本發(fā)明公開(kāi)的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架，包括有資源收集模塊、用戶認(rèn)證模塊、統(tǒng)一調(diào)度模塊及請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊，資源收集模塊、用戶認(rèn)證模塊分別通過(guò)導(dǎo)線與統(tǒng)一調(diào)度模塊連接，統(tǒng)一調(diào)度模塊通過(guò)導(dǎo)線與請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊連接，資源收集模塊、請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊分別通過(guò)導(dǎo)線與 Elaster 云操作系統(tǒng)、 CloudStack 操作系統(tǒng)及 OpenStack 操作系統(tǒng)連接。本發(fā)明還公開(kāi)了上述集成與統(tǒng)一調(diào)度框架的調(diào)度方法。本發(fā)明的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架解決了異構(gòu)云操作之間資源無(wú)法共享，實(shí)現(xiàn)了對(duì)異構(gòu)云操作系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度。

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于云計(jì)算中心操作系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架，本發(fā)明還涉及上述集成與統(tǒng)一調(diào)度框架的調(diào)度方法。

背景技術(shù)

[0002] 云計(jì)算中心操作系統(tǒng)，又稱為云計(jì)算操作系統(tǒng)或云 OS ，是云計(jì)算后臺(tái)數(shù)據(jù)中心的整體協(xié)調(diào)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，它是指構(gòu)架于服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)硬件資源和單機(jī)操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等基礎(chǔ)軟件管理海量的基礎(chǔ)硬件、軟資源之上的云平臺(tái)綜合管理系統(tǒng)。

[0003] 現(xiàn)有的云操作系統(tǒng)主要有 Eucalyptus 、 OpenStack 、 CloudStack 、 Elaster, 但是每種云操作系統(tǒng)只能管理各自數(shù)據(jù)中心的異構(gòu)資源，若能將這些異構(gòu)云操作管理的資源進(jìn)行統(tǒng)一合并從而進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度，能有效的整合不同云操作系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)中心的資源，便于資源的統(tǒng)一分配與調(diào)度。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架，解決了異構(gòu)云操作之間資源無(wú)法共享，實(shí)現(xiàn)了對(duì)異構(gòu)云操作系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度。

[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述集成與統(tǒng)一調(diào)度框架的調(diào)度方法。

[0006] 本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架，包括有資源收集模塊、用戶認(rèn)證模塊、統(tǒng)一調(diào)度模塊及請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊，資源收集模塊、用戶認(rèn)證模塊分別通過(guò)導(dǎo)線與統(tǒng)一調(diào)度模塊連接，統(tǒng)一調(diào)度模塊通過(guò)導(dǎo)線與請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊連接，資源收集模塊、請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊分別通過(guò)導(dǎo)線與 Elaster 云操作系統(tǒng)、 CloudStack 操作系統(tǒng)及 OpenStack 操作系統(tǒng)連接。

[0007] 本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，資源收集模塊用于定時(shí)同步收集異構(gòu)資源池內(nèi)資源的容量信息，異構(gòu)云操作系統(tǒng)到達(dá)時(shí)間間隔，所述資源收集模塊 (I) 用于查詢每個(gè)資源池中的 CPU 、內(nèi)存、主存儲(chǔ)磁盤、 IP 個(gè)數(shù)、虛擬局域網(wǎng)個(gè)數(shù)；每種容量都包含總?cè)萘俊⒁咽褂萌萘俊㈩A(yù)占容量三種信息資源容量，并將每種資源信息持久化到異構(gòu)資源池的數(shù)據(jù)庫(kù)中，管理員能設(shè)置同步的時(shí)間間隔。

[0009] 異構(gòu)云操作系統(tǒng)到達(dá)時(shí)間間隔設(shè)置為 10 分鐘。

[0010] 用戶認(rèn)證模塊根據(jù)范圍由小到大依次為用戶、賬戶、域、部門，根據(jù)用戶類型來(lái)進(jìn)行用戶權(quán)限的控制和資源隔離，用戶認(rèn)證模塊通過(guò)對(duì)不同的云操作系統(tǒng)的用戶進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證，對(duì)云操作系統(tǒng)資源進(jìn)行安全訪問(wèn)并隔離。

[0011] 請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊用于將異構(gòu)云操作系統(tǒng)的請(qǐng)求與響應(yīng)進(jìn)行同構(gòu)。

[0012] 統(tǒng)一調(diào)度模塊用于將異構(gòu)云操作系統(tǒng)中的資源進(jìn)行統(tǒng)一分配與調(diào)度，統(tǒng)一調(diào)度模塊內(nèi)設(shè)置有多種分配策略。

[0013] 統(tǒng)一調(diào)度模塊內(nèi)采用的分配策略為 disperse 策略、 concentrated 策略、 firstfit 策略、 round-robin 策略或 random 策略中的一種。

[0014] disperse 策略為在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有虛擬機(jī)在各個(gè)集群和主機(jī)上的分布，將本次分配創(chuàng)建的虛擬機(jī)分配到各個(gè)集群或集群中的各個(gè)主機(jī)中，使集群或主機(jī)上的虛擬機(jī)數(shù)量平均；

[0015] concentrated 分配與調(diào)度策略為 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有虛擬機(jī)在各個(gè)集群和主機(jī)上的分布，將本次分配創(chuàng)建的虛擬機(jī)分配到虛擬機(jī)數(shù)量最多的集群或主機(jī)中；

[0016] firstfit 分配與調(diào)度策略為 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，直接用符合要求的集群或主機(jī)的第一個(gè)作為虛擬機(jī)分配或部署的目標(biāo)；

[0017] random 分配與調(diào)度策略為 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，對(duì)列表進(jìn)行亂序化，然后用列表中的第一個(gè)集群或主機(jī)作為虛擬機(jī)分配或部署的目標(biāo)；

[0018] roundrobin 分配與調(diào)度策略為 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，對(duì)上次部署使用過(guò)的集群或主機(jī)進(jìn)行剔除，對(duì)剩下的集群或主機(jī)進(jìn)行 firstfit 分配或 random 分配。

[0019] 本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架的調(diào)度方法，具體按照以下步驟實(shí)施 :

[0020] 步驟 1 、管理員或用戶發(fā)送請(qǐng)求，由用戶認(rèn)證模塊去檢查用戶的合法性與操作權(quán)限；

[0021] 步驟 2 、經(jīng)步驟完成認(rèn)證后，由資源收集模塊定時(shí)去獲取區(qū)域、機(jī)架、集群、主機(jī)的資源使用情況，再由統(tǒng)一調(diào)度模塊判斷步驟 I 中用戶輸入是否指定區(qū)域、機(jī)架、集群或主機(jī)信息，具體判定方法如下 :

[0022] 若用戶指定虛擬機(jī)的資源級(jí)別位置和部署算法，則在指定的位置創(chuàng)建；

[0023] 若用戶沒(méi)有指定具體位置，使用默認(rèn)部署算法找出符合條件的主機(jī)；

[0024] 若指定了部署算法，按照用戶的算法查找到符合條件的主機(jī)，否則返回創(chuàng)建失敗的消息；

[0025] 步驟 3 、由統(tǒng)一調(diào)度模塊判斷主機(jī)的資源是否充足 :

[0026] 若主機(jī)列表中第一個(gè)主機(jī)資源不充足，依次選擇列表中的主機(jī)；

[0027] 若沒(méi)有主機(jī)符合條件，返回創(chuàng)建失敗的消息。

[0028] 步驟 4 、在步驟 3 中選擇的主機(jī)上創(chuàng)建虛擬機(jī)。

[0029] 本發(fā)明的有益效果在于 :

[0030] 1. 本發(fā)明的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架通過(guò)異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)云操作系統(tǒng)下異構(gòu)資源共享。

[0031] 2. 本發(fā)明的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架針對(duì)不同的云操作系統(tǒng)，通過(guò)異構(gòu)云 (MultiCloud) 可以申請(qǐng)使用虛擬機(jī)創(chuàng)建策略，靈活的在異構(gòu)操作系統(tǒng)中使用資源，滿足了不同用戶的多樣化需求。

具體實(shí)施方式

[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

[0037] 本發(fā)明的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，包括有資源收集模塊 1 、用戶認(rèn)證模塊 2 、統(tǒng)一調(diào)度模塊 3 及請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊 4 ，資源收集模塊 1 、用戶認(rèn)證模塊 2 分別通過(guò)導(dǎo)線與統(tǒng)一調(diào)度模塊 3 連接，統(tǒng)一調(diào)度模塊 3 通過(guò)導(dǎo)線與請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊 4 連接，資源收集模塊 1 、請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊 4 分別通過(guò)導(dǎo)線與 Elaster 云操作系統(tǒng) 5 、 CloudStack 操作系統(tǒng) 6 及 OpenStack 操作系統(tǒng) 7 連接。

[0038] 不同的云操作系統(tǒng)中資源的層次劃分是不同的，但大體分成數(shù)據(jù)中心、集群和主機(jī)。

[0039] 對(duì)不同的云操作系統(tǒng)中資源的位置進(jìn)行統(tǒng)一劃分，即對(duì) Elaster 云操作系統(tǒng) 5 、 CloudStack 操作系統(tǒng) 6 及 OpenStack 操作系統(tǒng) 7 中資源的位置進(jìn)行統(tǒng)一劃分 , 如圖 2 所示，劃分為 : 區(qū)域、機(jī)架、集群、主機(jī)四個(gè)級(jí)別。

[0040] 區(qū)域是異構(gòu)云系統(tǒng)內(nèi)的最大的組織單位，機(jī)架是異構(gòu)云操作系統(tǒng)內(nèi)的第二大組織單位；一個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于一個(gè)數(shù)據(jù)中心，允許數(shù)據(jù)中心內(nèi)有多個(gè)區(qū)域；一個(gè)區(qū)域內(nèi)包括有一個(gè)或多個(gè)機(jī)架；一個(gè)機(jī)架內(nèi)包括有一個(gè)或多個(gè)集群以及一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器，同一個(gè)機(jī)架上的主機(jī)處于同一子網(wǎng)內(nèi)；一種機(jī)架由一個(gè)或多個(gè)集群和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器組成；集群用來(lái)存放主機(jī)，精確的說(shuō)，集群是一個(gè) XenServer 服務(wù)器池、一組 KVM 的服務(wù)器、一組 OVM 的主機(jī)、或者是在 vCenter 預(yù)先設(shè)置的 VMware 集群，在同一集群中的主機(jī)具有相同的硬件主機(jī)，運(yùn)行相同的程序，處于同一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)，訪問(wèn)同一個(gè)共享主存儲(chǔ)器；主機(jī)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，主機(jī)提供運(yùn)行來(lái)自虛擬機(jī)的計(jì)算資源，每個(gè)主機(jī)上都安裝有虛擬機(jī)管理器，虛擬機(jī)管理器用于管理虛擬機(jī)。

[0041] 在云計(jì)算中，資源與存儲(chǔ)資源是分開(kāi)的，本發(fā)明的集成框架中，存儲(chǔ)資源的裝置分為 : 主存儲(chǔ)器與二級(jí)輔助存儲(chǔ)器；其中，主存儲(chǔ)器與集群相關(guān)，它存儲(chǔ)在集群中的主機(jī)上運(yùn)行的所有虛擬機(jī)的磁盤卷信息；二級(jí)輔助存儲(chǔ)器與區(qū)域相關(guān)，它用于存儲(chǔ)模板、 ISO 鏡像、磁盤卷、快照。

[0042] 在本發(fā)明的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架中，由于要對(duì)異構(gòu)云操作系統(tǒng)下的資源進(jìn)行統(tǒng)一的整合，因此要收集每種云操作系統(tǒng)下不同類型、不同級(jí)別的資源總量及剩余量，資源收集模塊 I 主要用于定時(shí)同步收集異構(gòu)資源池的資源的容量信息，當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)時(shí)間間隔時(shí) ( 時(shí)間間隔用戶可以設(shè)置，默認(rèn)為 10 分鐘 ) ，資源收集模塊會(huì)查詢每個(gè)資源池中的 CPU 、內(nèi)存、主存儲(chǔ)磁盤、 IP 個(gè)數(shù)、虛擬局域網(wǎng) (VLAN) 個(gè)數(shù)，每種容量都包含總?cè)萘俊⒁咽褂萌萘俊㈩A(yù)占容量三種信息資源容量，并將每種資源信息持久化到異構(gòu)資源池的數(shù)據(jù)庫(kù)中，管理員能設(shè)置同步的時(shí)間間隔，時(shí)間間隔設(shè)置為 10 分鐘。

[0043] 容量數(shù)據(jù)收集功能周期性地通過(guò)調(diào)用底層云操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口 (API) ，將資源池的容量信息收集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，盡量保證容量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。支持的容量類型有 CPU 、內(nèi)存、主存儲(chǔ)磁盤、 IP 個(gè)數(shù)、虛擬局域網(wǎng) (Vlan) 。每種容量都包含總?cè)萘俊⒁咽褂萌萘俊㈩A(yù)占容量三種信息。注意， IP 指虛擬機(jī)使用的私有 IP ， Vlan 指創(chuàng)建區(qū)域時(shí)指定的 Vlan 范圍。

[0044] 對(duì)不同的資源級(jí)別，有不同的資源容量收集和轉(zhuǎn)換配置，參照下表 :

[0045] 表 1-1 資源級(jí)別與容量類型對(duì)照表

[0047] 注 :" V " 表示收集資源； " X " 表示不收集資源

[0048] 同時(shí)，容量收集功能對(duì)外提供數(shù)據(jù)查詢接口，供容量查詢、虛擬機(jī)調(diào)度等其他功能使用，提高容量查詢效率。

[0049] 用戶認(rèn)證模塊 2 ，根據(jù)范圍由小到大依次為用戶、賬戶、域、部門，根據(jù)用戶類型來(lái)進(jìn)行用戶權(quán)限的控制和資源隔離，用戶認(rèn)證模塊 2 通過(guò)對(duì)不同的云操作系統(tǒng)的用戶進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證，對(duì)云操作系統(tǒng)資源進(jìn)行安全訪問(wèn)并有效的隔離；

[0050] 其中，用戶 (user): 在同一個(gè)帳戶的用戶并不是彼此隔離的，但他們是從其他帳戶的用戶隔離，他們只是每一個(gè)帳戶的用戶，同一個(gè)用戶不能屬于多個(gè)帳戶；

[0051] 賬戶 (account):— 個(gè)帳戶通常是服務(wù)提供者或在一個(gè)大的組織中的一個(gè)部門，一個(gè)帳戶可以存在多個(gè)用戶。

[0052] 域 (domain): 賬號(hào)按域分組，域通常包含多個(gè)帳戶，有邏輯之間的相互關(guān)系和一組授權(quán)管理員一些授權(quán)域。

[0053] 部門 (project): 若要各帳戶之間共享資源的，可以使用部門，一個(gè)部門中的資源可以被部門中的帳戶共享。

[0054] 異構(gòu)云操作系統(tǒng)的資源管理方式、請(qǐng)求方式、響應(yīng)方式各不相同，請(qǐng)求轉(zhuǎn)化模塊 3 用于將異構(gòu)云操作系統(tǒng)的請(qǐng)求與響應(yīng)進(jìn)行同構(gòu)；不同的異構(gòu)資源池與相同資源池的不同版本之間的資源收集方式、存儲(chǔ)方式、資源 API 調(diào)用方式等都可能是不同的，本發(fā)明針對(duì)異構(gòu)資源池與相同資源池的不同版本采用的是不同的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)用來(lái)屏蔽異構(gòu)資源池與相同資源池的不同版本之間的差異 。

[0055] 統(tǒng)一調(diào)度模塊 4: 將異構(gòu)云操作系統(tǒng)中的資源進(jìn)行統(tǒng)一分配與調(diào)度，統(tǒng)一調(diào)度模塊 4 內(nèi)集成有調(diào)度模塊虛擬機(jī)分配策略，調(diào)度模塊虛擬機(jī)分配策略能夠指定調(diào)用者在部署虛擬機(jī)時(shí)選擇集群、主機(jī)時(shí)所使用的策略，它能在配置文件中指定，在為虛擬機(jī)自動(dòng)指定位置或在不指定策略的情況下，調(diào)用虛擬機(jī)分配建議 API 時(shí)生效；在調(diào)用虛擬機(jī)分配建議 API 時(shí)，通過(guò)參數(shù)臨時(shí)指定本次調(diào)用時(shí)使用的分配策略；

[0056] 其中，使用的分配策略為 disperse 分配策略、 concentrated 分配策略、 firstfit 分配策略、 round-robin 分配策略、 random 分配策略中的一種 , 具體解釋如下 :

[0057] disperse 分配策略 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有虛擬機(jī)在各個(gè)集群和主機(jī)上的分布，將本次分配創(chuàng)建的虛擬機(jī)分配到各個(gè)集群或集群中的各個(gè)主機(jī)上，使集群或主機(jī)上的虛擬機(jī)數(shù)量平均。

[0058] concentrated 分配策略 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有虛擬機(jī)在各個(gè)集群和主機(jī)上的分布，將本次分配創(chuàng)建的虛擬機(jī)分配到虛擬機(jī)數(shù)量最多的集群或主機(jī)中；

[0059] firstfit 分配策略 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，直接用用戶指定的集群或主機(jī)的第一個(gè)作為虛擬機(jī)分配或部署的目標(biāo)；

[0060] random 分配策略 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，對(duì)列表進(jìn)行亂序化，然后用列表中的第一個(gè)集群或主機(jī)作為虛擬機(jī)分配或部署的目標(biāo)；

[0061] roundrobin 分配策略 : 在對(duì)用戶指定的集群、主機(jī)列表進(jìn)行排序選擇集群或主機(jī)時(shí)，對(duì)上次部署使用過(guò)的集群或主機(jī)進(jìn)行剔除 ( 在保證有部署位置前提下 ) ，對(duì)剩下的集群或主機(jī)進(jìn)行 firstfit 分配或 random 分配。

[0062] 本發(fā)明的異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架的使用方法如下，如圖 3 所示，具體按照以下步驟實(shí)施 :

[0063] 步驟 1 、管理員或用戶發(fā)送請(qǐng)求，由用戶認(rèn)證模塊 2 去檢查用戶的合法性與操作權(quán)限；

[0064] 步驟 2 、經(jīng)步驟 I 完成認(rèn)證后，由資源收集模塊 I 定時(shí)去獲取區(qū)域、機(jī)架、集群、主機(jī)的資源使用情況，再由統(tǒng)一調(diào)度模塊 3 判斷步驟 I 中用戶輸入是否指定區(qū)域、機(jī)架、集群或主機(jī)信息，具體判定方法如下 :

[0065] 若用戶指定虛擬機(jī)的資源級(jí)別位置和部署算法，則在指定的位置創(chuàng)建；

[0066] 若用戶沒(méi)有指定具體位置，使用默認(rèn)部署算法找出符合條件的主機(jī)；

[0067] 若指定了部署算法，按照用戶的算法查找到符合條件的主機(jī)，否則返回創(chuàng)建失敗的消息；

[0068] 步驟 3 、由統(tǒng)一調(diào)度模塊 4 判斷主機(jī)的資源是否充足 :

[0069] 若主機(jī)列表中第一個(gè)主機(jī)資源不充足，依次選擇列表中的主機(jī)；

[0070] 若沒(méi)有主機(jī)符合條件，返回創(chuàng)建失敗的消息。

[0071] 步驟 4 、在步驟 3 中選擇的主機(jī)上創(chuàng)建虛擬機(jī)。

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異構(gòu)云操作系統(tǒng)的集成與統(tǒng)一調(diào)度框架及調(diào)度方法