專利名稱：數(shù)字家庭的云計(jì)算和虛擬化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字家庭系統(tǒng)，尤其涉及一種數(shù)字家庭的云計(jì)算和虛擬化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
虛擬化技術(shù)由來已久，上世紀(jì)60年代，由于計(jì)算機(jī)對(duì)于個(gè)人用戶來說過于龐大與昂貴，而當(dāng)時(shí)的多任務(wù)操作系統(tǒng)由于自身的一些缺陷，例如多個(gè)用戶之間會(huì)相互影響，普通用戶不能調(diào)試系統(tǒng)乃至重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)等，使得多個(gè)用戶共同使用一臺(tái)機(jī)器并不是一個(gè)很好的選擇。針對(duì)這些問題，IBM提出了虛擬化和虛擬機(jī)的概念，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)以支持虛擬化。隨著處理器性能的不斷提高，在個(gè)人電腦以及集群上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)互不相關(guān)的操作系統(tǒng)已經(jīng)成為可能。此外，由于虛擬化技術(shù)在管理與整合系統(tǒng)資源、增加系統(tǒng)可靠性、 提高系統(tǒng)可用性和可維護(hù)性、加強(qiáng)系統(tǒng)安全性和私密性等方面的應(yīng)用前景，因此虛擬化技術(shù)近年來重新受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，其日趨成熟為云計(jì)算打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！霸啤痹挥脕碛坝骱兔枋龌诰W(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，形象表達(dá)了互聯(lián)網(wǎng)中所擁有的龐大的計(jì)算能力。一般認(rèn)為，云計(jì)算是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型，它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池中，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和軟件服務(wù)，應(yīng)用提供者無需為繁瑣的細(xì)節(jié)而煩惱，能夠更加專注于自己的業(yè)務(wù)，有利于創(chuàng)新和降低成本。從網(wǎng)格計(jì)算到云計(jì)算，軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)著計(jì)算模型的不斷演化。云計(jì)算可以看作是網(wǎng)格計(jì)算及之前出現(xiàn)的并行計(jì)算和分布式計(jì)算的發(fā)展，它提供了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越計(jì)算和存儲(chǔ)本身的服務(wù)。其內(nèi)涵除了包括以服務(wù)為交付模式的計(jì)算和存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施外，虛擬機(jī)的租用、應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境、編程模型等都可以放在云計(jì)算的范疇之內(nèi)。相對(duì)而言，云計(jì)算具有如下特點(diǎn)對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置、以Web為中心、以服務(wù)為交付方式，其中，對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置是實(shí)施云計(jì)算的難點(diǎn)。要對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)切割和分配是一件很不容易的事情，需要對(duì)整個(gè)分布式的異構(gòu)計(jì)算環(huán)境有極為強(qiáng)大的監(jiān)督和控制能力，在云計(jì)算概念提出之前的網(wǎng)格計(jì)算就無法做到這一點(diǎn)。虛擬化技術(shù)的不斷成熟在一定程度上解決了資源動(dòng)態(tài)配置的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種數(shù)字家庭的云計(jì)算和虛擬化系統(tǒng)，其提高系統(tǒng)可用性和可維護(hù)性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案其包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務(wù)體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務(wù)體系模塊通信。用戶通過簡單的終端如筆記本，PDA,甚至手機(jī)，使用簡單的客戶端軟件甚至Web 就能訪問超大規(guī)模的計(jì)算與存儲(chǔ)資源。平臺(tái)提供商通過管理中間件模塊對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行有效的資源分配與訪問控制，對(duì)平臺(tái)資源進(jìn)行管理等。資源虛擬化模塊通過系統(tǒng)虛擬化，存儲(chǔ)虛擬化與網(wǎng)絡(luò)虛擬化等技術(shù)將各種分散的計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行管理并虛擬成虛擬主機(jī)等資源提供給用戶管理層以供管理與分配。資源虛擬化模塊能有效地將用戶從對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件資源的管理負(fù)擔(dān)中解放出來，從而不必關(guān)心真實(shí)主機(jī)的位置，維護(hù)，容錯(cuò)等。云的核心功能就是可通過基于Web的接口，自動(dòng)進(jìn)行服務(wù)器的部署。一般而言，在進(jìn)行一項(xiàng)新的開發(fā)之前，需要花數(shù)周進(jìn)行軟硬件的部署和配置。云的存在極大的縮短了軟硬件部署的周期。理想狀況下，開發(fā)人員只需要在一張表中填入所需硬件的平臺(tái)、CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)和中間件，并提交給云管理員。云管理員一旦通過，就可以啟動(dòng)部署管理軟件，發(fā)起次自動(dòng)部署過程。因此，云計(jì)算平臺(tái)必須清楚資源池的當(dāng)前和未來容量，否則就無法預(yù)測能夠支持多少用戶。用戶在進(jìn)行資源中請(qǐng)時(shí)，需要和云計(jì)算平臺(tái)訂一個(gè)契約，以約定資源使用的開始和結(jié)束時(shí)間。云計(jì)算平臺(tái)按開始時(shí)間對(duì)資源進(jìn)行預(yù)留，以保證用戶能夠及時(shí)獲得中請(qǐng)的資源。結(jié)束時(shí)間則規(guī)定了資源使用的期限。過了使用期限，可對(duì)已經(jīng)分配的資源進(jìn)行回收和重新分配。云計(jì)算平臺(tái)通過資源預(yù)留系統(tǒng)檢查和平衡系統(tǒng)中的資源。如果用戶申請(qǐng)的資源不存在，或者已經(jīng)被分配，這次資源預(yù)留的中請(qǐng)就不會(huì)被通過。項(xiàng)目、研發(fā)、創(chuàng)新的開展過程往往存在不確定性。這些不確定因素使得用戶對(duì)于資源的使用很難契合之前所定契約。因此，云計(jì)算平臺(tái)允許用戶推延資源使用的期限。此外，用戶還可以對(duì)之前所定契約進(jìn)行更改，如減少一臺(tái)服務(wù)器、向服務(wù)器中增加軟件、更換操作系統(tǒng)、更改現(xiàn)有服務(wù)器的內(nèi)存和存儲(chǔ)、增加一臺(tái)服務(wù)器等。要實(shí)現(xiàn)上述功能，需要依賴于兩種關(guān)鍵技術(shù)，資源監(jiān)控技術(shù)和虛擬化技術(shù)。狹義的云計(jì)算指的是廠商通過分布式計(jì)算和虛擬化技術(shù)搭建數(shù)據(jù)中心或超級(jí)計(jì)算機(jī)，以免費(fèi)或按需租用方式向技術(shù)開發(fā)者或者企業(yè)客戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析以及科學(xué)計(jì)算等服務(wù)，比如亞馬遜數(shù)據(jù)倉庫出租生意、微軟的SSDS。廣義的云計(jì)算指廠商通過建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群，向各種不同類型客戶提供在線軟件服務(wù)、硬件租借、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算分析等不同類型的服務(wù)。廣義的云計(jì)算包括了更多的廠商和服務(wù)類型，如Google應(yīng)用程序套裝等。 虛擬化的資源形成云，通過其提供的服務(wù)接口采用按量計(jì)費(fèi)的模式為互聯(lián)網(wǎng)上的各類用戶提供服務(wù)，而用戶可以使用任何終端，在任何地點(diǎn)結(jié)接入聯(lián)網(wǎng)即可享有云提供的服務(wù)。物理資源模塊包括計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫。資源虛擬化模塊包括計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池、數(shù)據(jù)資源池。虛擬化可以從硬件和軟件兩個(gè)層次上來實(shí)現(xiàn)，一些硬件通過對(duì)CPU資源的監(jiān)控和業(yè)務(wù)分析，負(fù)載管理器最終決定分配多少CPU資源給服務(wù)器。通過資源的微分配和動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，向用戶提供了虛擬基礎(chǔ)設(shè)施。虛擬化也可以從軟件層次來實(shí)現(xiàn)。一些軟件虛擬化技術(shù)，如XEN、 VMWare等，通過在操作系統(tǒng)和硬件之間增加一層軟件層，能夠在同一臺(tái)物理主機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)客戶操作系統(tǒng)。這些客戶操作系統(tǒng)之間相互不受影響，具有很好的隔離性。系統(tǒng)虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的重要支撐技術(shù)之一。系統(tǒng)虛擬化是通過軟硬件劃分、 分時(shí)服務(wù)、服務(wù)質(zhì)量保證及模擬與仿真執(zhí)行等技術(shù)，允許在同一個(gè)硬件平臺(tái)上虛擬出多個(gè)互不相干的硬件執(zhí)行環(huán)境。這樣的虛擬環(huán)境又被稱為虛擬機(jī)(Virtual Machine，VM)。用戶可以在這些虛擬硬件環(huán)境中運(yùn)行操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用軟件。在運(yùn)行于虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)和底層硬件環(huán)境之間存在個(gè)附加的軟件層，通常稱為虛擬機(jī)監(jiān)控器(Virtual Machine Monitor，VMM)。虛擬機(jī)監(jiān)控器負(fù)責(zé)管理底層的硬件資源，并且將這些資源分配給上層運(yùn)行著的一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)虛擬機(jī)監(jiān)控器對(duì)于上層的虛擬機(jī)和其中的操作系統(tǒng)有著完全的控制權(quán)，包括系統(tǒng)狀態(tài)，資源占用和執(zhí)行狀況等。操作系統(tǒng)則通過虛擬機(jī)監(jiān)控器與各種資源交互。服務(wù)虛擬化是當(dāng)前面向服務(wù)的計(jì)算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，正逐漸獲得研究者的廣泛關(guān)注。服務(wù)是服務(wù)計(jì)算和服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境下的資源載體，服務(wù)虛擬化指使用一定的方法或者技術(shù)手段，為達(dá)到靈活、低成本使用服務(wù)的目的，對(duì)服務(wù)進(jìn)行加工、抽象、轉(zhuǎn)換，在不改變?cè)蟹?wù)功能的前提下，生成新的適合用戶要求的虛擬服務(wù)。虛擬化的目的就是讓服務(wù)資源對(duì)服務(wù)使用者的復(fù)雜度最低化，從而為服務(wù)使用者提供更簡單的使用方式。目前，一種對(duì)服務(wù)虛擬化的定義是作為一種服務(wù)使用者和服務(wù)提供者之間的有效溝通技術(shù)，服務(wù)虛擬化旨在通過一定的抽象、簡化、及轉(zhuǎn)換等手段為服務(wù)使用者提供更加簡潔、一致的方式來透明地使用網(wǎng)絡(luò)上動(dòng)態(tài)、分布的服務(wù)資源，而不必了解服務(wù)資源的技術(shù)細(xì)節(jié)(如Web服務(wù)的綁定協(xié)議、訪問方式等)。通過上述定義，可見服務(wù)虛擬化在面向服務(wù)的計(jì)算中可以發(fā)揮兩方面的作用一是可以對(duì)服務(wù)使用者屏蔽具體服務(wù)的變化并提供簡潔、一致的使用“界面”。通過這種虛擬化的服務(wù)資源呈現(xiàn)方式，使得服務(wù)使用者可以按照相對(duì)簡單、穩(wěn)定的方式使用底層復(fù)雜、動(dòng)態(tài)多變的服務(wù)資源，更好地滿足用戶的需求。二是可以為服務(wù)提供者帶來服務(wù)的實(shí)現(xiàn)及部署的靈活性。服務(wù)提供者可以按照自己的偏好來實(shí)現(xiàn)服務(wù)并自主地決定服務(wù)的部署情況， 而不會(huì)影響服務(wù)使用者對(duì)服務(wù)資源的使用，從而便于實(shí)現(xiàn)更加開放的系統(tǒng)。根據(jù)服務(wù)虛擬化的定義，所有將為服務(wù)使用者提供更簡潔、一致的服務(wù)呈現(xiàn)及使用“界面”并屏蔽服務(wù)資源的底層細(xì)節(jié)內(nèi)容作為目標(biāo)的技術(shù)都可以看作是服務(wù)虛擬化技術(shù)。 當(dāng)前服務(wù)虛擬化的研究主要集中在對(duì)其體系結(jié)構(gòu)以及相關(guān)技術(shù)手段方面，體系結(jié)構(gòu)的研究一般著眼于構(gòu)建支持虛擬化特性的應(yīng)用系統(tǒng)，而相關(guān)技術(shù)手段則主要著眼于提供虛擬服務(wù)的產(chǎn)生和定義方法。部分研究者把Web服務(wù)也看作是一種服務(wù)虛擬化技術(shù)，因?yàn)閃eb服務(wù)為使用者提供了一種通用的、基于XML文檔消息的接口，封裝了軟件服務(wù)的操作，從而允許使用者可以一致地使用各種不同的軟件服務(wù)。管理中間件模塊包括用戶管理模塊、映像管理模塊、資源管理模塊、安全管理模塊。服務(wù)體系模塊包括服務(wù)接口模塊、服務(wù)注冊(cè)模塊、服務(wù)查找模塊、服務(wù)訪問模塊、 服務(wù)工作流模塊。針對(duì)一般的服務(wù)資源進(jìn)行虛擬化，并不對(duì)所虛擬化的服務(wù)資源施加特定的約束， 為所有的服務(wù)資源提供統(tǒng)一的訪問、部署及調(diào)度的接口，實(shí)現(xiàn)“總線式”的服務(wù)即插即用。


圖1為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的系統(tǒng)包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務(wù)體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務(wù)體系模塊通信。物理資源模塊包括計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫。資源虛擬化模塊包括計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池、數(shù)據(jù)資源池。管理中間件模塊包括用戶管理模塊、映像管理模塊、資源管理模塊、安全管理模塊。服務(wù)體系模塊包括服務(wù)接口模塊、服務(wù)注冊(cè)模塊、月艮務(wù)查找模塊、服務(wù)訪問模塊、服務(wù)工作流模塊。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字家庭的云計(jì)算和虛擬化系統(tǒng)，其特征在于，包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務(wù)體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務(wù)體系模塊通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字家庭的云計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，物理資源模塊包括計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字家庭的云計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，資源虛擬化模塊包括計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池、數(shù)據(jù)資源池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字家庭的云計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，管理中間件模塊包括用戶管理模塊、映像管理模塊、資源管理模塊、安全管理模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字家庭的云計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，服務(wù)體系模塊包括服務(wù)接口模塊、服務(wù)注冊(cè)模塊、服務(wù)查找模塊、服務(wù)訪問模塊、服務(wù)工作流模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字家庭系統(tǒng)，尤其涉及一種數(shù)字家庭的云計(jì)算和虛擬化系統(tǒng)。本發(fā)明的數(shù)字家庭的云計(jì)算和虛擬化系統(tǒng)，包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務(wù)體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務(wù)體系模塊通信。針對(duì)一般的服務(wù)資源進(jìn)行虛擬化，并不對(duì)所虛擬化的服務(wù)資源施加特定的約束，為所有的服務(wù)資源提供統(tǒng)一的訪問、部署及調(diào)度的接口，實(shí)現(xiàn)“總線式”的服務(wù)即插即用。
文檔編號(hào)G06F9/455GK102567116SQ20101062173
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者于忠清, 富饒, 李桂麗, 王兵, 翟偉偉, 蔡宇玉, 陶冶 申請(qǐng)人:青島海爾軟件有限公司