CN115048260A - 一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统，包括可视化管理平台门户、云端数据库、云端资源调度中心。其有益效果在于：能够对以核电站业务为范畴的云计算PaaS平台下的所有资源配额实现更加合理、更加灵活、更加方便的管理。节省人工运维成本，能够做到自动化预测和告警，有效整合资源利用率，提高集群的吞吐量。

Description

一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统
技术领域
本发明属于云计算技术领域，具体涉及一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统。
背景技术
云计算是一种分布式计算模式，且云计算资源种类众多，而云平台肩负着对各种资源进行监控，在云计算的虚拟资源中，如何有效提高虚拟节点资源的利用率，达到负载均衡度的效果是近年来开发人员研究的重点方向之一。在实际应用云平台中，用户将应用部署和运行在云环境中，如何能够按需分配资源服务，当面临需要多地调度资源时又如何高效协调资源保持负载均衡，这时候对资源的实时监控以及采取有效手段进行负载均衡就显得尤为重要。
随着我国核电事业的蓬勃发展，核电厂在技术研发、设计、建造、调试、生产、运营、维修、退役、技术服务等实体化业务必将对信息技术的应用提出新的、更高的要求，基于标准化、专业化、高可用的平台管理是当前核电信息领域的迫切需要。
基于云平台的可视化信息管理，能够以较少的成本投入即满足对各种业务场景的资源监控，本专利提供了一种云平台资源自适应监控规则的方法，将资源监测获取到的数据进行判断，实时对资源进行发现与分配，进行任务调度和负载均衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统，它能够对以核电站业务为范畴的云计算PaaS平台下的所有资源配额实现更加合理、更加灵活、更加方便的管理。
本发明的技术方案如下：一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统，包括可视化管理平台门户、云端数据库、云端资源调度中心。
所述的可视化管理平台门户包括：数据展示模块、记录和告警，实现对物理主机关键资源和云平台关键服务运行状况的监控实时展示，包括：CPU利用率、内存使用率、网口I/O和磁盘利用率数据收集及存储，日志记录异常情况和资源使用异常的告警功能。
所述的云端数据库包括：数据收集和数据存储，获取和存储不同地域资源的数据信息和资源配额，数据收集模块根据资源监控模块中无需调整传递过来的资源，以及通过资源调度模块动态调整传输过来的数据，通过自定义算法预测负载额度是否需要进行动态调整，提高应用程序的负载均衡能效。
所述的云端资源调度中心包括：资源配置模块、资源监控模块、资源策略控制模块、资源调度模块，各模块的协同作用，对数据进行实时监控和资源调度，确保服务资源能够高效、正确的运行。
一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，包括以下步骤：
步骤1：配置宿主机环境，构建基于kubernetes的集群架构，将负载均衡不同的的多地租户运行在同一个虚拟节点；
步骤2：配置多地用户的负载均衡的数据，配额可以采用默认配额，也可以进行手动调整配置配额；
步骤3：对pass云平台环境下的各服务资源使用情况进行实时监控，包括总的资源使用情况，以及各租户节点使用的资源情况；
步骤4：对资源监控获取到的数据根据自定义算法进行预判是否需要进行资源调整；
步骤5：获取到需要进行调整的资源服务，通过设置负载阈值进行判断是否进行资源动态扩容和缩容；
步骤6：自适应动态调整后的资源服务将被部署到目标节点。
所述的步骤1包括，
步骤11：配置基于kubernetes集群的资源对象，对外提供基于RESTfulf的管理接口，支持对kubernetes集群资源对象的增、删、改、查和监控的操作；
步骤12：创建可视化的用户界面、配置日志模块用以记录异常状态，配置告警模块发送相关资源异常的信息；
步骤13：配置用户认证与授权的功能性插件；
步骤14：支持HTTPS协议安全访问。
所述的步骤2包括，
步骤21：构建资源配额表，根据租户的应用服务体量设定默认的资源配额，包括资源配置的最大值和最小值；
步骤22：已配置资源配额的服务，后期可根据实际所需资源的运行需要，通过管理员进行手动扩容和缩容，进行资源调整。
所述的步骤4包括，
步骤41：所述步骤4的判断结果为预判断，为保证资源状态能够得到实时有效的调整，对预判得到的资源节点进行第二判断，判断获取的实例资源值是否属于其配额配置的最大值和最小值范围内，如果不属于，则判断该实例资源信息存在“异常”，需要进行动态调整；
步骤42：资源监控模块向资源策略控制模块和数据收集模块进行数据实时传送；
步骤43：资源策略模块中的最优伸缩策略包括：最优扩容策略和最优缩容策略，根据节点的资源状态判断策略模式选择最优扩容策略或者最优缩容策略。
所述的步骤5包括，
步骤51：所述步骤43的判断结果中，当实例资源的当下值小于该实例资源信息配置的最小值，表示资源情况良好，可以进行柔性的资源缩容，当实例资源的当下值大于该实例资源信息配置的最大值，根据最优的扩容策略规则对服务实例进行预扩容或者实时扩容，如果资源监控模块预测结果显示该资源实例预扩容后的下一时刻，还是存在资源不足，则需要进行垂直方式的实时扩容，最大限度提高资源利用率。
本发明的有益效果在于：本发明提供的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法和系统，能够对以核电站业务为范畴的云计算PaaS平台下的所有资源配额实现更加合理、更加灵活、更加方便的管理。节省人工运维成本，能够做到自动化预测和告警，有效整合资源利用率，提高集群的吞吐量。
附图说明
图1是本发明基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法的架构示意图；
图2是本发明基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法的管理装置示意图；
图3是本发明基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法的流程示意图；
图4本发明基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法的资源监控预测以及资源动态伸缩方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统，包括：可视化管理平台门户、云端数据库、云端资源调度中心。
如图1所示的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统包括可视化平台管理门户、云端数据库、云端资源调度中心、终端租户。其中，可视化平台管理门户实现对物理主机关键资源和云平台关键服务运行状况的监控实时展示。
云端数据库用户收集终端用户以及平台自身应用服务程序的运行数据，根据一定的处理规则，向数据存储模块和资源调度中心推送，数据存储模块将接收到的数据按照预先配置的表结构进行存储。
云端资源调度中心用于对初始化服务进行资源配额管理以及已有的服务进行资源的监控预判和动态调整，资源监控模块对节点负载进行实时监控，根据预先设定的规则对监控获取的数据进行采样分析，资源策略控制模块和资源调度模块根据监控模块传输的分析结果决定是否需要进行资源的动态调整，最后将应用程序部署到服务终端，同时将数据传输到云端数据库。
可视化管理平台门户包括：数据展示模块、记录和告警，实现对物理主机关键资源和云平台关键服务运行状况的监控实时展示，包括：CPU利用率、内存使用率、网口I/O和磁盘利用率数据收集及存储，日志记录异常情况和资源使用异常的告警功能。
可视化平台管理门户中的数据展示模块主要展示各服务终端的资源使用情况，包括CPU利用率、内存使用率、网口I/O和磁盘利用率数据收集及存储，日志记录异常情况和资源使用异常的告警信息。
异常告警，资源监控模块对获取的数据进行分析判断，通过消息总线与告警模块相连接，告警模块能够及时掌握各节点运行过程中的异常信息。告警模块对不同异常报告预设不同的告警级别，以及针对不同告警级别设定不同告警通知方式，以求更快更好的处理平台运行中的故障。异常严重情况程度分为：I级、II级、III级、IV级，在展示面板上分别用红色、橙色、黄色、蓝色表现，I级为最高级别。
云端数据库包括：数据收集和数据存储，获取和存储不同地域资源的数据信息和资源配额。数据收集模块根据资源监控模块中无需调整传递过来的资源，以及通过资源调度模块动态调整传输过来的数据，通过自定义算法预测负载额度是否需要进行动态调整，提高应用程序的负载均衡能效。
其中的数据收集模块通过消息总线从云端资源调度中心自动获取实时数据，同时，根据资源策略控制模块和资源调度模块的判断信息决定数据的传输路径，保证节点的资源的动态平衡。
数据存储模块以集群的方式接收监控模块传输的数据，采用MySQL和MongoDB结合的方式对结构化数据和非结构化数据进行存储，使数据的处理和存储更加灵活。
云端资源调度中心包括：资源配置模块、资源监控模块、资源策略控制模块、资源调度模块，各模块的协同作用，对数据进行实时监控和资源调度，确保服务资源能够高效、正确的运行。
其中的资源监控模块主要对pass云平台环境下的各服务资源使用情况进行实时监控，包括总的资源使用情况，以及各租户节点使用的资源情况。
资源策略控制模块通过提出自适应负载均衡算法，采用双阈值弹性伸缩方法，实现对资源池能进行柔性伸缩，通过对虚拟节点资源的过载程度进行实时监控并自适应采取资源策略控制进行资源的动态调整。
资源调度模块主要进行负载的柔性伸缩，资源策略控制模块的策略通过资源调度模块进行进一步的实现。
资源配置模块配置多地用户的负载均衡的数据，配额可以采用默认配额，也可以进行手动调整配置配额。
图2所示的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统包括用户注册服务、资源配置模块、资源监控模块、资源策略控制模块、资源调度模块、数据收集、数据存储。
其工作过程如下：用户注册服务发起资源请求，携带默认的资源配额信息，资源配置模块可以对资源进行手动的更改配置以提高资源的使用率。资源监控模块通过消息总线监控各节点的资源信息便于及时反馈到数据库和资源策略控制模块。资源策略控制模块通过自适应负载均衡算法，采用双阈值弹性伸缩方法，实现对资源池能进行柔性伸缩，第一阈值对资源负载情况进行监控预判是否需要进行资源调整，第二阈值判断负载信息是否在基于配额的正常阈值范围内，对资源采取预扩容和预缩容。数据收集模块根据资源监控模块中无需调整传递过来的资源，以及通过资源调度模块动态调整传输过来的数据，来决定数据的传输方式，保证资源能够能够有效在节点上进行部署。
本发明提供了一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，包括以下步骤：
步骤1：配置宿主机环境，构建基于kubernetes的集群架构，将负载均衡不同的的多地租户运行在同一个虚拟节点；
步骤2：配置多地用户的负载均衡的数据，配额可以采用默认配额，也可以进行手动调整配置配额；
步骤3：对pass云平台环境下的各服务资源使用情况进行实时监控，包括总的资源使用情况，以及各租户节点使用的资源情况；
步骤4：对资源监控获取到的数据根据自定义算法进行预判是否需要进行资源调整；
步骤5：获取到需要进行调整的资源服务，通过设置负载阈值进行判断是否进行资源动态扩容和缩容；
步骤6：自适应动态调整后的资源服务将被部署到目标节点。
为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，特举实施例，并配合所附图作详细说明如下：
结合图3和图4，对所述的基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法的进行进一步的说明：
步骤1：配置宿主机环境，构建基于kubernetes的集群架构，将负载均衡不同的的多地租户运行在同一个虚拟节点；
步骤11：配置基于kubernetes集群的资源对象，对外提供基于RESTfulf的管理接口，支持对kubernetes集群资源对象的增、删、改、查和监控的操作；
步骤12：创建可视化的用户界面、配置日志模块用以记录异常状态，配置告警模块发送相关资源异常的信息；
步骤13：配置用户认证与授权的功能性插件；
步骤14：支持HTTPS协议安全访问。
步骤2：配置多地用户的负载均衡的数据，配额可以采用默认配额，也可以进行手动调整配置配额，具体还包括如下步骤，
步骤21：构建资源配额表，根据租户的应用服务体量设定默认的资源配额，包括资源配置的最大值和最小值；
步骤22：已配置资源配额的服务，后期可根据实际所需资源的运行需要，通过管理员进行手动扩容和缩容，进行资源调整。
步骤3：对pass云平台环境下的各服务资源使用情况进行实时监控，包括总的资源使用情况，以及各租户节点使用的资源情况；具体监控数据包括：CPU申请配额、CPU使用情况、CPU使用率、内存申请配额、内存使用情况、内存使用率、磁盘申请配额、磁盘使用情况、磁盘使用率、云主机IP、云主机端口、子网网段。数据库中以节点id为主键的数据库表包含上述的具体监控数据，该表为单独的监控数据存储表。
步骤4：资源策略模块对资源监控获取到的数据根据自定义算法进行第一判断，预判监控的资源节点是否需要进行资源调整；获取监控节点的CPU使用率、内存使用率、磁盘使用率，三者按规则取其权重，结合物理机上正在运行的虚拟机的资源占有总和，得出判断阈值T，根据分类树算法，得出当前节点的资源状态，资源状态包括：高负载、低负载、负载均衡。将资源状态为高负载和低负载的资源请求传输给资源调度模块。具体还包括如下步骤，
步骤41：所述步骤4的判断结果为预判断，为保证资源状态能够得到实时有效的调整，对预判得到的资源节点进行第二判断，判断获取的实例资源值是否属于其配额配置的最大值和最小值范围内，如果不属于，则判断该实例资源信息存在“异常”，需要进行动态调整。
步骤42：资源监控模块向资源策略控制模块和数据收集模块进行数据实时传送；
步骤43：资源策略模块中的最优伸缩策略包括：最优扩容策略和最优缩容策略。根据节点的资源状态判断策略模式选择最优扩容策略或者最优缩容策略。
步骤5：资源调度模块获取到需要进行动态调整的资源服务，对节点资源动态扩容和缩容；
步骤51：所述步骤43的判断结果中，当实例资源的当下值小于该实例资源信息配置的最小值，表示资源情况良好，可以进行柔性的资源缩容。当实例资源的当下值大于该实例资源信息配置的最大值，根据最优的扩容策略规则对服务实例进行预扩容或者实时扩容。如果资源监控模块预测结果显示该资源实例预扩容后的下一时刻，还是存在资源不足，则需要进行垂直方式的实时扩容，最大限度提高资源利用率。
步骤6：自适应动态调整后的资源服务将被部署到目标节点。

Claims (9)

1.一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统，其特征在于：包括可视化管理平台门户、云端数据库、云端资源调度中心。
2.如权利要求1所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统，其特征在于：所述的可视化管理平台门户包括：数据展示模块、记录和告警，实现对物理主机关键资源和云平台关键服务运行状况的监控实时展示，包括：CPU利用率、内存使用率、网口I/O和磁盘利用率数据收集及存储，日志记录异常情况和资源使用异常的告警功能。
3.如权利要求1所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统，其特征在于：所述的云端数据库包括：数据收集和数据存储，获取和存储不同地域资源的数据信息和资源配额，数据收集模块根据资源监控模块中无需调整传递过来的资源，以及通过资源调度模块动态调整传输过来的数据，通过自定义算法预测负载额度是否需要进行动态调整，提高应用程序的负载均衡能效。
4.如权利要求1所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控系统，其特征在于：所述的云端资源调度中心包括：资源配置模块、资源监控模块、资源策略控制模块、资源调度模块，各模块的协同作用，对数据进行实时监控和资源调度，确保服务资源能够高效、正确的运行。
5.一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：配置宿主机环境，构建基于kubernetes的集群架构，将负载均衡不同的的多地租户运行在同一个虚拟节点；
步骤2：配置多地用户的负载均衡的数据，配额可以采用默认配额，也可以进行手动调整配置配额；
步骤3：对pass云平台环境下的各服务资源使用情况进行实时监控，包括总的资源使用情况，以及各租户节点使用的资源情况；
步骤4：对资源监控获取到的数据根据自定义算法进行预判是否需要进行资源调整；
步骤5：获取到需要进行调整的资源服务，通过设置负载阈值进行判断是否进行资源动态扩容和缩容；
步骤6：自适应动态调整后的资源服务将被部署到目标节点。
6.如权利要求5所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，其特征在于：所述的步骤1包括，
步骤11：配置基于kubernetes集群的资源对象，对外提供基于RESTfulf的管理接口，支持对kubernetes集群资源对象的增、删、改、查和监控的操作；
步骤12：创建可视化的用户界面、配置日志模块用以记录异常状态，配置告警模块发送相关资源异常的信息；
步骤13：配置用户认证与授权的功能性插件；
步骤14：支持HTTPS协议安全访问。
7.如权利要求5所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，其特征在于：所述的步骤2包括，
步骤21：构建资源配额表，根据租户的应用服务体量设定默认的资源配额，包括资源配置的最大值和最小值；
步骤22：已配置资源配额的服务，后期可根据实际所需资源的运行需要，通过管理员进行手动扩容和缩容，进行资源调整。
8.如权利要求5所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，其特征在于：所述的步骤4包括，
步骤41：所述步骤4的判断结果为预判断，为保证资源状态能够得到实时有效的调整，对预判得到的资源节点进行第二判断，判断获取的实例资源值是否属于其配额配置的最大值和最小值范围内，如果不属于，则判断该实例资源信息存在“异常”，需要进行动态调整；
步骤42：资源监控模块向资源策略控制模块和数据收集模块进行数据实时传送；
步骤43：资源策略模块中的最优伸缩策略包括：最优扩容策略和最优缩容策略，根据节点的资源状态判断策略模式选择最优扩容策略或者最优缩容策略。
9.如权利要求5所述的一种基于云计算的核电厂PaaS平台资源配额监控方法，其特征在于：所述的步骤5包括，
步骤51：所述步骤43的判断结果中，当实例资源的当下值小于该实例资源信息配置的最小值，表示资源情况良好，可以进行柔性的资源缩容，当实例资源的当下值大于该实例资源信息配置的最大值，根据最优的扩容策略规则对服务实例进行预扩容或者实时扩容，如果资源监控模块预测结果显示该资源实例预扩容后的下一时刻，还是存在资源不足，则需要进行垂直方式的实时扩容，最大限度提高资源利用率。
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