CN115733754A - 基于云原生中台技术的资源管理系统及其弹性构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云原生中台技术的资源管理系统及其弹性构建方法，按照“资源共享、应用智能、体系弹性”的原则，采用基于云原生架构的容器技术建设云管平台，以“业务+数据”双中台为核心，初步形成了智能资源管理体系，统一管理各业务系统以及数据库、模型库、算法库，为用户提供标准化、模块化、可跨域复用的功能谱系以及更敏捷、更快速、更丰富的前端应用，满足业务系统弹性构建的需要，彻底改变“垂直烟囱”式建设业务系统的诟病，实现不同业务领域的智慧应用弹性建设一盘棋的中台模式，真正实现基于容器技术的体系动态聚能、灵活释能，提升业务系统敏捷适变、韧性服务、安全可信等能力。

Description

基于云原生中台技术的资源管理系统及其弹性构建方法

技术领域

本发明涉及资源管理，特别是一种基于云原生中台技术的资源管理系统及其弹性构建方法。

背景技术

近几年来，已经初步构建了以计算、存储、网络资源为主体的云计算环境，提供统一的资源池，实现资源的虚拟化和一体化调度、容灾备份和状态监控，能够更加高效整合数据中心的物理和虚拟资源，同时满足应用更加灵活的资源弹性分配需求，初步形成了支撑“网络化、服务化”架构的信息服务基础平台雏形。然而，传统的资源管理体系构建基于通用业务框架构建应用系统，通过界面集成、服务集成、数据集成框架，实现前台插件化、后台服务化。此外，主要以虚拟机为单位的资源分配机制，管理粒度较粗、弹性伸缩、灵活聚合解聚能力不足，资源利用率低，难以有效适应资源受限的环境，面对突发性任务，无法快速根据任务的具体需求和变化，调整当前系统的软件服务规模，保障系统稳定可靠运行。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于云原生中台技术的资源管理系统及其弹性构建方法，从而实现资源的融合共享和统一调度管理，提升敏捷适变、韧性服务、安全可信等能力。

技术方案：本发明所述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法，如图2所示，包括以下步骤：

(1)用户登录资源管理系统，对用户访问权限进行验证，合格用户提出操作云平台的申请；

(2)用户根据业务需求通过客户端提出云平台控制管理或云平台运维监控的申请；

(3)通过控制管理设置策略和指令，并进行可视化展示；

(4)根据控制指令运用多种云技术手段，将计算资源、存储资源、网络资源虚拟化，进行统一的资源调度；

(5)根据业务需求，按照需求将资源弹性分配提供给业务系统使用；

(6)云平台资源管理对云平台硬件、服务运行状态，各类业务数据流转状态，进行监视、告警与自动维护。

如图3所示，所述步骤(4)中的统一的资源调度具体为：

在资源配额管理方面，进行容器级别和namespace级别的资源配额的创建、删除、修改，将配额结果存储至容器云中的分布式键值存储中，接收资源创建请求，根据资源统计分析结果，返回资源的需求是否符合；

在容器编排方面，进行预选过滤，即遍历所有目标计算节点，筛选出符合要求的候选节点；再采用优先策略计算出每个候选节点的积分，积分最高者胜出；

在负载均衡方面，监听应用客户端的服务访问请求，将访问请求按照有一定的算法分配到后端的多实例服务上；

在弹性伸缩方面，设定目标最大、最小实例数，添加自动扩容标识，资源描述增加或减少服务的容器组数量。

如图4所示，一种基于云原生中台技术的资源管理系统，所述系统采用上述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法，其特征在于，所述系统包括资源层、服务层和应用层；

所述资源层位于架构最底层，将各类计算存储、传感器、导航设备、安全保密、综合管理和基础数据等资源进行动态互联，为各类资源的管理与调控等提供基础支撑；

所述服务层位于资源层之上，由资源管理层、资源服务层、通用功能服务层构成；所述资源管理层基于轻量化容器技术的虚拟化平台和资源管理平台，深入融合容器云，提供容器管理、容器监控、容器引擎、容器编排、镜像管理、镜像仓库、镜像复制以及镜像搜索能力；所述资源服务层包括共性支撑、资源服务；共性支撑立足容器技术，提供服务注册、服务发现、服务编排、服务监控、服务总线能力；资源服务，依托容器服务框架，构建统一的核心基础资源服务，包括通信服务、计算服务、存储服务、软件服务、导航服务、运维服务；所述通用功能服务层构建面向不同角色用户的资源服务能力，包括城市运行管理服务、医疗健康管理服务、交通综合态势服务；

所述应用层位于架构最顶层，是实际的业务应用，为各类各级用户提供智能化支撑能力，包括智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧政务。

所述系统还包括云管平台和中台。

所述云管平台是大后台，包括计算资源、网络资源、存储资源、安全防护资源、容器云、微服务集成框架、大数据平台、安全防护体系，通过容器化、微服务化的基础服务来保证资源管理体系敏捷部署，为中台提供性能健壮、弹性拓展的技术支撑，实现资源管理体系快速构建、验证和迭代；

如图1所示，所述中台包括数据中台和业务中台，这两个中台分别是从数据、业务两个不同的剖面进行设计，共同支持资源管理体系前台场景应用，有效衔接前台应用和后台资源，是前台与后台之间的粘合剂，就像一组“变速齿轮”自然的组装在两者之间，将后台资源平滑的传导给前台最终用户，敏捷快速的响应最终用户的业务需求，后台的运行效率将直接决定前台的用户体验。一方面将前台系统中通用业务能力下沉到中台层，更好地服务前台，提升前台的响应力；另一方面将后台系统中需要频繁变化或需要被前台直接使用的业务能力抽取到中台层，增强业务的灵活度和更低的变更成本，为资源管理体系提供更强大敏捷支撑。

数据中台从采集、建模、存储、分析到智能应用的全流程数据管理，消除资源管理体系中数据孤岛、确保数据安全、强化数据分析驱动指挥调度和融智赋能。所述数据中台是中台的核心，对各类数据进行数据标准化、数据实体化和数据服务的统一化，资产化管理数据，实现业务数据化和数据业务化。

业务中台提供共性组织能力，有助于能力复用、加速业务场景构建，同时确保不同业务场景下各业务链路稳定高效运行，为业务数据资产增值裂变提供支撑。所述业务中台围绕资源管理体系相关业务开展设计，将获取的多维度数据传递给数据中台，对业务中台数据回传和业务反哺。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、云管平台保证资源管理体系的扩展性和向前兼容性，提供微服务架构、容器化封装、服务编排等能力，保障体系持续、可靠、规模化地快速迭代；

2、数据中台重点打通各类数据资源，形成数据资产，为资源管理体系内各要素提供共享和开放的数据资源，也有助于深度挖掘数据的价值；

3、业务中台实现业务能力复用、加速业务创新迭代和提升协同效率，各类业务场景在数据中台提供的数据模型基础上，业务中台进行业务组织编排，快速迭代出业务场景，为数据资产在资源管理过程中增效裂变提供动力支持。

附图说明

图1是本发明的总体设计图。

图2是本发明的容器云弹性构建图。

图3是本发明的资源管理调度模块处理流程图。

图4是本发明的体系架构图。

图5是本发明的资源集成图。

图6是本发明的数据集成图。

图7是本发明的业务集成图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本实施例基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法，开展资源集成、数据集成、业务集成，具体实施步骤如下：

(1)资源集成

采用“平台+APP”的思路进行设计和研制，弹性构建资源管理体系的健康发展生态，如图5所示。

依托云管平台，为各业务系统提供计算、存储资源。通过使用容器等虚拟化技术将虚拟主机云服务器、容器云服务器等计算存储资源虚拟化和整合，构成统一的逻辑资源池，能实现计算存储网络资源的统一的监视、分配、调度扩展，形成全网资源一张“图”。各业务系统按需向云平台申请容器服务器存储数量、参数配置要求，云平台并按需为各类专业系统分配计算存储资源并实时监控使用情况和运行状态，容器云服务器用于微服务、轻量化应用以及数据离线存储。

(2)数据集成

各业务分系统的数据相关服务研制应按照统一规范要求，在综合智能管理平台提供的通用数据抽取转换等数据支撑模块的基础上研制应用数据服务模块，如图6所示。

在数据服务集成方面，按照“支持跨领域、跨部门的数据共享需要，支持共享数据的规范描述与统一注册发布，形成统一的数据目录”的设计要求，制定与数据服务相关的标准规范，在综合智能管理平台提供的信息注册发布等服务基础上，各应用数据服务与综合智能管理平台进行数据服务集成，实现基于统一数据主题服务的数据访问集成。

(3)业务集成

通过使用服务集成框架，实现各类业务服务的统一注册发布、发现、按需调度和使用，为各类业务系统提供统一的业务支撑能力，如图7所示。

按照“去重复、按特征、统形态”设计要求，各类共性业务服务和专业业务服务使用统一的服务开发模板进行服务的开发封装；使用统一的服务部署工具进行组装和部署；业务服务通过统一注册发布在服务目录上，可被服务注册中心按需调度使用。

各应用系统的专业业务服务需遵循系统工程化标准中的服务集成规范进行业务服务开发、封装和部署，提交业务服务软件包时需提供规范的软件包描述文件(包含软件包描述信息和软件包依赖信息)。开设系统时，服务部署人员从服务软件库拉取服务软件包部署至系统运行环境，并注册到服务目录中，进行业务服务联试和验证。

业务服务提供者通过服务注册代理向服务注册中心注册业务服务信息，各类业务应用系统作为业务服务使用者，通过服务目录发现注册的业务服务，通过服务调用代理向服务集成框架发起服务调用请求，服务调用代理与服务集成框架进行服务请求信息和服务结果信息的交互。

服务请求信息由服务调用代理传入服务集成框架，在服务集成框架内部经过服务请求接入、安全控制、协议识别、服务寻址的消息传递和解析，由服务调用发送给合适的业务服务提供者(同样的业务服务可能部署多个实例，服务集成框架根据服务负载情况、服务路由远近等因素选择)。业务服务提供者将返回结果信息回传至服务集成框架，由服务集成框架中的服务反馈模块将返回结果信息通过服务调用代理返回给业务服务调用者。

服务集成框架具备信息缓存功能，在第一次服务请求应答过程中将服务访问策略存入缓存，后续的服务请求应答直接使用缓存中的服务访问策略，提高服务请求应答效率；服务集成框架统一记录服务请求应答过程中的各类异常处理和日志信息，同时传入服务监控中心进行分析；服务集成框架具备负载均衡和集群部署能力，能够实现业务服务的访问负载均衡和接替抗毁。

通过服务编排工具，可获取服务注册中心的业务服务描述信息，与服务资源库中的服务组件资源库和服务模板库相结合，实现业务服务组件资源的编排和多业务服务的相互调用，从而组合形成复杂的业务服务。

总之，以弹性构建资源管理体系为重要抓手，针对跨域资源共享能力不足、资源共享服务未覆盖最后一公里等短板缺项，依托云管平台，采用“业务+数据”双中台为核心的技术，初步形成了智能资源管理体系，统一管理各业务系统以及数据库、模型库、算法库，为用户提供标准化、模块化、可跨域复用的功能谱系以及更敏捷、更快速、更丰富的前端应用，满足业务系统弹性构建的需要，彻底改变“垂直烟囱”式建设业务系统的诟病，实现不同业务领域的智慧应用弹性建设一盘棋的中台模式，真正实现基于容器技术的体系动态聚能、灵活释能，提升业务系统敏捷适变、韧性服务、安全可信等能力。

Claims (6)

1.一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用户登录资源管理系统，对用户访问权限进行验证，合格用户提出操作云平台的申请；

(2)用户根据业务需求通过客户端提出云平台控制管理或云平台运维监控的申请；

(3)通过控制管理设置策略和指令，并进行可视化展示；

(4)根据控制指令运用多种云技术手段，将计算资源、存储资源、网络资源虚拟化，进行统一的资源调度；

(5)根据业务需求，按照需求将资源弹性分配提供给业务系统使用；

(6)云平台资源管理对云平台硬件、服务运行状态，各类业务数据流转状态，进行监视、告警与自动维护。

2.根据权利要求1所述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法，其特征在于，所述步骤(4)中的统一的资源调度具体为：

在资源配额管理方面，进行容器级别和namespace级别的资源配额的创建、删除、修改，将配额结果存储至容器云中的分布式键值存储中，接收资源创建请求，根据资源统计分析结果，返回资源的需求是否符合；

在容器编排方面，进行预选过滤，即遍历所有目标计算节点，筛选出符合要求的候选节点；再采用优先策略计算出每个候选节点的积分，积分最高者胜出；

在负载均衡方面，监听应用客户端的服务访问请求，将访问请求按照有一定的算法分配到后端的多实例服务上；

在弹性伸缩方面，设定目标最大、最小实例数，添加自动扩容标识，资源描述增加或减少服务的容器组数量。

3.一种基于云原生中台技术的资源管理系统，所述系统采用如权利要求1-2中任一项所述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法，其特征在于，所述系统包括资源层、服务层和应用层；

所述资源层位于架构最底层，将各类计算存储、传感器、导航设备、安全保密、综合管理和基础数据等资源进行动态互联，为各类资源的管理与调控等提供基础支撑；

所述服务层位于资源层之上，由资源管理层、资源服务层、通用功能服务层构成；所述资源管理层基于轻量化容器技术的虚拟化平台和资源管理平台，深入融合容器云，提供容器管理、容器监控、容器引擎、容器编排、镜像管理、镜像仓库、镜像复制以及镜像搜索能力；所述资源服务层包括共性支撑、资源服务；共性支撑立足容器技术，提供服务注册、服务发现、服务编排、服务监控、服务总线能力；资源服务，依托容器服务框架，构建统一的核心基础资源服务，包括通信服务、计算服务、存储服务、软件服务、导航服务、运维服务；所述通用功能服务层构建面向不同角色用户的资源服务能力，包括城市运行管理服务、医疗健康管理服务、交通综合态势服务；

所述应用层位于架构最顶层，是实际的业务应用，为各类各级用户提供智能化支撑能力，包括智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧政务。

4.根据权利要求3所述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统，其特征在于，所述系统还包括云管平台和中台；

所述云管平台包括计算资源、网络资源、存储资源、安全防护资源、容器云、微服务集成框架、大数据平台、安全防护体系，通过容器化、微服务化的基础服务来保证资源管理体系敏捷部署，为中台提供性能健壮、弹性拓展的技术支撑，实现资源管理体系快速构建、验证和迭代；

所述中台包括数据中台和业务中台，所述数据中台是中台的核心，对各类数据进行数据标准化、数据实体化和数据服务的统一化，资产化管理数据，实现业务数据化和数据业务化；所述业务中台围绕资源管理体系相关业务开展设计，将获取的多维度数据传递给数据中台，对业务中台数据回传和业务反哺。

5.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法。

6.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-2中任一项所述的一种基于云原生中台技术的资源管理系统弹性构建方法。

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