CN114389955B - 嵌入式平台异构资源池化管理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了嵌入式平台异构资源池化管理方法，包括：节点管理器NM按配置的节拍，获取嵌入式异构平台的资源状态信息并统一存储，形成节点资源池，并将资源状态信息存储到内存数据库中；节点管理器NM对获取到的资源状态信息对应的节点进行统一分类管理，并实时响应系统资源请求，基于资源状态信息和调度策略，依据调度因素，从节点资源池中，分配系统资源请求所需资源；节点控制器NC监测内存数据库中节点管理器NM发送的资源状态信息的心跳信息，若检测到心跳信息连续丢失三次，将对应节点置为异常，并从内存数据库中删除其节点信息。通过本申请中的技术方案，解决了嵌入式异构平台应用功能与硬件绑定、资源无法重用的问题，以提高资源利用效率。

Description

嵌入式平台异构资源池化管理方法

技术领域

本申请涉及嵌入式平台的技术领域，具体而言，涉及一种嵌入式平台异构资源池化管理方法。

背景技术

目前，计算机服务系统可以运行在多个静态集群中，由于各个静态集群在不同的时间段时资源的利用率不同，若利用率过高将导致系统宕机，若利用率过低又造成资源浪费。近年来逐渐发展出了动态集群管理方法，这种方法是将资源抽象成池，根据用户的请求动态地分配资源给用户。这种资源池化管理的思想可以与嵌入式系统相结合，提高嵌入式系统资源利用率，以应对嵌入式平台运行环境不断变化带来的挑战，提升嵌入式平台面向任务功能可扩展、处理能力。

而现有的适用于嵌入式的资源池管理方法，如专利申请公布号为CN 112825046 A的中国专利《一种对资源池中的管理资源调整的方法及装置》，公开了利用控制器获取资源池中的多个物理机的指标值，并根据获取到的所述指标值调整所述资源池中给的管理虚拟机的数量，以使得所述管理虚拟机的数量与所述资源池中物理机的指标值匹配。通过控制器对管理虚拟机的数量进行调整，以实现自动对管理资源进行扩容或缩容。

又如专利申请公布号为CN 112527451 A的中国专利《容器资源池的管理方法、装置、设备以及存储介质》，公开了通过获取目标容器资源池对应的资源配置请求，资源配置请求包括目标容器资源池的资源配置额度，根据资源配置请求，启动目标容器资源池对应的第一容器，以使第一容器根据资源配置额度为目标容器资源池中的多个第二容器分配资源，并根据分配的资源启动多个第二容器，然后，通过第一容器对多个第二容器进行管理，以实现对目标容器资源池的管理。

此类资源池管理方法，只是针对特定的物理机、虚拟机或容器的场景，并不适用于物理机、虚拟机和容器共存的场景。

发明内容

本申请的目的在于：解决传统嵌入式异构平台应用功能与硬件绑定、资源无法重用的问题，将动态集群管理方法应用于物理机、虚拟机和容器共存的嵌入式异构平台系统，支持底层软硬件资源状态信息的实时获取，将嵌入式异构平台资源划分为物理资源层和逻辑资源层，并形成资源池进行统一的分配与管理，以提高资源利用效率。

本申请的技术方案是：提供了一种嵌入式平台异构资源池化管理方法，该资源池化管理方法适用于嵌入式异构平台，嵌入式异构平台由物理机、虚拟机和容器共同组成，嵌入式异构平台中设置有节点管理器NM和节点控制器NC，方法包括：步骤1，节点管理器NM按配置的节拍，实时获取嵌入式异构平台的资源状态信息，以key-value的形式，将获取到的资源状态信息统一存储至内存数据库中，形成节点资源池；步骤2，节点管理器NM对获取到的资源状态信息对应的节点进行统一分类管理，并实时响应系统资源请求，基于当前的资源状态信息和设定的调度策略，依据调度因素，从嵌入式异构平台的节点资源池中，按需分配系统资源请求所需资源；步骤3，节点控制器NC监测内存数据库中节点管理器NM发送的资源状态信息的心跳信息，若检测到心跳信息连续丢失三次，将心跳信息对应节点的节点状态置为异常，并将异常节点状态的节点信息从内存数据库中删除。

上述任一项技术方案中，进一步地，节点管理器NM由资源采集模块与资源分配模块组成，其中，资源采集模块通过操作系统的系统调用接口，实时获取资源状态信息。

上述任一项技术方案中，进一步地，资源分配模块负责实时响应系统资源请求，调度策略为：满足资源请求的最小资源剩余量节点优先调度，其中，调度策略中还包括资源负载策略和应用部署策略，资源负载策略为CPU负载均衡策略；应用部署策略为数据流关联应用优先部署到同一节点。

上述任一项技术方案中，进一步地，节点管理器NM通过汇总嵌入式异构平台中所有节点的资源状态信息，生成节点资源池，节点资源池为分布式节点资源池。

上述任一项技术方案中，进一步地，步骤2中，还包括：节点管理器按配置节拍，实时发送心跳信息到内存数据库中。

上述任一项技术方案中，进一步地，节点管理器NM实时发送心跳信息到内存数据库的过程，具体包括：步骤21，当判定到达设定的延迟特定时间周期T1时，将心跳信息配置为“Active”；步骤22，将配置好的心跳信息发送到内存数据库，生成节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤21。

上述任一项技术方案中，进一步地，步骤3中，节点控制器NC监测资源状态信息的心跳信息的过程，具体包括：控制器心跳包接收线程和控制器心跳包检测线程，其中，控制器心跳包接收线程具体包括：步骤301，当判定到达设定的延迟特定时间周期T2时，从内存数据库中获取节点心跳信息表；步骤302，遍历节点心跳信息表，若表中内容为“Active”，则置为“Confirm”；若表中内容为“Confirm”，则置为“Miss1”；若表中内容为“Miss1”，则置为“Miss2”；若表中内容为“Miss2”，则置为“Miss3”；步骤303，更新内存数据库中的节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤301。

上述任一项技术方案中，进一步地，控制器心跳包检测线程具体包括：步骤311，当判定到达设定的延迟特定时间周期T3时，从内存数据库中获取节点心跳信息表；步骤312，遍历节点心跳信息表，若表中内容为“Miss3”。则设置对应节点的节点状态为异常；步骤313，更新内存数据库中的节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤311。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案为了支持底层软硬件资源状态信息的实时获取，利用分层思想，将嵌入式异构平台资源划分为物理资源层和逻辑资源层，并形成资源池进行统一的分配与管理，提高资源利用效率。具体而言：

1、本申请在嵌入式异构平台中设置了节点管理器NM，可实时获取嵌入式异构平台节点软硬件资源状态信息，支持嵌入式异构平台节点资源池化管理；利用分层思想，将嵌入式异构平台资源划分为物理资源层和逻辑资源层，形成资源池。支持分布式系统资源的统一管理与按需分配，支持节点资源池化管理与分时复用，提高资源利用率；

2、本申请在嵌入式异构平台中提供了节点控制器NC，实现资源管理的高可靠设计，有效预防系统软硬件单点故障问题。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中资源池化管理体系的示意框图；

图2是根据本申请的一个实施例的嵌入式平台异构资源池化管理方法的示意流程图；

图3是根据本申请的一个实施例的资源管理运行机制的示意图；

图4是根据本申请的一个实施例的节点心跳发送线程的示意图；

图5是根据本申请的一个实施例的控制器心跳包接收线程的示意图；

图6是根据本申请的一个实施例的控制器心跳包检测线程的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，资源池化管理可以提供对物理资源(裸节点)、虚拟资源(虚拟机)和容器资源(容器)池化调度管理能力。支持物理主机节点接入，提供全局物理资源视图功能，支持对物理节点进行物理资源集群划分，支持物理集群资源隔离，支持全局虚拟资源调度管理。

本实施例为了解决传统嵌入式异构平台应用功能与硬件绑定、资源无法重用的问题，利用分层思想，将嵌入式异构平台资源划分为物理资源层和逻辑资源层，支持底层软硬件资源状态信息的实时获取，并形成资源池进行统一的分配与管理，有助于提高资源利用效率。

如图2和图3所示，本实施例提供了一种嵌入式平台异构资源池化管理方法，该方法包括：

步骤1，节点管理器NM按配置的节拍，实时获取嵌入式异构平台的资源状态信息，以key-value的形式，将获取到的资源状态信息统一存储至内存数据库中，形成节点资源池。

具体的，节点管理器NM按配置的节拍，实时获取资源状态信息，将获取到的资源状态信息统一存储，以key-value的形式形成节点资源池，并将资源状态信息存储到内存数据库中，实时上报，以便前端页面对资源状态信息进行实时显示；其中，资源状态信息至少包括计算、内存、网络等资源状态信息。

本实施例中，节点管理器(Node Manager，NM)由资源采集模块与资源分配模块组成，其中，资源采集模块通过操作系统的系统调用接口，实时获取嵌入式异构平台CPU、DSP等节点的计算、内存和磁盘、网络等资源状态信息，其中，嵌入式异构平台由物理机、虚拟机和容器共同组成。

节点管理器NM将所有资源状态信息以<节点IP-节点资源状态信息>的形式构建map链表结构，形成节点资源池，并将资源状态信息存储到内存数据库中，具体的资源状态信息如表1所示。

表1

其中，节点管理器NM实时采集获取资源状态信息的节拍可配置，默认为10秒。

本实施例中，资源分配模块负责实时响应异构云前端用户或外部应用的系统资源请求，如核、内存、磁盘等的系统资源请求等，其中，内存、磁盘等为物理资源，核为逻辑资源。

步骤2，节点管理器NM对获取到的资源状态信息对应的节点进行统一分类管理，并实时响应系统资源请求，基于当前的资源状态信息和设定的调度策略，依据调度因素，从嵌入式异构平台的节点资源池中，按需分配系统资源请求所需资源；其中，调度因素包括资源类型、资源需求量、资源剩余量、资源负载、应用关联性。

具体的，节点管理器NM对获取到的资源状态信息对应的节点进行统一分类管理，并实时响应异构云前端用户(外部应用)的系统资源请求，基于当前的资源状态信息和设定的调度策略，依据资源类型、资源需求量、资源剩余量、资源负载、应用关联性五个调度因素，从物理机、虚拟机和容器共存的节点资源池中，按需分配当前外部应用所需资源。

本实施例中，为了使资源类型和资源需求量的请求得到满足，设定采用的调度策略为：满足资源请求的最小资源剩余量节点优先调度，其中，调度策略中还包括资源负载策略和应用部署策略，资源负载策略为CPU负载均衡策略；应用部署策略为数据流关联应用优先部署到同一节点。

需要说明的是，属于不同工作模式之间的应用，在分配过程中节点的资源可复用；

本实施例中，节点管理器NM通过汇总嵌入式异构平台中所有节点的资源状态信息，生成分布式节点资源池，并负责响应异构云前端用户的系统资源请求，支持资源统一调度管理、按需分配与分时复用。

同时，节点管理器NM按配置节拍，实时发送心跳信息到内存数据库中，其中，发送节拍可配置，默认为1秒；心跳信息中的“OK”代表正常。

如图4所示，本实施例中，节点管理器NM实时发送心跳信息到内存数据库的过程，即节点心跳发送线程具体包括：

步骤21，当判定到达设定的延迟特定时间周期T1(节拍)时，将心跳信息配置为“Active”；

步骤22，将配置好的心跳信息发送到内存数据库，生成节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤21。

步骤3，节点控制器NC周期性、实时监测内存数据库中节点管理器NM发送的当前资源状态信息的心跳信息，若检测到节点管理器NM发送的心跳信息连续丢失三次，将心跳信息对应节点的节点状态置为异常，并将异常节点状态的节点信息从内存数据库中删除。

具体的，由于资源池中状态为异常的节点为不可调度状态，不能进行资源分配和应用部署，因此，利用节点控制器NC实时监控节点管理器状态。若检测到节点管理器NM发送的心跳信息连续丢失三次，即当节点状态出现异常时，从内存数据库中删除异常节点心跳信息，减少内存数据库中中的冗余数据，实现节点资源管理的高可靠设计，预防系统软硬件单点故障问题。

本实施例中，节点控制器(Node Controller，NC)主要包括监控模块，负责实时接收内存数据库中节点管理器NM的心跳信息，当节点控制器(Node Controller)检测到内存数据库中节点管理器NM的心跳信息连续丢失3次，将对应节点的节点状态置为异常。

进一步的，节点控制器NC监测内存数据库中节点管理器NM发送的当前资源状态信息的心跳信息的过程包括：控制器心跳包接收线程和控制器心跳包检测线程，其中，如图5所示，控制器心跳包接收线程具体包括：

步骤301，当判定到达设定的延迟特定时间周期T2时，从内存数据库中获取节点心跳信息表；

步骤302，遍历节点心跳信息表，若表中内容为“Active”，则置为“Confirm”；若表中内容为“Confirm”，则置为“Miss1”；若表中内容为“Miss1”，则置为“Miss2”；若表中内容为“Miss2”，则置为“Miss3”；

步骤303，更新内存数据库中的节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤301。

本实施例中，如图6所示，控制器心跳包检测线程具体包括：

步骤311，当判定到达设定的延迟特定时间周期T3时，从内存数据库中获取节点心跳信息表；

步骤312，遍历节点心跳信息表，若表中内容为“Miss3”。则设置对应节点的节点状态为异常；

步骤313，更新内存数据库中的节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤311。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种嵌入式平台异构资源池化管理方法，该方法包括：步骤1，节点管理器NM按配置的节拍，实时获取嵌入式异构平台的资源状态信息，以key-value的形式，将获取到的资源状态信息统一存储至内存数据库中，形成节点资源池；步骤2，节点管理器NM对获取到的资源状态信息对应的节点进行统一分类管理，并实时响应系统资源请求，基于当前的资源状态信息和设定的调度策略，依据调度因素，从嵌入式异构平台的节点资源池中，按需分配系统资源请求所需资源；步骤3，节点控制器NC监测内存数据库中节点管理器NM发送的资源状态信息的心跳信息，若检测到心跳信息连续丢失三次，将心跳信息对应节点的节点状态置为异常，并将异常节点状态的节点信息从内存数据库中删除。通过本申请中的技术方案，解决传统嵌入式异构平台应用功能与硬件绑定、资源无法重用的问题，将动态集群管理方法应用于物理机、虚拟机和容器共存的嵌入式异构平台系统，支持底层软硬件资源状态信息的实时获取，将嵌入式异构平台资源划分为物理资源层和逻辑资源层，并形成资源池进行统一的分配与管理，以提高资源利用效率。

本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。

本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (8)

1.嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述资源池化管理方法适用于嵌入式异构平台，所述嵌入式异构平台由物理机、虚拟机和容器共同组成，所述嵌入式异构平台中设置有节点管理器NM和节点控制器NC，所述方法包括：

步骤1，所述节点管理器NM按配置的节拍，实时获取所述嵌入式异构平台的资源状态信息，以key-value的形式，将获取到的所述资源状态信息统一存储至内存数据库中，形成节点资源池；

步骤2，所述节点管理器NM对获取到的所述资源状态信息对应的节点进行统一分类管理，并实时响应系统资源请求，基于当前的资源状态信息和设定的调度策略，依据调度因素，从所述嵌入式异构平台的节点资源池中，按需分配所述系统资源请求所需资源；

步骤3，所述节点控制器NC监测所述内存数据库中所述节点管理器NM发送的所述资源状态信息的心跳信息，若检测到所述心跳信息连续丢失三次，将所述心跳信息对应节点的节点状态置为异常，并将异常节点状态的节点信息从所述内存数据库中删除。

2.如权利要求1所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述节点管理器NM由资源采集模块与资源分配模块组成，其中，所述资源采集模块通过操作系统的系统调用接口，实时获取所述资源状态信息。

3.如权利要求2所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述资源分配模块负责实时响应所述系统资源请求，所述调度策略为：

满足资源请求的最小资源剩余量节点优先调度，其中，所述调度策略中还包括资源负载策略和应用部署策略，所述资源负载策略为CPU负载均衡策略；所述应用部署策略为数据流关联应用优先部署到同一节点。

4.如权利要求1所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述节点管理器NM通过汇总所述嵌入式异构平台中所有节点的资源状态信息，生成所述节点资源池，所述节点资源池为分布式节点资源池。

5.如权利要求1所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述步骤2中，还包括：

所述节点管理器按配置节拍，实时发送所述心跳信息到所述内存数据库中。

6.如权利要求5所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述节点管理器NM实时发送所述心跳信息到所述内存数据库的过程，具体包括：

步骤21，当判定到达设定的延迟特定时间周期T1(节拍)时，将心跳信息配置为“Active”；

步骤22，将配置好的心跳信息发送到内存数据库，生成节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤21。

7.如权利要求1所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述步骤3中，所述节点控制器NC监测所述资源状态信息的心跳信息的过程，具体包括：控制器心跳包接收线程和控制器心跳包检测线程，其中，所述控制器心跳包接收线程具体包括：

步骤301，当判定到达设定的延迟特定时间周期T2时，从内存数据库中获取节点心跳信息表；

步骤302，遍历节点心跳信息表，若表中内容为“Active”，则置为“Confirm”；若表中内容为“Confirm”，则置为“Miss1”；若表中内容为“Miss1”，则置为“Miss2”；若表中内容为“Miss2”，则置为“Miss3”；

步骤303，更新内存数据库中的节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤301。

8.如权利要求7所述的嵌入式平台异构资源池化管理方法，其特征在于，所述控制器心跳包检测线程具体包括：

步骤311，当判定到达设定的延迟特定时间周期T3时，从内存数据库中获取节点心跳信息表；

步骤312，遍历节点心跳信息表，若表中内容为“Miss3”。则设置对应节点的节点状态为异常；

步骤313，更新内存数据库中的节点心跳信息表，并重新开始计时，执行步骤311。