DE112011100094T5 - Verfahren und System zum Abstrahieren eines auf nichtfunktionalen Anforderungen beruhenden Einsatzes von virtuellen Maschinen - Google Patents
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Abstract
Ein System und Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung (100) beinhaltet das Bereitstellen einer Abstraktionsschicht (130) zwischen einer Cloud-Umgebung und einem oder mehreren Datenverarbeitungszentren (120, 121, 122) durch Erzeugen eines virtuellen Hypervisor (132) als Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung. Als Reaktion auf eine Arbeitslastanforderung durch das eine oder die mehreren Datenverarbeitungszentren werden in dem einen oder den mehreren Datenverarbeitungszentren unter Verwendung des virtuellen Hypervisor Ressourcen aufgeteilt und virtuelle Maschinen (144) instantiiert, so dass nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast unter Verwendung des virtuellen Hypervisor auf der Abstraktionsebene angegangen werden.
Description
- HINTERGRUND
- Technisches Anwendungsgebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft Computernetzwerke und insbesondere ein System und Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen in Cloud-Umgebungen.
- Beschreibung des verwandten Fachgebiets
- Die Virtualisierung hat schnell an Beliebtheit gewonnen, was mehrere Ebenen von Datenverarbeitungsstapeln (computing stacks) beeinflusst. Da die Virtualisierung Ressourcen von deren Benutzern trennt, stellt sie in Bezug auf die Zuordnung von Ressourcen eine höhere Flexibilität bereit, wobei sie auch neue Herausforderungen bezüglich einer optimalen Konstruktion, Bereitstellung und Laufzeitverwaltung von Systemen mit sich bringt. Cloud-Computing ist ein Beispiel für Datenverarbeitung, die virtualisierte Ressourcen „als Dienst” über das Internet anbietet. Cloud-Verwaltungseinheiten sind zuständig für die Lebenszyklusverwaltung virtueller Ressourcen sowie die wirtschaftliche Verwendung von physischen Ressourcen, und sie stellen Benutzern grundlegende Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung (APIs) für Arbeitsschritte bereit. Software-Lösungen können dann auf diesen virtuellen Ressourcen eingesetzt werden.
- Die Virtualisierung, die physische Ressourcen von deren Benutzern trennt, hat sich als Hauptantriebsfeder bei Neuerungen und Optimierungen von Datenverarbeitungszentren erwiesen. Die Virtualisierung von Betriebssystemen wurde als erstes von IBM in den 1960er-Jahren vorgeschlagen. Seit Kurzem sind nun auf Grund der gestiegenen Datenverarbeitungskapazität der preisgünstigen Maschinen gleichartige Funktionen für viele Plattformen verfügbar. Ein virtualisierter Server führt eine dünne Software- bzw. Firmware-Schicht, genannt Hypervisor, aus, was für die Aufnahme (host) von mehreren virtuellen Maschinen (VMs) eine Abstraktion der zu Grunde liegenden Hardware darstellt. VMs führen entweder (im Falle einer vollständigen Virtualisierung) eine unveränderte oder (im Falle von Paravirtualisierung) eine leicht veränderte Version des Betriebssystems aus. Die Virtualisierung erhöht die Serverauslastung und steigert dadurch die Wirtschaftlichkeit von Datenverarbeitungszentren durch Kombinieren mehrerer Arbeitslasten in einem einzelnen Server.
- Unter Bezugnahme auf
1 ist ein „hybrides” Cloud-VM-Einsatzszenario veranschaulichend gezeigt, in dem ein Datenverarbeitungszentrum eines Kunden „A” die Vergabe von drei Arbeitslasten anfordert: 1) „Arbeitslast1” enthält eine Server-Arbeitslast mit einer kritischen Geschäftsanwendung, die innerhalb eines Datenverarbeitungszentrums hoch verfügbar und im Fall eines Absturzes in einem anderen Datenverarbeitungszentrum wiederherstellbar sein muss; 2) „Arbeitslast2” ist ein einem Benutzer zugewiesener virtueller Desktop mit geringeren Sicherheitsbeschränkungen, aber hochempfindlich in Bezug auf die Latenzzeit; und 3) „Arbeitslast3” ist ein einem Benutzer zugewiesener virtueller Desktop-Computer mit höheren Sicherheitsanforderungen. Der Einsatz einer virtuellen Maschine (VM) geht üblicherweise mit den folgenden in dem Blockschaubild angegebenen Schritten einher: Schritt 1. Eine Cloud-Verwaltungseinheit10 fragt bei einer Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat12 in einem entsprechenden Datenverarbeitungszentrum14 einen verfügbaren Hypervisor16 mit ausreichend Kapazität an. Schritt 2. Die Cloud-Verwaltungseinheit10 ruft (unter Verwendung von Standard-APIs wie libVirt oder VMWare SDK) den Hypervisor16 auf, um eine VM aus einer Vorlage/Anwendung einzusetzen. Schritt 3. Der Hypervisor erstellt eine VM (VM1). - Das Umsetzen der Arbeitslast1 erfordert das Bereitstellen von drei virtuellen Maschinen – VM1 ist die Hauptkomponente; – VM1' ist eine Sicherungskopie für Hochverfügbarkeit; – VM1'' ist eine Sicherungskopie in einem anderen Datenverarbeitungszentrum (Datenverarbeitungszentrum 2)
15 . Das Umsetzen der Arbeitslast2 erfordert eine virtuelle Maschine VM2, die in einem Datenverarbeitungszentrum eines Diensteanbieters (SP, Service Provider) (Datenverarbeitungszentrum 2)15 zu erstellen ist, das sich wegen einer verringerten Latenzzeit physisch nahe an dem Benutzer (Kunde A) befindet. Das Umsetzen der Arbeitslast3 erfordert eine virtuelle Maschine VM3, die auf Grund von verbesserter Sicherheit in einem kundeneigenen Datenverarbeitungszentrum17 zu erstellen ist. Beruhend auf der Art der Arbeitslast und nichtfunktionalen Anforderungen (NFR, non-functional requirements) könnten die Aufrufe von der Cloud-Verwaltungseinheit10 komplex werden und jedes Mal unterschiedlich sein. - ZUSAMMENFASSUNG
- Ein System und Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung beinhaltet das Bereitstellen einer Abstraktionsschicht zwischen einer Cloud-Umgebung und einem oder mehreren Rechenzentren durch Erzeugen eines virtuellen Hypervisor als Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung. Als Reaktion auf eine Arbeitslastanforderung durch das eine oder die mehreren Rechenzentren werden in dem einen oder den mehreren Rechenzentren unter Verwendung des virtuellen Hypervisor Ressourcen aufgeteilt und virtuelle Maschinen instantiiert, so dass nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast unter Verwendung des virtuellen Hypervisor auf der Abstraktionsebene angegangen werden.
- Ein System zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung enthält ein durch eine Cloud-Verwaltungseinheit verwaltetes Cloud-Netzwerk, das so konfiguriert ist, dass es Arbeitslastanforderungen von mindestens einem Datenverarbeitungszentrum erfüllen kann, wobei das mindestens eine Datenverarbeitungszentrum eine Ressourcen-Verwaltungseinheit enthält, die so konfiguriert ist, dass sie virtuelle Maschinen verwalten kann. Mindestens ein virtueller Hypervisor ist so konfiguriert, dass er eine Schnittstelle zwischen der Cloud-Verwaltungseinheit und dem mindestens einen Datenverarbeitungszentrum bereitstellt. Der mindestens eine virtuelle Hypervisor ist so konfiguriert, dass er nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast auf einer Abstraktionsebene angeht, um die Komplexität der Datenaustauschvorgänge zwischen der Cloud-Verwaltungseinheit und dem mindestens einen Datenverarbeitungszentrum zu verringern.
- Diese und weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von veranschaulichenden Ausführungsformen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die Offenbarung stellt in der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren Einzelheiten bereit. Es zeigen
-
1 ein Blockschaubild, das ein herkömmliches Cloud-Netzwerk zeigt, in dem virtuelle Maschinen in einem Datenverarbeitungszentrum erstellt werden; -
2 ein Blockschaubild, das ein Cloud-Netzwerk zeigt, das eine Schnittstelle mit einer Abstraktionsebene aufweist, die einen virtuellen Hypervisor gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform aufweist; und -
3 einen Ablaufplan, der ein System/Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform zeigt. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Gemäß den vorliegenden Grundgedanken wird eine Abstraktion eines virtuellen Hypervisor bereitgestellt, die es Kunden ermöglicht, eine verbesserte Steuerung von Ressourcen-Zuordnungsentscheidungen in Bezug auf ihre virtuellen Maschinen zu erlangen, während eine Cloud-Verwaltungseinheit ihre Rolle als höchste Verwaltungseinheit für physische Ressourcen beibehält. Außerdem werden Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen bereitgestellt, die veranschaulichen, wie die Abstraktion eines virtuellen Hypervisor durch eine globale Cloud-Verwaltungseinheit wirksam umgesetzt werden kann. Die vorliegenden Konzepte können zum Erreichen einer gerechteren gemeinsamen Nutzung von Ressourcen und einer gerechteren Trennung zwischen unterschiedlichen virtuellen Hypervisors verwendet werden.
- Gemäß besonders nützlichen Ausführungsformen wird das Cloud-Modell verbessert, um eine bessere Steuerung der Ressourcen-Zuordnungsentscheidungen in Bezug auf virtuelle Maschinen bereitzustellen. Ein Teil der Verwaltung der physischen Cloud-Infrastruktur wird durch die Verwaltung der in der Cloud bereitgestellten Lösungen beibehalten. Mit dieser Aufteilung nach Kunden können sich die Verwaltungseinheiten für den Ressourcen-Vorrat auf das Optimieren ihrer Umgebungen konzentrieren, und die Cloud-Verwaltung kann sich darauf konzentrieren, die physischen Ressourcen am wirtschaftlichsten einzusetzen und sicherzustellen, dass Vereinbarungen zum Dienstniveau (SLAs, Service Level Agreements) mit ihren Kunden eingehalten werden.
- Um diese Trennung zu erreichen, wird ein virtueller Hypervisor (VH) eingeführt, der eine Abstraktion bereitstellt, die eine Entscheidungslösung darüber ermöglicht, wie die zu Grunde liegenden Ressourcen gemeinsam genutzt werden sollen und wie die Konkurrenz um Ressourcen gelöst werden soll. Die Cloud-Verwaltungseinheit kann so lange auf (aus ihrer Sicht) optimale Weise virtuelle Maschinen auf physische Server abbilden, wie sie die durch den virtuellen Hypervisor festgelegten Einschränkungen einhält.
- Die Cloud-Verwaltungseinheit fordert virtuelle Hypervisors aus der Cloud und nicht von spezifischen VMs an. Sie verwendet dann diese virtuellen Hypervisors genau so, wie sie tatsächliche Hypervisors auf den an diese angrenzenden physischen Host-Systemen verwenden würde, indem sie eine Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung (API) verwendet, die gleichartig wie die ist, die mit tatsächlichen physischen Servern und einer Verwaltungseinheit für Virtualisierung bzw. Ressourcen-Vorrat verwendet wird. Bei diesen virtuellen Hypervisors handelt es sich nicht um echte Einheiten. Sie sind nur abstrakte Gruppierungen von Ressourcen, die durch die Cloud in Bezug auf eine einzelne Vereinbarung zum Dienstniveau, eine Kundenanforderung oder ein anderes Ereignis zwischen der Cloud/Cloud-Verwaltungseinheit und Datenverarbeitungszentren verwaltet werden. Für das tatsächliche Abbilden des virtuellen Hypervisor auf die physischen Server ist die Cloud-Verwaltungseinheit zuständig, und das Einsetzen und Verwalten von VMs übenden virtuellen Hypervisors wird in einer virtualisierten Infrastruktur der Datenverarbeitungszentren bewältigt, z. B. durch physischen Servern beigestellte Hypervisors.
- In einem virtuellen Desktop fordert eine Lösungsverwaltungseinheit z. B. eines Kunden zunächst eine bestimmte Anzahl von virtuellen Hypervisors unter Bereitstellung spezifischer Anforderungen wie der Geografie, wo sie ausgeführt werden sollen (oder die Entfernung des Netzwerks von einem bestimmten Ort, welche die Erfahrung des entfernt angeordneten Desktops beeinflusst), der Kapazität, die verfügbar sein soll, sowie anderer Parameter wie Netzwerkbandbreite zwischen innerhalb dieses virtuellen Hypervisor erstellter VMs sowie Speicheranforderungen an. Anschließend erstellt die Lösungsverwaltungseinheit virtuelle Maschinen innerhalb der virtuellen Hypervisors und weist, ähnlich Virtualisierungsmodellen, Kapazitätsgrenzen, Anteile der Ressourcennutzung und andere Eigenschaften zu. Während des Betriebs des Systems kann die Lösungsverwaltungseinheit die Anteile ihrer virtuellen Maschinen innerhalb des virtuellen Hypervisor anpassen oder VMs von einem virtuellen Hypervisor zu einem anderen migrieren. Diese Aktionen haben eine klare Auswirkung auf die Ressourcen-Zuordnung und das Nutzungserlebnis. Wenn eine Desktop-Lösungsverwaltungseinheit zum Beispiel weiß, dass bestimmte Desktops weniger wichtige Arbeiten verrichten, kann sie eine größere Anzahl von diesen zu einem einzelnen virtuellen Hypervisor migrieren, während sie wichtigere VMs zu einem weniger überlasteten virtuellen Hypervisor verschiebt. Man beachte, dass diese Migration nicht unbedingt zu einer tatsächlichen VM-Migration auf der Infrastrukturebene führen muss. Die Cloud-Verwaltungseinheit muss entscheiden, wie die durch die virtuellen Hypervisors festgelegte Trennung und Ressourcen-Zuordnung umzusetzen sind. Eine gleichartige Aussagekraft könnte durch eine komplexe Sprache für eine Reihe von VMs in dem Cloud-Modell erreicht werden.
- Eine Abstraktion eines virtuellen Hypervisor ermöglicht es Lösungsverwaltungseinheiten bzw. Verwaltungseinheit für einen Ressourcen-Vorrat, eine verbesserte Steuerung von Ressourcen-Zuordnungsentscheidungen in Bezug auf ihre virtuellen Maschinen zu erlangen, während sie die Rolle einer Cloud-Verwaltungseinheit als höchste Verwaltungseinheit für physische Ressourcen beibehalten. Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen veranschaulichen, wie die Abstraktion eines virtuellen Hypervisor durch die globale Cloud-Verwaltungseinheit wirksam umgesetzt werden kann. Die vorliegenden Lösungen führen den virtuellen Hypervisor ein, um Hypervisors zu abstrahieren, die sich auf unterschiedlichen physischen Servern, geografisch verteilt, in unterschiedlichen Netzwerken (Diensteanbieter, Kunde) befinden könnten. Dieser virtuelle Hypervisor vereinfacht den Einsatz von Cloud-Lösungen.
- Der Fachmann wird verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung als System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt ausgeführt werden können. Entsprechend können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (darunter Firmware, im Speicher befindlicher Software, Mikro-Code, etc.) oder einer Software- und Hardware-Aspekte kombinierenden Ausführungsform annehmen, die hierin alle allgemein als „Schaltkreis”, „Modul” oder „System” bezeichnet sein können. Des Weiteren können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines auf einem oder mehreren durch einen Computer lesbaren Medien annehmen, die durch einen Computer lesbaren Programmcode enthalten.
- Es kann jede Kombination aus einem oder mehreren durch einen Computer lesbaren Medien verwendet Werden. Bei dem durch einen Computer lesbaren Medium kann es sich um ein durch einen Computer lesbares Signalmedium oder ein durch einen Computer lesbares Speichermedium handeln. Bei einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, eine Vorrichtung oder eine Einheit oder jede geeignete Kombination daraus handeln, ohne darauf beschränkt zu sein. Zu konkreteren Beispielen (eine nicht erschöpfende Liste) des durch einen Computer lesbaren Speichermediums gehören die folgenden: eine elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM bzw. Flash-Speicher), ein Lichtwellenleiter, ein tragbarer Kompaktspeicherplatte-Nur-Lese-Speicher [CD-ROM], eine optische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit oder jede geeignete Kombination daraus. In dem Kontext dieses Dokuments kann es sich bei einem durch einen Computer lesbaren Medium um jedes beliebige physische Medium handeln, das ein Programm enthalten bzw. speichern kann, das von oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder einer Einheit zur Ausführung von Anweisungen verwendet wird.
- Ein durch einen Computer lesbares Signalmedium kann ein weitergeleitetes Datensignal mit darin enthaltenem durch einen Computer lesbarem Programmcode beinhalten, zum Beispiel im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein derartiges weitergeleitetes Signal kann eine beliebige Form aus einer Vielfalt an Formen annehmen, darunter elektromagnetische, optische bzw. jede geeignete Kombination daraus, jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einem durch einen Computer lesbaren Signalmedium kann es sich um ein beliebiges durch einen Computer lesbares Medium handeln, das kein durch einen Computer lesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder Einheit zum Ausführen von Anweisungen übertragen, weiterleiten bzw. transportieren kann.
- Auf einem durch einen Computer lesbaren Medium enthaltener Programmcode kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Mediums übertragen werden, darunter drahtlos, drahtgebunden, Lichtwellenleiter-Kabel, HF usw. oder jede geeignete Kombination daraus, jedoch nicht darauf beschränkt. Computerprogrammcode für das Ausführen der Arbeitsschritte für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie Java, Smalltalk, C++ o. ä. sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die „C”-Programmiersprache oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernt angeordneten Computer oder vollständig auf dem entfernt angeordneten Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers durch eine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Diensteanbieters).
- Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Ablaufpläne und/oder Blockschaltbilder bzw. Funktionsschaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplänen und/oder den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern durch Computerprogrammanweisungen ausgeführt werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können dem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen.
- Diese Computerprogrammanweisungen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass die auf dem durch einen Computer lesbaren Medium gespeicherten Anweisungen ein Herstellungsprodukt herstellen, darunter Anweisungen, welche die in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Schaubilder festgelegte Funktion/den Schritt umsetzen. Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. andere Einheiten geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung bzw. der anderen Einheiten zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführten Anweisungen Verfahren zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaltbilder bzw. Funktionsschaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen.
- Die Ablaufpläne und die Blockschaltbilder bzw. Funktionsschaubilder in den FIGUREN veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablaufplänen oder Blockschaltbildern bzw. Schaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil eines Codes darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Ausführung der bestimmten logischen Funktion(en) umfassen. Es sei auch angemerkt, dass in einigen alternativen Ausführungen die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden können. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ferner anzumerken, dass jeder Block der Blockschalt- bzw. Funktionsschaubilder und/oder der Ablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschalt- bzw. Funktionsschaubildern und/oder den Ablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder durch Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen.
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen dieselben oder gleichartige Elemente darstellen, und anfänglich auf
2 zeigt ein veranschaulichendes Blockschaubild ein System100 , das ein Cloud-Netzwerk102 gemäß einer Ausführungsform enthält. Das Cloud-Netzwerk102 enthält ein Cloud-Betriebszentrum104 , das Hardware- und Software-Komponenten zum Bereitstellen von Cloud-Diensten für Kunden enthält. In einer veranschaulichenden Anwendung kann das Cloud-Netzwerk102 virtuelle Desktop-Dienste für Kunden bereitstellen. Das Cloud-Netzwerk102 kann eine Abbilddatenbank108 , eine Konfigurationsverwaltungsdatenbank (CMDB, configuration management database)110 und eine Richtliniendatenbank112 enthalten. In der Abbilddatenbank108 können Zwischensicherungen (snapshots) des Netzwerks gespeichert werden, um einen Weg zum Wiederherstellen von Teilen des Netzwerks im Falle eines Problems oder Ausfalls bereitzustellen. Die CMDB110 unterstützt sämtliche Funktionen einer Cloud-Verwaltungseinheit, und die Richtlinien112 werden von einer Cloud-Verwaltungseinheit106 beim Verwalten des Cloud-Netzwerks und dessen Schnittstellen eingesetzt. - Das Cloud-Netzwerk
102 enthält die Cloud-Verwaltungseinheit106 und wird von einem Systemverwalter105 gepflegt. Die Cloud-Verwaltungseinheit106 ist so konfiguriert, dass sie einer Vielzahl von Benutzern, Kunden, Knoten usw. Ressourcen zuordnet. In einer veranschaulichenden Ausführungsform können Datenaustauschvorgänge zwischen der Cloud-Verwaltungseinheit106 und den virtualisierten Ressourcen in einem Datenverarbeitungszentrum120 ,121 und122 durch Einfügen einer Abstraktionsschicht130 dazwischen vereinfacht werden. Bei den Datenverarbeitungszentren120 ,121 und122 kann es sich um geografisch verteilte Datenverarbeitungszentren von Diensteanbietern oder um auf dem kundeneigenen Gelände befindliche Kundendatenverarbeitungszentren handeln. - Die Datenverarbeitungszentren
120 ,121 und122 enthalten jeweils eine zugehörige Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat134 , die so konfiguriert ist, dass sie Ressourcen intern in ihrem entsprechenden Datenverarbeitungszentrum verwaltet. Die physischen Server140 in jedem Datenverarbeitungszentrum (120 ,121 ,122 ) enthalten einen Hypervisor142 . - Die Verwaltungseinheit
134 setzt virtuelle Maschinen (VMs)144 ein und verwaltet diese auf der Grundlage von problemraumspezifischen Kenntnissen und Laufzeitinformationen, darunter aktuelle Arbeitslast, Kalender, Wanduhrzeit, historische Arbeitslastmodelle usw. Um diese Verwaltungsfunktionen durchzuführen, wirkt die Verwaltungseinheit134 mit dem Hypervisor142 auf den einzelnen Servern140 oder mit einer Verwaltungseinheit für die zentrale Virtualisierungsinfrastruktur bzw. der Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat134 zusammen. Die Virtualisierungsverwaltungseinheit134 überwacht die Verwendung von Ressourcen auf jedem der Server140 (und durch jede der VMs144 ) und führt Konfigurationsänderungen wie das Hinzufügen, Entfernen, Starten, Beenden der VMs144 durch. Die Verwaltungseinheit134 kann ebenso die Platzierung der VMs144 auf den physischen Servern140 sowie den relativen Anteil von Ressourcen steuern, die während der Zeiträume mit Konkurrenzbetrieb jeder der VMs144 zugeordnet werden. Die Verwaltungseinheit134 lenkt diese Steuerungen, um die Leistungsfähigkeit und die Auslastung von Ressourcen zu optimieren. - Die Abstraktionsschicht
130 enthält den virtuellen Hypervisor bzw. die Hypervisors132 oder stellt diese bereit. Der virtuelle Hypervisor132 stellt eine Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung (API) bereit, die ähnlich einem echten Hypervisor ist (die z. B. ähnlich wie die nach dem Stand der Technik bekannten libVirt, VMWare SDK sein können). Die virtuellen Hypervisors132 werden auf den an diese angrenzenden physischen Hosts unter Verwendung einer API eingesetzt, die ähnlich ist wie diejenige, die mit den tatsächlichen physischen Servern140 und den Virtualisierungsverwaltungseinheiten z. B.134 verwendet wird. Bei diesen virtuellen Hypervisors132 handelt es sich nicht um echte Einheiten. Sie sind nur abstrakte Gruppierungen von Ressourcen, die durch die Cloud-Verwaltungseinheit106 , z. B. in Bezug auf eine Vereinbarung zum Dienstniveau zwischen der Cloud-Verwaltungseinheit106 und der Verwaltungseinheit134 bzw. den Verwaltungseinheiten134 der Rechenzentren120 ,121 und/oder122 , verwaltet werden. Für das tatsächliche Abbilden des virtuellen Hypervisor132 auf die physischen Server (z. B. die Server140 ) ist die Cloud-Verwaltungseinheit106 zuständig, und das Einsetzen und Verwalten der VMs144 über den virtuellen Hypervisors132 wird durch die Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat134 bewältigt. - Vorteilhafterweise hängt ein Aufruf von der Cloud-Verwaltungseinheit
106 an den virtuellen Hypervisor nicht mehr von nichtfunktionalen Anforderungen (NFRs) einer Arbeitslast ab. Bei den NFRs handelt es sich um eine der Eingaben zu den Aufrufen an den virtuellen Hypervisor132 . Der virtuelle Hypervisor132 dient als Stellvertreter (proxy) und verbirgt die mit dem Beistellen von virtuellen Maschinen bzw. Ressourcen verbundene Komplexität. Der virtuelle Hypervisor132 bewältigt das Aufnehmen der Verbindung mit der Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat134 in dem entsprechenden Datenverarbeitungszentrum (120 ,121 ,122 ), das Aufnehmen der Verbindung mit den Hypervisors142 der physischen Server140 und das Instantiieren der VMs144 . - Eine nichtfunktionale Anforderung ist eine Anforderung, die Kriterien festlegt, die zum Beurteilen des Betriebs eines Systems an Stelle von spezifischen Verhaltensweisen verwendet werden kann. Nichtfunktionale Anforderungen legen fest, wie ein System zu sein hat, und nichtfunktionale Anforderungen werden häufig Eigenschaften eines Systems genannt. Nichtfunktionale Anforderungen enthalten Einschränkungen, Qualitätsattribute, Qualitätsziele und Anforderungen bezüglich der Dienstgüte (quality of service requirements) usw. In besonders nützlichen Ausführungsformen können NFRs Wiederherstellungskriterien nach einem Absturz, Latenzzeitkriterien, Sicherheitskriterien und andere Systemeigenschaften enthalten. Nichtfunktionale Anforderungen können in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: 1. Ausführungseigenschaften wie Sicherheit und Anwendbarkeit, die während der Laufzeit überwacht werden können. 2. Entwicklungseigenschaften wie Prüfbarkeit, Instandhaltbarkeit, Erweiterbarkeit und Skalierbarkeit, die in der statischen Struktur des Software-Systems verkörpert sind. Bei einer nichtfunktionalen Anforderung eines Systems kann es sich z. B. um eine ausreichend hohe Netzwerkbandbreite handeln.
- Zu Arbeitslast-NFRs können z. B. Erreichbarkeit, Kriterien bezüglich einer Vereinbarung zum Dienstniveau, Ressourcen-Einschränkungen (Prozessorgeschwindigkeit, Arbeitsspeicher, Plattenspeicher, Netzwerkbandbreite), Online-Antwortzeit, Zeitplanung der Firmenbüros, Sicherheit, Sicherungskopie usw. gehören. Die NFRs fügen beim Beantworten von durch die Cloud-Verwaltungseinheit
106 gestellten Arbeitslastanforderungen eine Schwierigkeitsebene hinzu. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Grundgedanken kann der virtuelle Hypervisor132 VMs instantiieren und Ressourcen zwischen Datenverarbeitungszentren oder anderen Einheiten auf der Abstraktionsebene130 aufteilen, um eine leichtere Einhaltung der NFRs bereitzustellen. Die NFRs können dem virtuellen Hypervisor132 als Eingabe bereitgestellt werden, und sobald eine Auswertung der Netzwerkbedingungen ermittelt wurde, können die NFRs angegangen werden. Dies verringert die Komplexität beim Angehen von NFRs erheblich. - Der virtuelle Hypervisor
132 ermöglicht einen Einsatz von mehreren VMs, z. B. in Szenarien bei der Wiederherstellung nach einem Absturz in Hochverfügbarkeits-Umgebungen (HADR, High Availability Disaster Recovery). In einem Beispiel kann ein einzelner Erstellungsbefehl von der Cloud-Verwaltungseinheit106 an den virtuellen Hypervisor dazu führen, dass eine Vielzahl von VMs instantiiert wird. Unter Verwendung des obigen Beispiels können drei VMs mit einem einzelnen Befehl erstellt werden. Zum Beispiel werden VM1, VM1' und VM1'' auf unterschiedlichen physischen Servern140 in unterschiedlichen Datenverarbeitungszentren (120 ,121 ) erstellt. Der virtuelle Hypervisor132 ermöglicht das Handhaben einer heterogenen Betriebsreihe, die unterschiedlichen Arten von Hypervisors (z. B. den Hypervisors142 ) zugehörig ist. Der virtuelle Hypervisor132 stellt Merkmale und Funktionalitäten bereit, um eine gerechtere und wirtschaftlichere Verteilung von Ressourcen zu ermöglichen und Benutzern/Diensteanbietern eine höhere Flexibilität und eine verringerte Komplexität bereitzustellen. - Unter Bezugnahme auf
3 ist ein System/Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung veranschaulichend abgebildet. In Block202 wird eine Abstraktionsschicht zwischen einer Cloud-Umgebung und einem oder mehreren Datenverarbeitungszentren durch Erzeugen eines virtuellen Hypervisor als Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung bereitgestellt oder erzeugt. In Block204 wird als Reaktion auf eine Arbeitslastanforderung durch das eine oder die mehreren Datenverarbeitungszentren das Aufteilen von Ressourcen und das Instantiieren von virtuellen Maschinen in dem einen oder den mehreren Datenverarbeitungszentren unter Verwendung des virtuellen Hypervisor durchgeführt, so dass nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast unter Verwendung des virtuellen Hypervisor auf der Abstraktionsebene angegangen werden. - In Block
206 wird der Datenaustausch zwischen der Cloud-Umgebung und dem einen oder den mehreren Rechenzentren durch den virtuellen Hypervisor bereitgestellt. Dies kann z. B. das Aufnehmen der Verbindung mit einer Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat eines Datenverarbeitungszentrums, das Aufnehmen der Verbindung mit einem einem physischen Server eines Datenverarbeitungszentrums zugehörigen Hypervisor usw. beinhalten. In Block208 können vereinfachte Befehle eingesetzt werden. Es wird zum Beispiel ein einzelner Erstellungsbefehl an dem virtuellen Hypervisor eingesetzt, um eine Vielzahl von virtuellen Maschinen auf unterschiedlichen Servern zu erstellen. Die unterschiedlichen Server können sich in unterschiedlichen Datenverarbeitungszentren befinden. In Block210 werden nichtfunktionale Anforderungen in den virtuellen Hypervisor eingegeben, um die nichtfunktionalen Anforderungen auf der Abstraktionsebene anzugehen. - Nach der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen eines Systems und Verfahrens zum Abstrahieren eines auf nichtfunktionalen Anforderungen beruhenden Einsatzes von virtuellen Maschinen (die als veranschaulichend und nicht als einschränkend gedacht sind), sei bemerkt, dass Fachleute angesichts der obigen Lehren Abänderungen und Abwandlungen vornehmen können. Es wird deshalb darauf hingewiesen, dass Änderungen an den bestimmten beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, die innerhalb des Umfangs der durch die beigefügten Ansprüche zusammengefassten Erfindung liegen. Nach dieser ausführlichen Beschreibung von Aspekten der Erfindung, mit den von den Patentgesetzen geforderten Einzelheiten und Besonderheiten, wird das in den beigefügten Ansprüchen Dargelegte beansprucht und soll durch die Patenturkunde geschützt werden.
Claims (20)
- Verfahren zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung, das Folgendes umfasst: Bereitstellen (
202 ) einer Abstraktionsschicht zwischen einer Cloud-Umgebung und einem oder mehreren Datenverarbeitungszentren durch Erzeugen eines virtuellen Hypervisor als Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung; und als Reaktion auf eine Arbeitslastanforderung durch das eine oder die mehreren Datenverarbeitungszentren, Aufteilen von Ressourcen und Instantiieren (204 ) von virtuellen Maschinen in dem einen oder den mehreren Datenverarbeitungszentren unter Verwendung des virtuellen Hypervisor, so dass nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast unter Verwendung des virtuellen Hypervisor auf der Abstraktionsebene angegangen werden. - Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Austauschen von Daten (
206 ) zwischen der Cloud-Umgebung und dem einen oder den mehreren Datenverarbeitungszentren durch den virtuellen Hypervisor umfasst. - Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Austauschen von Daten (
206 ) das Aufnehmen der Verbindung mit einer Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat eines Datenverarbeitungszentrums beinhaltet. - Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Austauschen von Daten (
206 ) das Aufnehmen der Verbindung mit einem einem physischen Server eines Datenverarbeitungszentrums zugehörigen Hypervisor beinhaltet. - Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einsetzen (
208 ) eines einzelnen Erstellungsbefehls an dem virtuellen Hypervisor umfasst, um eine Vielzahl von virtuellen Maschinen auf unterschiedlichen Servern zu erstellen. - Verfahren nach Anspruch 5, bei dem sich die unterschiedlichen Server in unterschiedlichen Datenverarbeitungszentren befinden.
- Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Eingeben (
210 ) der nichtfunktionalen Anforderungen als Eingabe in den virtuellen Hypervisor umfasst, um die nichtfunktionalen Anforderungen auf der Abstraktionsebene anzugehen. - Durch einen Computer lesbares Speichermedium, das ein durch einen Computer lesbares Programm zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung umfasst, wobei das durch einen Computer lesbare Programm bei Ausführung auf einem Computer den Computer dazu veranlasst, die folgenden Schritte durchzuführen: Bereitstellen (
202 ) einer Abstraktionsschicht zwischen einer Cloud-Umgebung und einem oder mehreren Datenverarbeitungszentren durch Erzeugen eines virtuellen Hypervisor als Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung; und als Reaktion auf eine Arbeitslastanforderung durch das eine oder die mehreren Datenverarbeitungszentren, Aufteilen von Ressourcen und Instantiieren (204 ) von virtuellen Maschinen in dem einen oder den mehreren Datenverarbeitungszentren unter Verwendung des virtuellen Hypervisor, so dass nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast unter Verwendung des virtuellen Hypervisor auf der Abstraktionsebene angegangen werden. - Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 8, das ferner das Austauschen von Daten (
206 ) zwischen der Cloud-Umgebung und dem einen oder den mehreren Datenverarbeitungszentren durch den virtuellen Hypervisor umfasst. - Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 9, bei dem das Austauschen von Daten (
206 ) das Aufnehmen der Verbindung mit einer Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat eines Datenverarbeitungszentrums beinhaltet. - Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 9, bei dem das Austauschen von Daten (
206 ) das Aufnehmen der Verbindung mit einem einem physischen Server eines Datenverarbeitungszentrums zugehörigen Hypervisor beinhaltet. - Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 8, das ferner das Einsetzen (
208 ) eines einzelnen Erstellungsbefehls an dem virtuellen Hypervisor umfasst, um eine Vielzahl von virtuellen Maschinen auf unterschiedlichen Servern zu erstellen. - Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 12, bei dem sich die unterschiedlichen Server in unterschiedlichen Datenverarbeitungszentren befinden.
- Durch einen Computer lesbares Speichermedium nach Anspruch 8, das ferner das Eingeben (
210 ) der nichtfunktionalen Anforderungen als Eingabe in den virtuellen Hypervisor umfasst, um die nichtfunktionalen Anforderungen auf der Abstraktionsebene anzugehen. - System zum Zuordnen von Ressourcen in einer Cloud-Umgebung, das Folgendes umfasst: ein durch eine Cloud-Verwaltungseinheit (
106 ) verwaltetes Cloud-Netzwerk (104 ), das so konfiguriert ist, dass es Arbeitslastanforderungen von mindestens einem Datenverarbeitungszentrum (120 ) erfüllen kann, wobei das mindestens eine Datenverarbeitungszentrum eine Ressourcen-Verwaltungseinheit (134 ) enthält, die so konfiguriert ist, dass sie virtuelle Maschinen (144 ) verwalten kann; und mindestens einen virtuellen Hypervisor (132 ), der so konfiguriert ist, dass er eine Schnittstelle zwischen der Cloud-Verwaltungseinheit und dem mindestens einen Datenverarbeitungszentrum bereitstellt, wobei der mindestens eine virtuelle Hypervisor so konfiguriert ist, dass er nichtfunktionale Anforderungen der Arbeitslast auf einer Abstraktionsebene (130 ) angeht, um die Komplexität der Datenaustauschvorgänge zwischen der Cloud-Verwaltungseinheit und dem mindestens einen Datenverarbeitungszentrum zu verringern. - System nach Anspruch 15, bei dem der virtuelle Hypervisor (
132 ) eine Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie Ressourcen und virtuelle Maschinen verwalten kann, indem sie eine Schnittstelle zwischen einer Cloud-Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung und einer Verwaltungseinheit für den Ressourcen-Vorrat des mindestens einen Datenverarbeitungszentrums bereitstellt. - System nach Anspruch 15, das ferner physische Hypervisors (
142 ) umfasst, die physischen Servern in dem mindestens einen Datenverarbeitungszentrum zugehörig sind, wobei der virtuelle Hypervisor einem Benutzer Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung der physischen Hypervisors bereitstellt. - System nach Anspruch 15, das ferner das Erstellen eines einzelnen an den virtuellen Hypervisor (
132 ) ausgegebenen Befehls umfasst, der eine Vielzahl von virtuellen Maschinen auf unterschiedlichen Servern erstellt. - System nach Anspruch 18, bei dem sich die unterschiedlichen Server in unterschiedlichen Datenverarbeitungszentren befinden.
- System nach Anspruch 15, das ferner als Eingabe in den virtuellen Hypervisor (
132 ) empfangene, nichtfunktionale Anforderungen umfasst, um die nichtfunktionalen Anforderungen auf der Abstraktionsebene anzugehen.
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