TWI573024B

TWI573024B - 雲端自動同步系統與雲端自動同步方法

Info

Publication number: TWI573024B
Application number: TW102126222A
Authority: TW
Inventors: 許馨譽; 黃惠君; 朱家珍
Original assignee: 中華電信股份有限公司
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2017-03-01
Also published as: TW201504815A

Description

雲端自動同步系統與雲端自動同步方法

本發明是關於一種自動同步的系統與方法，特別是關於一種在雲端管理系統上維護虛擬機器所在資訊的自動同步功能之雲端自動同步系統與雲端自動同步方法。

一般來說，雲端管理系統若要取得一虛擬機器目前位於哪一台虛擬機器建置主機上之資訊，最簡單的方法是直接詢問一虛擬化基礎資源管理系統(VIM，Virtual Infrastructure Management)並取得相關資訊。但在實務上，因為系統效能與即時告警、報表計算等需求，並不會每次都直接詢問該虛擬化基礎資源管理系統目前所有虛擬機器與其虛擬機器建置主機的關係資訊，此種作法將會令該虛擬化基礎資源管理系統負擔太重而導致整體系統變慢或是出錯。改善的方法是另外在雲端管理系統中維護一份虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係資料表，並利用一記錄模組將資料記錄下來。該資料表中將記載每一台虛擬機器目前被建置在哪一台該虛擬機器建置主機上，使所有需要虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係的查詢與計算，都可快速經由這份資料表取得，而不需要當下才詢問該虛擬化基礎資源管理系統；當然，該虛擬機器建置主機上的資訊還可以包括該虛擬機器的型號、位址、資料異動時間、個別檔案的封包、匯入流出資訊…等更多的資料，以及其他特殊需求的查詢。

然而，但隨之而來的問題是若是資料表中的資料有誤，則會影響告警機制與報表計算功能發生錯誤，因此需不斷的檢查與修正此張資料表中的資料。資料表記載的資訊可能會因為下列二個原因導致記錄的資訊不正確：一、雲端管理系統中，該虛擬機器建置主機資料短少；二、該虛擬機器進行虛擬機器遷移行為(VM Migration)。該虛擬機器建置主機資料短少是因為可供安裝載入之虛擬機器建置主機資訊，並沒有被輸入至雲端管理系統中，雲端管理系統在維護該虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係資料表時，因找不到該虛擬機器建置主機資訊而無法正確的填入資訊，此時該虛擬機器在資料表上，與其對應的虛擬機器建置主機資訊，就會是空的；而虛擬機器進行虛擬機器遷移行為是因為虛擬機器會在一群該虛擬機器建置主機中進行遷移動作，稱為VM Migration。當該虛擬機器進行遷移後，會發出通知訊息通知對此事件有興趣的系統模組，再由系統模組更新虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係資料表中的資料。但如果遷移事件通知未發出，或負責更新資料的系統模組運作不正常，則該虛擬機器遷移訊息就遺失了，該虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係資料表中的資料也將會是錯誤的。

因此，如何降低警告機制與報表計算功能發生錯誤的機率，有效追蹤該虛擬機器的遷移行為，避免該虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係資料的遺失、漏載或誤記，這是本領域具有通常知識者努力的目標。

本發明之其中一目的在於降低警告機制與報表計算功能發生錯誤的機率，有效追蹤該虛擬機器的遷移行為，避免該虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係資料的遺失、漏載或誤記。

本發明之另一目的在於透過系統不斷的進行排程檢查與接收更新訊息，儘可能的保持雲端管理系統上，虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係是即時且正確的，並在發生錯誤時，能在短時間內自動更正。

為達此上述或其他目的，本發明提供一種雲端自動同步系統，其係用以對雲端上的一虛擬機器與一虛擬機器建置主機的關係進行自動重建與同步作業，該雲端自動同步系統包括有一虛擬化基礎資源管理系統、一主機介接模組、一建立模組、一資訊記錄模組、一排程計算模組、一排程歷史記錄模組以及一訊息同步模組。其中，該虛擬化基礎資源管理系統其內建置有該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係，其關係可透過一應用程式介面(Application Programming Interface，API)查詢，並於該虛擬機器在該虛擬機器建置主機群中移動時發出事件通知；該主機介接模組內建有一虛擬服務器管理工具軟體，且用以介接該虛擬化基礎資源管理系統，並可釋出該API而主動查詢該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係，且於該虛擬化基礎資源管理系統發出事件通知時補捉到該事件；該資訊記錄模組用以記錄儲存該雲端自動同步系統的資料；該建立模組用以建立該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係，且介接該主機介接模組，並透過該主機介接模組查詢該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係，並將資料存入該資訊記錄模組；該排程歷史記錄模組用以記錄排程執行時間與執行數量；該訊息同步模組用以收取該主機介接模組所送出的虛擬機器於該虛擬機器建置主機群中的移動事件，並依據事件資料更新該資訊記錄模組；該排程歷史記錄模組將其數據提供給該排程計算模組作為計算參考，該排程計算模組根據該資訊記錄模組與該排程歷史記錄模組的資訊而計算每一虛擬機器的權重或每次排程的執行數量，並於排程時間到達時執行排程工作。

如上所述的雲端自動同步系統，其中，該資訊記錄模組記錄該虛擬機器的資訊、該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係、最近執行時間、執行失敗次數或該虛擬機器的排程資訊。

為達此上述或其他目的，本發明提供一種雲端自動同步方法，其係用以對該雲端自動同步系統進行自動重建與同步作業，該雲端自動同步方法包括下列步驟：利用該主機介接模組監聽該虛擬化基礎資源管理系統的事件資訊；該主機介接模組補抓該虛擬機器的遷移事件；將該遷移事件傳輸至該訊息同步模組；該訊息同步模組依據接收到的遷移事件訊息判斷該虛擬機器遷移至哪一虛擬機器建置主機上。

如上所述的雲端自動同步方法，其中，該雲端自動同步方法更包括下列步驟：依據該虛擬機器遷移的訊息建立該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係；將該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係資訊儲存。

為達此上述或其他目的，本發明提供一種雲端自動同步方法，用以對該雲端自動同步系統進行排程作業，該雲端自動同步方法包括下列步驟：每隔一段時間間隔對該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係資訊進行重建與同步作業；計算該虛擬機器的權重；計算該虛擬化基礎資源管理系統的負載，以決定挑選多少台虛擬機器執行重建與同步該虛擬機器與該虛擬機器建置主機的關係；儲存執行結果。

如上所述的雲端自動同步方法，其中，計算該虛擬機器的權重，係透過該排程計算模組比對該資訊記錄模組中的資訊而計算該虛擬機器權重。

如上所述的雲端自動同步方法，其中，經計算而挑選的虛擬機器數目，係透過該排程計算模組依該排程歷史記錄模組中之資訊而判斷決定。

藉此，本發明所述的雲端自動同步系統與雲端自動同步方法具有下列優點：

1.本發明可於一雲端管理系統背景中，持續的進行重建與同步該虛擬機器建置主機資訊，當該虛擬機器與該虛擬機器建置主機關係建立失敗時，可在短時間內自動修正，不需人工介入查看。

2.本發明可透過設定該虛擬機器的權重參數，決定一台虛擬機器是否需優先建立與該虛擬機器建置主機之關係，並且再達到一定的失敗次數後，降低其權重或停止進行建立與該虛擬機器建置主機之關係，避免資源一直浪費在建立目前尚無法與該虛擬機器建置主機建立關係之虛擬機器。

3.本發明可依據歷史資訊判斷目前該虛擬化基礎資源管理系統是否負載過重，進而決定是否要增加或減少詢問量，避免該虛擬化基礎資源管理系統因負載過重導致運作不良。

4.本發明可監控該虛擬化基礎資源管理系統的事件(Event)，補抓該虛擬機器的遷移事件(VM Migration)，並於雲端管理系統上更新相關資訊。

1‧‧‧雲端自動同步系統

11‧‧‧虛擬化基礎資源管理系統

112‧‧‧虛擬機器

115‧‧‧虛擬機器建置主機

12‧‧‧主機介接模組

124‧‧‧虛擬服務器管理工具軟體

13‧‧‧建立模組

14‧‧‧資訊記錄模組

15‧‧‧排程計算模組

16‧‧‧排程歷史記錄模組

17‧‧‧訊息同步模組

第1圖為本發明之雲端自動同步系統的架構示意圖。

第2圖為本發明之雲端自動同步系統的訊息同步流程示意圖。

第3圖為本發明之雲端自動同步系統的排程流程示意圖。

第4圖為本發明排程作業的實施例流程圖。

請參閱第1圖，第1圖為本發明之雲端自動同步系統的架構示意圖。如第1圖所示，本發明之雲端自動同步系統(1)，其係用以對雲端上的一虛擬機器(112)與一虛擬機器建置主機(115)的關係進行自動重建與同步作業，該雲端自動同步系統(1)包括有一虛擬化基礎資源管理系統(11)、一主機介接模組(12)、一建立模組(13)、一資訊記錄模組(14)、一排程計算模組(15)、一排程歷史記錄模組(16)以及一訊息同步模組(17)。

其中，該虛擬化基礎資源管理系統(11)(Virtual Infrastructure Management，VIM)可主動發出虛擬機器(112)的移動資訊 (VM Migration)，並提供應用程式介面API(Application Programming Interface)，以供該雲端自動同步系統(1)的系統模組查詢目前虛擬機器(112)位於哪一台該虛擬機器建置主機(115)上。該主機介接模組(12)內建有一虛擬服務器管理工具軟體(124)，可透過該虛擬服務器管理工具軟體(124)之應用程式介面API查詢該虛擬機器(112)的相關資訊，並能接收該虛擬化基礎資源管理系統(11)所發出之通知訊息。該建立模組(13)用以建立該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)關係，且可透過該主機介接模組(12)詢問該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)之關係，取得目前虛擬機器(112)在哪一台該虛擬機器建置主機(115)上資訊，並將相關資訊存入該資訊記錄模組(14)。該資訊記錄模組(14)可記錄所有虛擬機器(112)的相關資訊，如目前此台虛擬機器(112)位於哪一台該虛擬機器建置主機(115)上、執行與該虛擬機器建置主機(115)建立關係或同步工作之失敗次數，或最近一次與該虛擬機器建置主機(115)建立關係之時間…等資訊。該排程計算模組(15)每隔一段時間間隔後，即會開始運作。該排程計算模組(15)的運作流程為先透過該資訊記錄模組(14)查詢該虛擬機器(112)的相關資訊，並依權重公式(該權重公式詳述如後)排序這群虛擬機器(112)，並再依據該排程歷史記錄模組(16)中記錄的歷史資料，判斷目前該虛擬化基礎資源管理系統(11)的負載，決定此次排程工作將執行多少台虛擬機器(112)進行與該虛擬機器建置主機(115)關係之查詢。該排程計算模組(15)執行完後，會再將其執行結果分別存入該資訊記錄模組(14)與該排程歷史記錄模組(16)中，作為下次挑選該虛擬機器(112)數量之依據。該排程歷史記錄模組(16)可記錄每次排程執行的相關資訊，如執行總時間，執行虛擬機器(112)數量…等，作為判斷目前該虛擬化基礎資源管理系統(11)負載依據，並在下次排程工作開始前，作為其計算參考數據。該訊息同步模組(17)主要作為接收虛擬機器(112)於該虛擬機器建置主機(115)群間的移動訊息。該虛擬機器(112)平日在運作時，可能主動的或被動的由一台該虛擬機器建置主機(115)遷移到另一台該虛擬機器建置主機(115)上(VM Migration)，此時該虛擬化基礎資源管理系統(11)會發出虛擬機器(112)已由一台該虛擬機器建置主機(115)遷移到另一台該虛擬機器建置主機(115)上之事件訊息，主機介接模組(12)接收到此類事件訊息後，會將此事件訊息送至訊息同步模組(17)，該訊息同步模組(17)收到訊息後，會立即進行該雲端自動同步系統(1)的更新(Update)，使該虛擬機器(112)與其該虛擬機器建置主機(115)之關係重新建立更新成最新的資料。

請再同時參閱第2圖，第2圖為本發明之雲端自動同步系統的訊息同步流程示意圖。當該虛擬機器(112)在運作時，可能因該虛擬機器建置主機(115)負載太大、硬體出現問題、或是人為強制控制問題而發生該虛擬機器(112)由一台虛擬機器建置主機(115)遷移到另一台虛擬機器建置主機(115)上時(即發生VM Migration)，該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)關係之資訊便會不正確。為了避免發生此類問題導致該雲端自動同步系統(1)與該虛擬化基礎資源管理系統(11)上的資訊不同步，本發明更揭露一雲端自動同步方法，其係利用該主機介接模組(12)與該訊息同步模組(17)來同步整體的雲端管理平台，使該虛擬化基礎資源管理系統(11)與該雲端自動同步系統(1)之資訊得以協同一致。如第2圖所示，該雲端自動同步方法包括下列步驟：該主機介接模組(12)會持續監聽該虛擬化基礎資源管理系統(11)的事件資訊(步驟S1)，然後判斷是否發生該虛擬機器(112)的遷移事件VM Migration(步驟S2)；如果沒有發生(判斷式結果為”否”)，則反覆不斷地進行步驟S2的判斷，當一旦發生該虛擬機器(112)遷移事件時(判斷式結果為”是”)，該主機介接模組(12)即會補抓該虛擬機器(112)遷移事件(步驟S3)，再將該遷移事件傳輸至該訊息同步模組(17)(步驟S4)；在此，步驟S4的傳輸方式係將資料檔案透過封裝成一種訊息格式的方式而傳送至該訊息同步模組(17)。當該訊息同步模組(17)收到該遷移事件的訊息後，即可判斷目前的虛擬機器(112)已遷移至哪台虛擬機器建置主機(115)上(步驟S5)。再來，依據該虛擬機器(112)的遷移訊息而建立該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係(步驟S6)，最後再將該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係資訊進行更新與儲存(步驟S7)；但若遷移訊息無法找到該虛擬機器建置主機相關資訊，則會先將該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係設定為未知(步驟S8)。在本實施例裏，該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係資訊，係更新、儲存於該資訊記錄模組(14)裏。

簡言之，當該虛擬機器(112)進行遷移動作，該虛擬化基礎資源管理系統(11)即可發出VM Migration事件的通知，使該主機介接模組(12)補抓到此事件，並通知該訊息同步模組(17)；該訊息同步模組(17)接收該虛擬機器(112)遷移後的資訊，再透過該資訊記錄模組(14)存入該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係資料表，而達到即時監控、記載、同步並更新的目的。

請再參閱第3圖，第3圖為本發明之雲端自動同步系統的排程流程示意圖。如第3圖所示，本發明的雲端自動同步方法還可以對該雲端自動同步系統(1)進行排程作業，其基本上會每隔一段時間間隔對該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係資訊進行重建與同步作業(步驟T1)；然後計算該虛擬機器(112)的權重(步驟T2)，再計算該虛擬化基礎資源管理系統(11)的負載，以決定挑選多少台虛擬機器(112)執行重建與同步該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係(步驟T3)；再儲存其執行的結果(步驟T4)。其中，步驟T2之計算該虛擬機器(112)的權重，係透過該排程計算模組(15)比對該資訊記錄模組(14)中的資訊而計算該虛擬機器(112)權重。步驟T3經計算而挑選的虛擬機器(112)數目，係透過該排程計算模組(15)依該排程歷史記錄模組(16)中之資訊而判斷決定。

以下，更進一步地揭露該雲端自動同步方法的排程處理之實施例。請參閱第4圖，第4圖為本發明排程作業的實施例流程圖。如第4圖所示，該排程處理係指該雲端自動同步系統(1)可設定該排程計算模組(15)的權重參數(步驟R1)，再設定該虛擬化基礎資源管理系統(11)的負載臨界值參數(步驟R2)，然後判斷是否到達排程時間(步驟R3)，若尚未到達則反覆不斷地重新執行步驟R3的判斷步驟，若已到達排程時間則藉由該排程計算模組(15)計算每一台虛擬機器(112)的權重(步驟R4)；之後，再依排程計算模組(15)的決定而挑選前N個權重最大的虛擬機器(112)執行(步驟R5)，然後判斷是否已執行N次(步驟R7)，若已執行了N次(即判斷式的結果為”是”)則儲存該次執行的時間與執行的數目(步驟R6)，再重新回去執行步驟R3的判斷。若步驟R7的判斷結果為”否”，則呼叫實體主機與該建立模組(13)建立虛擬機器(112)與實體主機的關係(步驟R8)，然後再判斷該虛擬機器(112)與實體主機的關係是否建立成功(步驟R9)，如果成功則可直接儲存該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係資訊(步驟R11)，然後再去執行步驟R7的判斷；如果步驟R9的判斷式結果為”否”(即代表步驟R8的關係建立失敗)，則設定該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係為未知(步驟R10)，然後再去執行步驟R7的判斷。如此該雲端自動同步系統(1)即可利用第4圖實施例所揭露的方法步驟，反覆地計算、判斷而執行該系統的排程作業。

也就是說，每隔一段時間，該排程計算模組(15)會計算虛擬機器(112)權重並挑選N台權重最高的虛擬機器(112)進行與該虛擬機器建置主機(115)的關係之重建。再來，該排程計算模組(15)會將這N台虛擬機器(112)，利用該建立模組(13)建立虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)之間關係，並在執行完畢後，將執行結果分別存入資訊記錄模組(14)與排程歷史記錄模組(16)。

在本實施例中，該排程計算模組(15)計算虛擬機器(112)權重的方法係依照下列公式為之：Wi=(Ci+Ti)^＊ 1/Fi ^＊ Ec；其中，Wi代表第i台虛擬機器(112)之權重，Ci代表每一台虛擬機器(112)所屬類別權重，亦可視為此台虛擬機器(112)的重要度，舉例來說，若有一台虛擬機器(112)是正式線上環境，而另一台虛擬機器(112)為一般測試環境，則正式線上環境虛擬機器(112)的重要度可設定為高於測試環境虛擬機器(112)的重要度。使用者可依虛擬機器(112)的重要度不同加以分類並依不同分類設定不同權重。Fi代表第i台虛擬機器(112)執行與建置機器重建關係之失敗次數，進行虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)關係重建時，不一定每次都會成功，有可能因該虛擬化基礎資源管理系統(11)繁忙或雲端管理系統與該虛擬化基礎資源管理系統(11)間實體設備資訊並不同步，導致關係的建立與同步一直失敗，此方法將Fi之權重設為失敗次數之倒數，代表每失敗一次，權重將越來越小，並且為了預防因為一直失敗而導致權重小到無意義，使用者可設定超過一個臨界點，例如1/Fi小於0.01後，即將1/Fi權重皆設為0.01，如此一來，權重就不會無限制的變小。Ti代表第i台虛擬機器(112)距上次進行與該虛擬機器建置主機(115)重建關係之時間，當Ti越大，代表距離上次執行時間越久，因此權重會增大，避免有虛擬機器(112)一直無法被執行到，進而發生飢餓現象(Starvation)。最後的參數為Ec，代表錯誤訊息類種，當第i台虛擬機器(112)進行與該虛擬機器建置主機(115)關係重建時，可能會發生關係建立失敗並從該建立模組(13)中取得錯誤訊息，有些錯誤訊息是十分重大且可確認需一段時間才能排除，此時可依錯誤訊息的類別調整權重，避免此台虛擬機器(112)一直被挑選到，卻又一直執行失敗，浪費系統資源。

該排程計算模組(15)計算好每一台虛擬機器(112)的權重後，會依據排程歷史記錄模組(16)的資料，判斷目前該虛擬化基礎資源管理系統(11)的負載度，再依權重大小挑選特定數量的虛擬機器(112)進行與該虛擬機器建置主機(115)的關係重建。

計算該虛擬化基礎資源管理系統(11)負載並挑選需執行的虛擬機器(112)數目的方法如下：最新一次挑選虛擬機器(112)的總數，會由上次執行的虛擬機器(112)總數與執行時間來決定，當上次執行時間若是超過臨界點，則判斷目前該虛擬化基礎資源管理系統(11)的負擔可能是有些過重的，因此最新一次虛擬機器(112)的執行總數將會是上次的一半。但若是上次執行的時間是落在臨界值範圍內，則判斷目前該虛擬化基礎資源管理系統(11)仍可負擔其它的運作，因此最新一次虛擬機器(112)的執行總數將會是上次的一倍。

依照上述方法，可得到每次排程工作需執行的虛擬機器(112)數目，再搭配各虛擬機器(112)的優先權，選擇優先權前N台之虛擬機器(112)，利用該建立模組(13)進行虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)的關係建立，並將執行結果存回資訊記錄模組(14)與排程歷史記錄模組(16)，完成整個排程工作。

簡言之，當一台虛擬機器(112)被供裝後，該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)關係的建立模組(13)會呼叫主機介接模組(12)取得目前虛擬機器(112)被建置在哪一台該虛擬機器建置主機(115)上，透過資訊記錄模組(14)存入虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)關係資料表。

另外，該排程計算模組(15)會在固定時間區段，依據排程歷史記錄模組(16)資訊，挑選優先權最大的前N台虛擬機器(112)並呼叫該建立模組(13)。該建立模組(13)負責詢問這些被挑選中的虛擬機器(112)資訊，則立即進行資料更新。使用上述裝置與方法，即能保持在雲端管理系統中，確保該虛擬機器(112)與該虛擬機器建置主機(115)關係之正確性。

本發明以實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。