据资源需求进行任务调度和资源分配，其中资源分配具体是动态地将虚拟机VM分配给用户或者将资源（如存储层的存储空间）分配给用户已占用的虚拟机VM，以使用户的业务顺利进行。云资源管理系统对虚拟机的操作通过控制器实现，如控制器控制各个虚拟机分别开机/关机。

以用户为游戏公司为例，游戏公司的资源需求随着游戏活跃度波动而变化较大。常规需求波动如：工作日白天为业务流量普通的日常资源需求，周末、假期和晚上为业务流量较大的高峰资源需求，夜间为业务流量很小的运维资源需求。临时需求波动如：游戏运营活动期间长时间处于高峰资源需求状态。云资源管理系统为游戏公司提供跟随资源需求波动的资源横向弹性伸缩服务：业务流量由小变大则扩展虚拟机数量（即扩容），业务流量由大变小则缩减虚拟机数量（即缩容）。根据本实施例下文详述的云资源横向弹性扩展方法，云资源管理系统在常规需求波动周期内根据游戏公司业务的日常资源需求、高峰资源需求和运维资源需求之间的变化而定时扩容、缩容，并在临时需求波动状态下实现及时扩容、缩容。

以下详述执行该云资源横向弹性扩展方法的具体步骤以及应用了该云资源横向弹性扩展方法的云资源管理系统的具体配置。

游戏公司在云资源管理系统的虚拟机上运行业务，如匹配系统，该匹配系统的日常资源需求为三台虚拟机A/B/C，云资源管理系统将资源池内为该匹配系统服务的三台虚拟机组合成业务虚拟机组。游戏公司通过云资源管理系统配置运行该匹配系统的业务虚拟机组：从云资源管理系统提供的资源池中选择三台虚拟机，设定组内虚拟机的基本数据信息（如虚拟机数量上下限、内存大小、存储容量、网络信息），以及设定组内各个虚拟机的优先级。

在匹配系统运行过程中，云资源管理系统执行该云资源横向扩展方法：

总资源量获取步骤. 获取处理相同业务的虚拟机所占用的总资源量；

运行资源量获取步骤. 获取虚拟机当前运行所占用的运行资源量；

扩展判断步骤. 判断所获取的运行资源量是否达到总资源量的预设扩展程度；

扩容步骤. 若判断步骤的判断结果为是，则增加用于处理业务的虚拟机数量，具体地，将业务虚拟机组中处于关机状态的虚拟机调整为开机状态，业务虚拟机组是预先组合在一起的处理相同业务的多个虚拟机。

云资源管理系统执行运行资源量获取步骤来获取业务虚拟机组内的全部虚拟机当前运行所占用的运行资源量，即该业务虚拟机组的云资源使用情况，并拿获取的运行资源量与该业务虚拟机组所占用的总资源量进行比较，在运行资源量达到总资源量的预设扩展程度的情况下，云资源管理系统就认为该业务虚拟机组的云资源不足，存在扩展需求，因而执行扩容步骤来增加该业务虚拟机组的用于处理相同业务的虚拟机数量。该自动化的云资源横向扩展方法，云资源管理系统可以自动实现云资源的横向弹性扩展从而应对突发性业务波动，自动化的扩展资源方便、易用。并且，云资源管理系统通过预先组合得到业务虚拟机组，能够在需要扩容，即需要增加用于处理相同业务的虚拟机数量时，直接将关机状态的虚拟机调整为开卷机状态，无需再进行其他参数的配置，实现快速扩容。

为实现云资源的横向弹性扩展，云资源管理系统还通过将虚拟机从业务虚拟机组中删除（即收回资源池内），或者将开机状态的虚拟机调整为关机状态来实现缩容，从而释放资源，降低能源消耗并提高资源的利用率。

云资源管理系统为该业务虚拟机组配置的最少虚拟机数量为一台，最多虚拟机数量为七台，若七台虚拟机还不能满足匹配系统业务的资源需求，则云资源管理系统动态地配置各台虚拟机的云资源上限，以满足游戏公司匹配系统业务的资源需求。

另外，云资源管理系统还可以在用户预先设置的情况下，在扩容步骤中还执行直接添加步骤：将云资源池中的虚拟机添加到业务虚拟机组来处理该相同业务，从而实现扩容，具体地，云资源管理系统以克隆模式实现扩容：复制组内虚拟机（或者其他预先存储的虚拟机模板）来创建新虚拟机并将其添加到业务虚拟机组。云资源管理系统将新虚拟机添加到业务虚拟机组，为其设定优先级并配置网络。

其中，越晚添加到业务虚拟机组的虚拟机优先级越低，优先级影响组内各个虚拟机的工作顺序，比如组内两个处于关机状态的虚拟机，优先级越低的虚拟机越后被调整为开机状态，而且，优先级越低的虚拟机越先被调整为关机状态或者越先被从组内删除。

其中，配置网络的内容包括虚拟机名称、IP开始地址、IP结束地址、掩码和网关。

其中，新添加的虚拟机的名称根据其克隆的虚拟机（即源虚拟机）的前缀名和起始编号确定，如源虚拟机前缀名为A、起始编号为0，则克隆的虚拟机名称依次为A0、A1、A2……，若，则新增前缀名（如M）并设置起始编号为0。

其中，总资源量获取步骤具体是对业务虚拟机组内处于开机状态的全部虚拟机所占用的云资源（如CPU使用率、内存使用率、TCP/IP连接数）进行检测，获取处理相同业务的虚拟机所占用的总资源量。其中，运行资源量获取步骤具体是对业务虚拟机组内正在运行的各个虚拟机对应的云资源的使用情况进行检测，获取当前运行的全部虚拟机所占用的运行资源量。

其中，运行资源量获取步骤包括定时运行资源量获取步骤和触发运行资源量获取步骤。

云资源管理系统设有四种实现定时运行资源量获取步骤的检测方式供用户选择，云资源管理系统根据用户预先选择的检测方式自动执行检测。

一、立即检测。在业务虚拟机组启动运行时，随即检测云资源使用情况。

二、延期检测。在业务虚拟机组启动并运行预设的一个时间段（如1小时）后，再检测云资源使用情况。

三、预期检测。预设一个具体的未来时刻（如上午10点钟），当业务虚拟机组运行到该时刻，就检测云资源使用情况。

四、周期检测。预设循环的周期，在该周期内检测业务虚拟机组的云资源使用情况。

触发运行资源量获取步骤具体地，在匹配系统业务虚拟机组运行期间，云资源管理系统获取该游戏公司对应游戏的运行业务数据中的在线人数，若识别到该在线人数变化超过预设程度（如预设时间段内的在线人数的变化率大于10%），则检测匹配系统业务虚拟机组的云资源使用情况。

云资源管理系统结合定时运行资源量获取步骤和触发运行资源量获取步骤来检测云资源使用情况。其中，定时运行资源量获取步骤结合上述四种检测方式：每次新启动业务虚拟机组或添加新虚拟机到业务虚拟机组，就执行一次立即检测和一次延期检测；每天上午10点钟执行一次预期检测；在匹配系统运行期间执行周期检测，周期的时间范围为三种常规需求波动的切换时间段以及临时需求波动开始/结束的时间段（如开始时间点前后半小时）。

定时运行资源量获取步骤中周期检测方式的常规需求波动切换时间段包括：日常资源需求切换到高峰资源需求的时间段（工作日下午5点钟到8点钟、假期/周末上午11点钟到下午2点钟），高峰资源需求切换到运维资源需求的时间段（第一天晚上11点钟到第二天凌晨2点钟），运维资源需求切换到日常资源需求的时间段（上午7点钟到9点钟）。

该云资源横向扩展方法还包括对上述常规需求波动切换时间段进行自动调整的调整步骤：对于各个常规需求波动切换时间段，将切换时间段内部的边界处的一小段时间（如10分钟）作为该切换时间段的测试时间段，若在对该切换时间段进行的连续多次（如5次）周期检测中，在测试时间段内存在扩展需求的次数达到预设程度（如60%，3次），则向外延长该切换时间段的边界，从而增加波动切换时间段的时长。

其中，测试时间段具体是切换时间段开始后和结束前的一小段时间（如10分钟），边界被延长的时长等于测试时间段的时长。向外延长该切换时间段的边界具体地，在开始后的测试时间段内检测到存在扩展需求，则将该切换时间段的开始时间提前一小段时间（如10分钟）；对应地，若在结束前的测试时间段内检测到存在扩展需求，则将该切换时间段的结束时间推迟一小段时间（如10分钟）。

以运维资源需求切换到日常资源需求（上午7点钟到9点钟）这一切换时间段为例，切换时间段开始后的测试时间段是上午7点钟到7点10分，切换时间段结束前的测试时间段是上午8点50分到9点钟，在连续五个工作日的周期检测中：累积三次在上午7点钟到7点10分之间检测到存在扩展需求，就将切换时间段的边界向外延长，即将该时间段的开始时间从上午7点钟提前到上午6点50分；累积三次在上午8点50分到9点钟之间检测到存在扩展需求，就将切换时间段的边界向外延长，即将该时间段的结束时间从上午9点钟推迟到上午9点10分。

通过上述调整步骤对常规需求波动切换时间段进行自动调整，能根据业务虚拟机组所处理业务的实际情况自适应地增加常规需求波动切换时间段的覆盖范围。

其中，业务虚拟机组是当前资源池内一批处理相同业务的虚拟机组成的一个逻辑对象。业务虚拟机组的组成成员由用户添加或者在云资源管理系统执行云资源横向扩展方法时自动添加，该业务虚拟机组的成员（即组内全部虚拟机）配置有不同的优先级。

其中，扩展判断步骤中，判断所获取的运行资源量是否达到总资源量的预设扩展程度，该预设扩展程度具体是指：在预设的持续时间T内，业务虚拟机组所占用的云资源（CPU使用率、内存使用率和TCP/IP连接数）的平均数值。除平均数值外，预设扩展程度还可以是CPU使用率、内存使用率和TCP/IP连接数的其他阈值，该其他阈值由云资源管理系统提供给用户进行手动输入。

如上仅为本发明创造的实施方式，不以此限定专利保护范围。本领域技术人员在本发明创造的基础上作出非实质性的变化或替换，仍落入专利保护范围。

Claims (3)

1.一种云资源横向扩展方法，其特征是，包括如下步骤：

总资源量获取步骤：获取处理相同业务的虚拟机所占用的总资源量；

运行资源量获取步骤：获取虚拟机当前运行所占用的运行资源量；

扩展判断步骤：判断所获取的运行资源量是否达到所述总资源量的预设扩展程度；

扩容步骤：若所述判断步骤的判断结果为是，则增加用于处理所述相同业务的虚拟机数量，具体为将业务虚拟机组中处于关机状态的虚拟机调整为开机状态，所述业务虚拟机组是预先组合在一起的处理相同业务的多个虚拟机；

所述总资源量获取步骤中，总资源量具体是业务虚拟机组内处于开机状态的全部虚拟机所占用的云资源；

所述运行资源量获取步骤中，运行资源量具体是业务虚拟机组内正在运行的全部虚拟机的云资源使用情况，包括定时运行资源量获取步骤，具体为每次新启动业务虚拟机组或添加新虚拟机到业务虚拟机组，就执行一次立即检测和一次延期检测；每天预设时刻执行一次预期检测；在匹配系统运行期间执行周期检测；

所述周期检测为在预设循环的周期内检测业务虚拟机组的云资源使用情况；周期的时间范围包括常规需求波动切换时间段和/或临时需求波动开始/结束的时间段；所述常规需求波动切换时间段包括：日常资源需求切换到高峰资源需求的时间段，高峰资源需求切换到运维资源需求的时间段和运维资源需求切换到日常资源需求的时间段；

还包括对所述常规需求波动切换时间段进行自动调整的调整步骤：将常规需求波动切换时间段内部的边界处的一小段时间作为切换时间段的测试时间段，若在对切换时间段进行的连续多次周期检测中，在测试时间段内存在扩展需求的次数达到预设程度，则向外延长切换时间段的边界，从而增加常规需求波动切换时间段的时长；测试时间段是切换时间段开始后和结束前的一小段时间，边界被延长的时长等于测试时间段的时长；

所述扩容步骤中，增加用于处理所述相同业务的虚拟机数量还包括直接添加步骤：将云资源池中的虚拟机添加到所述业务虚拟机组来处理业务；将虚拟机添加到业务虚拟机组具体为复制业务虚拟机组内虚拟机或者预存的虚拟机模板来创建新的虚拟机；

还包括优先级配置步骤：越晚添加到业务虚拟机组的虚拟机优先级越低，优先级越低的虚拟机越后由关机状态调整为开机状态。

2.根据权利要求1所述的一种云资源横向扩展方法，其特征是，所述云资源包括虚拟机的CPU使用率、内存使用率、TCP/IP连接数中的一种或多种。

3.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被控制器执行时能够实现权利要求1或2所述的云资源横向扩展方法。

Images