CN113872673A - 一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统及其调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及卫星星座设计的技术领域，具体公开了一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统及其调度方法，包括数据库、文件模块、一个特权物理控制节点和多个普通物理从节点，所述数据库和文件模块均与特权物理控制节点连接，所述特权物理控制节点内包括迁移条件判断功能模块、被迁移虚拟机选择模块、目标主机选择模块、系统管理模块、系统运行记录模块、资源使用统计模块和虚拟机迁移模块，所述特权物理控制节点用于周期性搜集多个普通物理从节点资源使用情况并在相应的时间内向从节点发出迁移指令；该容器云资源调度系统提高了大规模卫星星座系统的仿真效率和仿真结果的可靠性。

Description

一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统及其调度方法
技术领域
本发明涉及卫星星座设计的技术领域，具体的说，尤其是一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统。
背景技术
随着社会对通信、遥感、导航等卫星信息服务提升的强烈需求，世界主要卫星大国都提出了面向不同应用的大规模卫星星座系统建设设想。大规模卫星星座系统的研究及建设存在难度大、投入多、周期长的特点，因此在大规模卫星星座系统进行实质性投入之前需要借助仿真系统对拟建系统的功能、指标、设计方案等进行仿真。利用仿真系统对大规模卫星星座系统进行仿真成为了卫星星座系统建设的基本前提。
未来用于通信的卫星互联网星座系统往往规模庞大，有的甚至多达成百上千颗卫星；网络功能多种多样，需要为用户提供各种服务；网络结构复杂，需要卫星节点、地面站、移动用户端高度融合，这些特点对卫星星座的设计和仿真提出了更高的要求。传统仿真系统的单机或者单服务器架构，无法应对这个新需求；而传统的分布式仿真系统在可靠性方面十分脆弱。在仿真系统运行时，很容易出现节点的故障，如死机、断网或者断电等，这样会造成该节点直接脱离仿真系统，从而对仿真结果造成很大的英雄，最终导致仿真系统的瘫痪。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统及其调度方法，以解决上述的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，包括数据库、文件模块、一个特权物理控制节点和多个普通物理从节点，所述数据库和文件模块均与特权物理控制节点连接，所述特权物理控制节点内包括迁移条件判断功能模块、被迁移虚拟机选择模块、目标主机选择模块、系统管理模块、系统运行记录模块、资源使用统计模块和虚拟机迁移模块，所述特权物理控制节点用于周期性搜集多个普通物理从节点资源使用情况并在相应的时间内向从节点发出迁移指令，多个所述普通物理从节点的直接的通信场景是需要多个普通物理从节点之间进行虚拟机迁移。
上述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统中，所述迁移条件判断功能模块用于结合多个普通物理从节点的资源使用情况和配置的迁移判断算法确定当前数据库是否需要触发虚拟机迁移。
上述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统中，所述资源使用统计模块用于特权物理控制节点统计记录虚拟机和各个物理节点的资源使用情况。
上述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统中，所述系统管理模块用于对特权物理控制节点内的各个模块使用的算法进行配置和对数据库的普通物理节点进行维护。
上述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统中，所述被迁移虚拟机选择模块用于将确定需要进行虚拟机迁移时，需要在被迁移的物理机上选择出合适虚拟机进行迁移。
上述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统中，所述目标主机选择模块包括目标主机过滤功能和目标主机权重排序功能，根据配置决定目标主机过滤算法和条件，对目标主机列表执行过滤算法，筛选出满足条件的目标主机列表，根据配置获取目标主机权重排序算法，对满足条件目标主机列表进行排序，再返回排序之后的目标主机列表，进一步发出迁移指令。
一种用于卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法，包括以下步骤：
S1、任务开始后，周期性获取节点信息，判断是否存在过载节点；
S2、若存在过载节点，则从过载节点中选择被迁移虚拟机；
S3、选择被迁移虚拟机后，根据目标主机选择策略，从而选择目标主机，然后执行调度；
S4、判断是否存在低负载节点，若是则根据目标主机选择迁移目标；若否则进一步更新普通物理节点信息，然后重新进行周期性获取节点信息。
8、一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法，其特征在于，所述步骤S2中，若不存在过载节点，则直接判断是否存在低负载节点。
上述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法中，所述过载节点和低负载节点均包括cpu、内存、网络宽带和磁盘的使用率。
本发明的有益效果在于，通过特权物理控制节点周期性搜集多个普通物理从节点资源使用情况并在相应的时间内向从节点发出迁移指令，以满足用户实际的调度需求，比如负载均衡、能耗等，相对于基于传统虚拟机的仿真系统产品，解决了传统单体应用复杂性高、扩展困难、稳定性低的问题，提高了大规模卫星星座系统的仿真效率和仿真结果的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为目标主机权重排序的流程框图。
图3为本发明的调度方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，包括数据库、文件模块、一个特权物理控制节点和多个普通物理从节点，所述数据库和文件模块均与特权物理控制节点连接，通过实时的收集系统整个容器云资源的使用情况，周期性的判断当前数据库是否需要触发迁移，如果满足迁移条件，系统就根据用户配置的策略选取合适的虚拟机，并根据用户配置的目标主机过滤算法和目标主机权重排序算法将虚拟机迁移到最优的目标主机。
所述特权物理控制节点内包括迁移条件判断功能模块、被迁移虚拟机选择模块、目标主机选择模块、系统管理模块、系统运行记录模块、资源使用统计模块和虚拟机迁移模块，所述特权物理控制节点用于周期性搜集多个普通物理从节点资源使用情况并在相应的时间内向从节点发出迁移指令，多个所述普通物理从节点的直接的通信场景是需要多个普通物理从节点之间进行虚拟机迁移。
所述迁移条件判断功能模块用于结合多个普通物理从节点的资源使用情况和配置的迁移判断算法确定当前数据库是否需要触发虚拟机迁移；由于计算机的资源（CPU）使用率具有不稳定性，为了避免某一瞬时节点负载过高或者过低而触发无谓的迁移，从而造成系统开销的浪费，系统需要综合过去一段时间的资源使用率来进行迁移判断，主要流程为：根据配置决定使用哪一种算法来判断是否迁移，执行算法判断是否需要迁移，如果需要迁移则进入下一个从过载节点中选择被迁移虚拟机的阶段，否则重新进入下一个周期。
所述资源使用统计模块用于特权物理控制节点统计记录虚拟机和各个物理节点的资源使用情况，一方面是为了其他模块的使用做准备，另一方面也方便管理员进行分析；资源使用统计模块主要用于特权物理控制节点定期记录统计各个普通物理节点和虚拟机的 CPU、内存、磁盘空间、网络带宽等资源的使用情况。这个资源使用统计模块的主要流程为：系统开始运行，根据用户配置的时间间隔，特权物理控制节点周期性获取各个普通物理节点资源使用情况和各个虚拟机资源使用情况，如果获取失败则对错误进行记录，否则将获取的数据存储到数据库，如果发现物理主机的虚拟机变化需对数据表进行相应的更新，转而进入下一个周期。
所述系统管理模块用于对特权物理控制节点内的各个模块使用的算法进行配置和对数据库的普通物理节点进行维护。
所述被迁移虚拟机选择模块用于将确定需要进行虚拟机迁移时，需要在被迁移的物理机上选择出合适虚拟机进行迁移，根据不同的目标算法，被迁移虚拟机选择的策略不同。
如图2所示，所述目标主机选择模块包括目标主机过滤功能和目标主机权重排序功能，选择出被迁移虚拟机之后就需要定位合适的目标主机。根据虚拟机的运行要求过滤掉不满足要求的物理主机。如果对目标主机进行过滤之后，满足条件的物理节点不唯一，那么就需要对满足条件的主机进行排序，选择出最优目标主机，同样，不同的调度策略目标主机的权重排序方式不同。根据配置决定目标主机过滤算法和条件，对目标主机列表执行过滤算法，筛选出满足条件的目标主机列表，根据配置获取目标主机权重排序算法，对满足条件目标主机列表进行排序，再返回排序之后的目标主机列表，进一步发出迁移指令。
本发明通过特权物理控制节点周期性搜集多个普通物理从节点资源使用情况并在相应的时间内向从节点发出迁移指令，以满足用户实际的调度需求，比如负载均衡、能耗等，相对于基于传统虚拟机的仿真系统产品，解决了传统单体应用复杂性高、扩展困难、稳定性低的问题，提高了大规模卫星星座系统的仿真效率和仿真结果的可靠性。
如图3所示，一种用于卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法，包括以下步骤：
S1、任务开始后，周期性获取节点信息，判断是否存在过载节点；
S2、若存在过载节点，则从过载节点中选择被迁移虚拟机；
S3、选择被迁移虚拟机后，根据目标主机选择策略，从而选择目标主机，然后执行调度；
S4、判断是否存在低负载节点，若是则根据目标主机选择迁移目标；若否则进一步更新普通物理节点信息，然后重新进行周期性获取节点信息。
其中，所述步骤S2中，若不存在过载节点，则直接判断是否存在低负载节点，然后重复步骤S4进入下一个阶段或是下个周期进行重新判断。
所述过载节点和低负载节点均包括cpu、内存、网络宽带和磁盘的使用率。
通过上述的调度方法，对于迁移时机判断模块使用了一种改进的循环首次适应算法来避免节点“饥饿”现象，基于资源实时感知，最终实现了能耗的降低。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，包括数据库、文件模块、一个特权物理控制节点和多个普通物理从节点，其特征在于，所述数据库和文件模块均与特权物理控制节点连接，所述特权物理控制节点内包括迁移条件判断功能模块、被迁移虚拟机选择模块、目标主机选择模块、系统管理模块、系统运行记录模块、资源使用统计模块和虚拟机迁移模块，所述特权物理控制节点用于周期性搜集多个普通物理从节点资源使用情况并在相应的时间内向从节点发出迁移指令，多个所述普通物理从节点的直接的通信场景是需要多个普通物理从节点之间进行虚拟机迁移。
2.根据权利要求1所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，其特征在于，所述迁移条件判断功能模块用于结合多个普通物理从节点的资源使用情况和配置的迁移判断算法确定当前数据库是否需要触发虚拟机迁移。
3.根据权利要求1所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，其特征在于，所述资源使用统计模块用于特权物理控制节点统计记录虚拟机和各个物理节点的资源使用情况。
4.根据权利要求1所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，其特征在于，所述系统管理模块用于对特权物理控制节点内的各个模块使用的算法进行配置和对数据库的普通物理节点进行维护。
5.根据权利要求1所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，其特征在于，所述被迁移虚拟机选择模块用于将确定需要进行虚拟机迁移时，需要在被迁移的物理机上选择出合适虚拟机进行迁移。
6.根据权利要求1所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统，其特征在于，所述目标主机选择模块包括目标主机过滤功能和目标主机权重排序功能，根据配置决定目标主机过滤算法和条件，对目标主机列表执行过滤算法，筛选出满足条件的目标主机列表，根据配置获取目标主机权重排序算法，对满足条件目标主机列表进行排序，再返回排序之后的目标主机列表，进一步发出迁移指令。
7.一种用于如权利要求1-6任一项所述的卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法，包括以下步骤：
S1、任务开始后，周期性获取节点信息，判断是否存在过载节点；
S2、若存在过载节点，则从过载节点中选择被迁移虚拟机；
S3、选择被迁移虚拟机后，根据目标主机选择策略，从而选择目标主机，然后执行调度；
S4、判断是否存在低负载节点，若是则根据目标主机选择迁移目标；若否则进一步更新普通物理节点信息，然后重新进行周期性获取节点信息。
8.根据权利要求7所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法，其特征在于，所述步骤S2中，若不存在过载节点，则直接判断是否存在低负载节点。
9.据权利要求7所述的一种卫星星座仿真的容器云资源调度系统的调度方法，其特征在于，所述过载节点和低负载节点均包括cpu、内存、网络宽带和磁盘的使用率。
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