專利名稱：一種云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機應用領域，具體涉及一種云計算環(huán)境下的分層資源預留系 統(tǒng)。
背景技術：
隨著計算機技術的不斷發(fā)展，越來越多的計算資源和存儲資源分布在世界各 地，網(wǎng)格通過因特網(wǎng)將世界各地的計算機連接起來，這些分布式的資源有效聚合起來， 為科學研究和工業(yè)生產提供基礎平臺。云計算是在網(wǎng)格計算基礎上提出的一種新型計算 模型，是下一代網(wǎng)絡計算平臺的核心技術，它充分利用每臺計算機的各種計算資源、存 儲資源、軟件資源、網(wǎng)絡資源等，提供強大的處理能力，實現(xiàn)資源的全面透明共享，構 成高性能計算和信息服務的基礎設施，提供了可靠安全的數(shù)據(jù)存儲、方便快捷的互聯(lián)網(wǎng) 服務和強大的計算能力，從根本上改變信息發(fā)布、獲取和共享的方式。由于云計算平臺 的動態(tài)性和異構性，云計算應用在運行時可能得不到足夠的資源，同時應用之間的資源 競爭導致應用服務質量得不到保證。云計算環(huán)境下的資源預留旨在通過資源提前預約， 為應用的運行提供資源保證，允許應用在運行之前預約一段時間內一定量資源，在預約 的時間內這些資源只能被提出預留的用戶和應用所使用，在應用運行期間不會因為資 源不足而導致服務質量降低，也不會因為資源競爭受到其他正在運行的云計算應用的影響。目前，資源預留是云計算環(huán)境下提供服務質量保證(QoS)的一種有效方式，國 內外已經(jīng)有很多在云計算環(huán)境和網(wǎng)格環(huán)境下的資源預留方面的研究，包括網(wǎng)格資源預留 模型，協(xié)同預留，預留策略和算法，資源預留需求預測等。全球網(wǎng)格論壇提出了一種統(tǒng) 一的網(wǎng)格QoS模型GARA，主要致力于提供統(tǒng)一的QoS界面和編程接口，但是并沒有提 供資源預留的策略，資源預留的最終執(zhí)行由管理底層資源的資源管理層保證，如果資源 管理層不能有效地執(zhí)行資源預留，網(wǎng)格資源預留和QoS也就無法得到保證。已有的基于 QoS的云計算環(huán)境下的資源預留策略及任務調度算法和基于QoS的資源協(xié)同預留模塊設 計與實現(xiàn)，主要考慮的是云計算資源預留的調度策略和算法，目的在于提高資源預留請 求的接受率，減少資源預留帶來的資源碎片，提高資源利用率。而基于請求生命期的資 源預留方法和策略，則是針對服務實例所指向的資源，提出了資源預留樹的預留方法， 利用在任務請求生命期內發(fā)現(xiàn)的所有合適資源構建資源預留樹，當預留資源失效時，可 直接在資源預留樹內選取一個替代資源，保證資源預留的可靠性。為了方便和加快網(wǎng)格 資源預留的研究，在研究多種網(wǎng)格仿真軟件的基礎上，支持資源預留的網(wǎng)格計算仿真架 構設計一種網(wǎng)格仿真平臺，對GridSim網(wǎng)格仿真工具進行了擴展，加入了對資源提前預留 的支持，實現(xiàn)了并行分布式網(wǎng)格資源的提前預留、協(xié)同預留等仿真功能，并從用戶和資 源兩個不同角度分析了基于該架構的仿真實驗。而在基于經(jīng)濟機制的資源預留方法，提 出了一種資源預留的經(jīng)濟模型?；陔p向拍賣的資源預留系統(tǒng)根據(jù)的是資源預留和雙向 拍賣的特點，提出了基于雙向拍賣的資源定價策略，并設計了詳細的拍賣算法。
由上可知，目前云計算和網(wǎng)格環(huán)境下資源預留的研究，主要是關于統(tǒng)一預留模 型、調度算法、需求預測、仿真工具等方面，從不同的角度分析了一些邏輯層的調度模 型和算法，而以上這些模型和算法如果要實際用于資源預留，需要以資源層中支持資源 預留的資源管理器為基礎，如果資源層沒有對資源預留很好的支持，上層的資源預留模 型和算法最終也不能提供資源預留帶來的QoS保證，有些有相關資源預留的支持因為涉 及到單一的計算資源而沒有考慮到不同資源種類的資源預留，一些特殊的應用如需要較 高執(zhí)行權限的應用就不能使用所提供的資源預留，同時這些模型和算法沒有考慮網(wǎng)格應 用的動態(tài)性，資源預留一經(jīng)授權之后能使用的資源和使用時間就固定下來，不能根據(jù)應 用的實際運行情況進行適當?shù)纳炜s調整
發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以適 應云計算平臺和云計算應用的動態(tài)性，在資源層保證應用和服務的正常穩(wěn)定運行。本發(fā)明提供的一種云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由 中心預留服務器、區(qū)域預留服務器和多層次資源池組成；每個區(qū)域各有一個獨立的區(qū)域 預留服務器，區(qū)域預留服務器向上由中心預留服務器統(tǒng)一管理，向下向多層次資源池進 行資源分配；中心預留服務器包括預留請求響應層和多區(qū)域中心預留協(xié)同層；預留請求響應 層負責發(fā)出資源預留請求和訪問預留到的資源；多區(qū)域中心預留協(xié)同層負責接收中心預 留服務器的資源預留請求，并與相應的區(qū)域預留服務器進行通訊；區(qū)域預留服務器分為邏輯調度層和資源分配層兩個相對獨立的層次；其中，邏 輯調度層負責接受資源預留子請求，在邏輯上分配資源；資源分配層負責實施資源分配 和回收，根據(jù)邏輯調度層設置的區(qū)域預留服務器中的資源分配狀態(tài)，在資源池中對應的 節(jié)點上執(zhí)行必要的分配策略；多層次資源池由多個計算節(jié)點構成。針對不同應用對資源的需求，本發(fā)明為不同規(guī)模的云計算應用提供適合的資源 預留服務，同時允許在運行時動態(tài)修改資源預留的持續(xù)時間和資源數(shù)量。本發(fā)明基于 遠程系統(tǒng)部署技術，根據(jù)資源調度層的狀態(tài)管理物理機，實現(xiàn)物理機的預留；基于虛擬 化技術，根據(jù)預留要求啟動和回收相應配置的虛擬機，實現(xiàn)虛擬機的預留和相關性能優(yōu) 化；對資源預留的持續(xù)時間和資源量進行監(jiān)控以分配或回收資源，實現(xiàn)資源的動態(tài)調 配。本發(fā)明同傳統(tǒng)的網(wǎng)格資源調度方式相比，消除了資源競爭導致的各種云計算應用的 相互影響，適應云計算平臺和應用的動態(tài)性，保證了應用和服務的正常穩(wěn)定運行。


圖1是多層次云計算資源預留系統(tǒng)體系結構圖；圖2是資源預留狀態(tài)遷移圖；圖3是資源預留請求處理邏輯調度和資源分配流程圖；圖4是資源預留請求處理資源分配流程圖；圖5是資源預留動態(tài)調整處理流程具體實施例方式本發(fā)明的云計算環(huán)境下的多層次資源預留系統(tǒng)，基于Iimix 2.6CPU31set技術， 在資源節(jié)點上動態(tài)設置用戶進程調度域，實現(xiàn)CPU31計算資源的預留。下面結合附圖對 本發(fā)明作進一步詳細的說明。如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)由中心預留服務器、區(qū)域預留服務器和多層次資源池 組成。本發(fā)明系統(tǒng)由多個區(qū)域組成，每個區(qū)域各有一個獨立的區(qū)域預留服務器，獨立的 區(qū)域預留服務器向上由中心預留服務器統(tǒng)一管理，向下向多層次資源池進行資源分配。 其中，中心預留服務器分為兩層預留請求響應層和多區(qū)域中心預留協(xié)同層；而區(qū)域預 留服務器在結構上分為兩層邏輯調度層和資源分配層；多層次資源池則包括多個可供 調度的計算節(jié)點。中心預留服務器中的預留請求響應層負責發(fā)出資源預留請求和訪問預留到的資 源。資源預留請求包括預留開始時間、預留持續(xù)時間、預留資源種類、預留資源量等參 數(shù)，資源預留請求發(fā)送到下一層的預留協(xié)同層之后，進行解析和響應，如果預留成功， 通過資源預留ID可以查看實際預留分配到的資源詳細信息，預留開始時間到達之后，即 可訪問到預留的資源運行相應的應用。預留請求響應層包含命令行請求響應模塊11和 web請求響應模塊12。多區(qū)域中心預留協(xié)同層負責接收中心預留服務器的資源預留請求，并與相應的 區(qū)域預留服務器進行通訊。如果區(qū)域預留服務器的資源預留成功，則將中心預留服務器 的資源預留請求映射到對應的區(qū)域預留服務器的資源預留子請求，其資源預留子請求由 區(qū)域預留服務器的邏輯調度層負責接收。一個中心預留服務器對應的各個區(qū)域中心的預 留服務器作為一個不可分割的整體對待，對于中心預留服務器的預留請求操作都對每個 預留子請求執(zhí)行，而不能僅對一部分預留子請求執(zhí)行，查看預留狀態(tài)時整合多個區(qū)域對 應的預留狀態(tài)，每個預留的開始時間和持續(xù)時間都一樣，通過資源預留動態(tài)調整時，每 個預留都要進行相應調整，預留結束時間到達或者用戶要求提前結束預留時，每個預留 都要結束并回收預留分配的資源。如果一部分預留子請求操作失敗，對已經(jīng)完成操作的 預留子請求也要進行反操作回滾，以保證多區(qū)域中心作為一個整體的一致性。多區(qū)域中 心預留協(xié)同層包括預留請求協(xié)同模塊21和預留動態(tài)調整協(xié)同模塊22。區(qū)域預留服務器分為邏輯調度層和資源分配層兩個相對獨立的層次。其中， 邏輯調度層負責接受資源預留子請求，在邏輯上分配資源，也就是改變區(qū)域預留服務器 中的資源預留狀態(tài)，它僅在區(qū)域預留服務器中運行。邏輯調度層接收到資源預留子請求 后，首先進行一系列權限控制的檢測，過濾掉非法或者不合理的資源預留子請求，然后 根據(jù)對資源池的狀態(tài)和預留分配狀態(tài)，決定預留子請求是否可以被接受，如果可以被接 受，則在邏輯上分配預留資源，設置區(qū)域預留服務器中的資源預留狀態(tài)。邏輯調度層包 含預留請求調度模塊31和預留動態(tài)調整調度模塊32。資源分配層負責實施真正的資源分配和回收，根據(jù)邏輯調度層設置的區(qū)域預留 服務器中的資源分配狀態(tài)，在資源池中對應的節(jié)點上執(zhí)行必要的分配策略，它在資源池 中的節(jié)點上運行。資源分配層包含CPU41、虛擬機42和物理機資源分配模塊43。中心預留服務器的預留請求 響應層包含命令行請求響應模塊11和web請求響應 模塊12。命令行請求響應模塊11主要包括預留請求、預留撤銷、預留調整和預留查看四種命令，為最終用戶提交預留請求提供用戶接口，命令行請求響應模塊11根據(jù)用戶提供 的預留參數(shù)，與預留邏輯分配層進行交互，實現(xiàn)資源預留請求、撤銷、動態(tài)調整和查詢 的功能。所有命令行接受JSON格式的輸入和輸出數(shù)據(jù)，JSON實現(xiàn)字符串和程序設計語 言的復雜數(shù)據(jù)結構，如數(shù)組、哈希、對象等的相互轉換，通過JSON字符串進行標準的數(shù) 據(jù)交換，命令行也可以作為編程接口供其他程序調用，提供二次開發(fā)的功能，而且對編 程語言沒有嚴格限制；Web請求響應模塊12通過web技術實現(xiàn)與命令行響應模塊類似的功能，使得用 戶不用深入了解資源預留的命令行和JSON數(shù)據(jù)格式就可以通過簡潔直觀的web界面進行 資源預留。Web請求響應模塊12使用AJAX等web2.0技術，為CPU、虛擬機和物理機 預留分別提供單一的入口，對同一層次資源預留的所有操作，包括預留請求、撤銷、動 態(tài)調整和查詢，在一個頁面上可以完成，不用進行不必要的頁面跳轉和刷新，從而降低 用戶操作的復雜程度，減少請求等待時間。Web請求響應模塊12還負責使用戶通過web 直接訪問預留的資源，無需使用額外的工具。使用JavaApplet技術，實現(xiàn)在web上通過 SSH訪問預留的CPU、虛擬機和物理機資源，另外針對虛擬機和物理機實現(xiàn)通過VNC訪 問預留的虛擬機或物理機的圖形界面；中心預留服務器的預留協(xié)同層包括預留請求協(xié)同模塊21和預留動態(tài)調整協(xié)同模 塊22。預留請求協(xié)同模塊21負責協(xié)同多個區(qū)域的資源預留，并發(fā)地向各個區(qū)域預留服 務器的邏輯調度層提交資源預留子請求，如果每個子請求都被接受，將一個多區(qū)域中心 資源預留映射到多個區(qū)域的資源預留，并一直維持這一映射關系。如果有部分請求被拒 絕，則撤銷已經(jīng)成功的請求，并拒絕中心預留服務器的預留請求；多區(qū)域中心預留動態(tài)調整協(xié)同模塊22處理多個區(qū)域資源預留動態(tài)調整，根據(jù)一 個多區(qū)域中心資源預留到多個區(qū)域的資源預留的映射，對多個區(qū)域的資源預留進行動態(tài) 調整，如果都成功就設置多區(qū)域中心資源預留的狀態(tài)，否則對成功的部分進行相反的調 整實現(xiàn)回滾；區(qū)域預留服務器的邏輯調度層包含預留請求調度模塊31和預留動態(tài)調整調度模 塊32。單個區(qū)域預留服務器的預留請求調度模塊31負責對預留請求進行處理，應用區(qū)域 中心的資源預留訪問控制策略，拒絕不符合訪問控制策略的預留請求，對符合訪問控制 策略的預留請求，判斷是否與已經(jīng)運行和調度的其他資源預留存在沖突、空閑資源是否 滿足預留請求的資源需求，如果沒有沖突就改變資源預留服務器的預留狀態(tài)，為預留請 求在邏輯上分配相應的資源； 由于云計算平臺和應用的動態(tài)性，很難確定應用的執(zhí)行時間和需要的資源量， 預留動態(tài)調整模塊32負責對資源預留的持續(xù)時間和資源量進行動態(tài)調整。預留動態(tài)調整 模塊對動態(tài)調整請求處理，判斷預留動態(tài)調整請求是否與已經(jīng)運行和調度的其他資源預 留存在沖突，如果沒有沖突就修改資源預留服務器的預留狀態(tài)，在邏輯上分配或回收資 源，并執(zhí)行資源分配層的相應模塊實際地分配或回收資源；區(qū)域預留服務器的資源分配層包含CPU資源分配模塊41、虛擬機資源分配模塊 42和物理機資源分配模塊43。CPU資源分配模塊41負責根據(jù)邏輯調度層的狀態(tài)實際的 分配和回收CPU計算資源。利用Iinux 2.6內核CPUset特性，在資源節(jié)點上動態(tài)設置用 戶進程的調度域，授權并限制用戶對CPU計算資源的使用權；
虛擬機資源分配模塊42根據(jù)邏輯調度層的狀態(tài)控制虛擬機，在預留開始時定位 或創(chuàng)建虛擬機鏡像，通過資源節(jié)點上的虛擬機管理器，根據(jù)預留要求啟動相應配置的虛 擬機，預留結束時停止虛擬機并按照預留要求保存虛擬機鏡像供以后使用；物理機資源分配模塊43根據(jù)邏輯調度層的狀態(tài)管理物理機，通過遠程系統(tǒng)部 署技術，在預留開始時在預留的物理機上部署預留指定的操作系統(tǒng)并從新部署的系統(tǒng)啟 動，預留結束時重新啟動預留的物理機并從初始的操作系統(tǒng)啟動，完成資源回收和系統(tǒng) 恢復；
當資源預留的開始時間到達時，預留服務器的資源分配層執(zhí)行實際的資源預留 分配。對于CPU預留，資源分配層在邏輯調度層分配的每個CPU所在的計算節(jié)點上， 將對應預留用戶的進程調度域限制在分配的幾個CPU上，并啟動指定的應用程序。對于 虛擬機預留，資源分配層根據(jù)邏輯調度層分配的虛擬機信息，定位或者自動生成需要的 虛擬機鏡像，在邏輯調度層分配的計算節(jié)點上啟動虛擬機，并按照預留請求配置好相關 環(huán)境如CPU、內存、磁盤、IP地址等。對于物理機預留，資源分配層根據(jù)邏輯調度層分 配的物理機信息，定位物理機鏡像，準備好網(wǎng)絡安裝環(huán)境，關閉邏輯調度層分配的物理 機，這些機器從網(wǎng)絡啟動后安裝對應的物理機鏡像，并配置好相關環(huán)境如IP地址等。當資源預留的結束時間到達時，或者對應的用戶或管理員提前要求結束預留 時，預留服務器資源分配層執(zhí)行實際的資源回收。對于CPU預留，資源分配層在邏輯調 度層分配的每個CPU對應的節(jié)點上，結束對應CPU上運行的應用程序，并回收預留用戶 對CPU的使用權。對于虛擬機預留，資源分配層根據(jù)邏輯調度層分配的虛擬機信息，關 閉已經(jīng)啟動的虛擬機，并按照邏輯調度層的虛擬機預留信息保存或者刪除虛擬機鏡像文 件。對于物理機預留，重新啟動邏輯調度層分配的物理機，并在這些物理機上恢復原來 的系統(tǒng)。資源分配層完成實際的資源回收之后，通知邏輯調度層改變資源預留服務器的 資源預留狀態(tài)。下面舉例對本發(fā)明資源預留系統(tǒng)的具體實施方法進行詳細介紹。如圖2所示，資源預留的生命周期從資源預留請求被提交開始，到預留正常終 止或者異常終止結束，一個資源預留的整個生命周期可能經(jīng)過已提交、已調度、分配資 源、運行、回收資源、正常終止和異常終止七個狀態(tài)。1.已提交到已調度。資源預留請求被提交以后就進入已提交狀態(tài)等待調度，如 果資源充足且其他條件滿足，預留請求被接受，進入已調度狀態(tài)。2.已調度到分配資源。預留請求被接受進入已調度狀態(tài)后，一直等待到預留開 始時間到達，此時開始資源分配，進入分配資源狀態(tài)。3.分配資源到運行。資源分配結束后，預留準備已經(jīng)結束，預留資源可以被使 用，進入運行狀態(tài)。4.運行到回收資源。資源預留結束時間到達時，開始回收預留的資源，進入回 收資源狀態(tài)。5.回收資源到正常終止。資源回收完成后，回收的資源可再次被調度系統(tǒng)調 度，預留結束，進入正常終止狀態(tài)。6.運行到分配資源到運行。運行的資源預留動態(tài)增加資源時，進入分配資源狀 態(tài)分配增加的資源，然后回到運行狀態(tài)。
7.運行到回收資源到運行。運行的資源預留動態(tài)減少資源時，進入回收資源狀 態(tài)回收減少的資源，然后回到運行狀態(tài)。8.已提交到異常終止。資源預留請求被提交后等待調度，如果資源不足或者不 滿組其他條件，預留請求被拒絕，進入異常終止狀態(tài)。9.已調度到異常終止。處于已調度狀態(tài)的資源預留，如果在預留開始時間到達 之前收到撤銷請求，進入異常終止狀態(tài)。10.運行到回收資 源到異常終止。資源預留處于運行狀態(tài)時，如果收到撤銷請 求，進入回收資源狀態(tài)進行資源回收，完成資源回收之后進入預留結束，進入異常終止 狀態(tài)。對資源預留請求的處理是多層次云計算資源預留系統(tǒng)的核心處理流程，總體上 分為邏輯調度和實際資源分配兩大部分，邏輯調度部分直接接受資源預留請求，并根據(jù) 資源預留服務器的狀態(tài)決定分配哪些資源，實際資源分配部分根據(jù)邏輯調度部分所決定 的資源分配狀態(tài)，在資源節(jié)點上執(zhí)行資源分配過程。如圖3所示，資源預留請求處理邏輯調度部分具體實施步驟如下1.接收來自用戶的資源預留請求參數(shù)；2.解析資源預留請求參數(shù)，得到資源預留的開始時間、持續(xù)時間、預留類型、 資源種類、資源量等；3.根據(jù)資源預留服務器設定的訪問控制策略，判斷預留請求是否合法，如果不 合法，拒絕預留請求且返回錯誤；4.根據(jù)資源預留服務器的當前狀態(tài)，判斷資源預留請求是否會與其他正在運行 或者已調度的資源預留發(fā)生沖突，如果存在沖突，拒絕資源預留請求并返回錯誤；5.生成一個唯一的資源預留標識ID，并在邏輯上分配預留請求的資源，將邏輯 上分配的資源與生成的資源預留ID關聯(lián)；6.返回資源預留ID。如圖4所示，資源預留請求處理實際資源分配部分具體實施步驟如下1.邏輯上已分配資源的資源預留開始時間達到，開始執(zhí)行實際資源分配；2.根據(jù)資源預留ID得到邏輯調度層分配的資源類型和ID ；3.根據(jù)資源類型，在資源ID相應的資源節(jié)點上，并行啟動對應的CPU31或虛擬 機32或物理機資源分配任務，等待所有資源分配任務結束或超過設定的最大時間限制；4.判斷是否有資源分配任務失敗或者超時，如果沒有則所有資源分配成功，在 資源預留服務器狀態(tài)中設置資源預留ID對應的狀態(tài)為資源分配成功；5.如果有資源分配任務失敗或者超時，則資源沒有完全分配成功，需要進行回 滾，對成功的資源分配任務執(zhí)行資源回收；6.設置資源預留ID對應的狀態(tài)為資源分配失敗。資源預留動態(tài)調整有增加或減少資源預留持續(xù)時間、增加或減少資源預留的資 源量四種，其處理流程如圖5所示。資源預留動態(tài)調整分為預留持續(xù)時間調整和預留資源量調整兩大類，接收到資 源預留動態(tài)調整請求時，首先判斷是對資源預留的持續(xù)時間還是資源量進行調整，然后 分別執(zhí)行相應的分支處理流程。
資源預留的持續(xù)時間動態(tài)調整的具體步驟如下1.判斷是增加預留持續(xù)時間還是減少預留持續(xù)時間；2.如果是減少預留持續(xù)時間，則不會與其他資源預留發(fā)生沖突，在資源預留服 務器狀態(tài)中直接修改資源預留的持續(xù)時間，并返回動態(tài)調整成功；3.如果是增加預留持續(xù)時間，則判斷增加預留持續(xù)時間后，是否會與其他運行 的或已調度的資源預留發(fā)生沖突；4.如果會發(fā)生沖突，則不能按要求增加預留持續(xù)時間，返回動態(tài)調整失?。?.如果不會發(fā)生沖突，在資源預留服務器狀態(tài)中直接修改資源預留的持續(xù)時 間，并返回動態(tài)調整成功。資源預留的資源量動態(tài)調整的具體步驟如下1.判斷是增加還是減少資源預留的資源量；2.如果是減少則不會與其他資源預留沖突，直接在資源預留服務器狀態(tài)中修改 資源預留的已分配資源，并在減少的資源對應的資源節(jié)點上啟動資源回收任務，等待直 到所有任務完成或超過最大時間限制；3.如果沒有任務失敗或超時，則資源回收成功，返回動態(tài)調整成功，否則返回 動態(tài)調整失??；4.如果是增加資源，則根據(jù)資源預留服務器狀態(tài)判斷是否有足夠的資源可以增 加；5.如果沒有足夠資源，直接返回動態(tài)調整失敗；6.如果有足夠資源，在資源預留服務器狀態(tài)中修改資源預留的已分配資源，并 在減少的資源對應的資源節(jié)點上啟動資源分配任務，等待直到所有任務完成或超過最大 時間限制；7.如果沒有任務失敗 或超時，則資源回收成功，返回動態(tài)調整成功，否則返回 動態(tài)調整失敗。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據(jù)本發(fā)明公開的 內容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設計結構 和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1.一種云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由中心預留服務 器、區(qū)域預留服務器和多層次資源池組成；每個區(qū)域各有一個獨立的區(qū)域預留服務器， 區(qū)域預留服務器向上由中心預留服務器統(tǒng)一管理，向下向多層次資源池進行資源分配；中心預留服務器包括預留請求響應層和多區(qū)域中心預留協(xié)同層；預留請求響應層負 責發(fā)出資源預留請求和訪問預留到的資源；多區(qū)域中心預留協(xié)同層負責接收中心預留服 務器的資源預留請求，并與相應的區(qū)域預留服務器進行通訊；區(qū)域預留服務器分為邏輯調度層和資源分配層兩個相對獨立的層次；其中，邏輯調 度層負責接受資源預留子請求，在邏輯上分配資源；資源分配層負責實施資源分配和回 收，根據(jù)邏輯調度層設置的區(qū)域預留服務器中的資源分配狀態(tài)，在資源池中對應的節(jié)點 上執(zhí)行必要的分配策略；多層次資源池由多個計算節(jié)點構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，其特征在于，預留請求響應層包含命令行請求響應模塊(11)和web請求響應模塊(12)；命令行請 求響應模塊(11)根據(jù)用戶提供的預留參數(shù)，與預留邏輯分配層進行交互，實現(xiàn)資源預留 請求、撤銷、動態(tài)調整和查詢；Web請求響應模塊(12)為CPU、虛擬機和物理機預留分別提供單一的入口 ； Web請 求響應模塊(12)還負責使用戶通過web直接訪問預留的資源，實現(xiàn)在web上訪問預留的 CPU、虛擬機和物理機資源，另外針對虛擬機和物理機實現(xiàn)訪問預留的虛擬機或物理機 的圖形界面。
3.根據(jù)權利要求1所述的云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，其特征在于，中心預留服務器的預留協(xié)同層包括預留請求協(xié)同模塊(21)和預留動態(tài)調整協(xié)同模塊 (22)；預留請求協(xié)同模塊(21)負責協(xié)同多個區(qū)域的資源預留，并發(fā)地向各個區(qū)域預留服 務器的邏輯調度層提交資源預留子請求，如果每個子請求都被接受，將一個多區(qū)域中心 資源預留映射到多個區(qū)域的資源預留，并一直維持這一映射關系；如果有部分請求被拒 絕，則撤銷已經(jīng)成功的請求，并拒絕中心預留服務器的預留請求；多區(qū)域中心預留動態(tài)調整協(xié)同模塊(22)處理多個區(qū)域資源預留動態(tài)調整，根據(jù)一個 多區(qū)域中心資源預留到多個區(qū)域的資源預留的映射，對多個區(qū)域的資源預留進行動態(tài)調 整，如果都成功就設置多區(qū)域中心資源預留的狀態(tài)，否則對成功的部分進行相反的調整 實現(xiàn)回滾。
4.根據(jù)權利要求1所述的云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，其特征在于，邏輯調度層包含預留請求調度模塊(31)和預留動態(tài)調整調度模塊(32)；單個區(qū)域 預留服務器的預留請求調度模塊(31)負責對預留請求進行處理，應用區(qū)域中心的資源預 留訪問控制策略，拒絕不符合訪問控制策略的預留請求，對符合訪問控制策略的預留請 求，判斷是否與已經(jīng)運行和調度的其他資源預留存在沖突、空閑資源是否滿足預留請求 的資源需求，如果沒有沖突就改變資源預留服務器的預留狀態(tài)，為預留請求在邏輯上分 配相應的資源；預留動態(tài)調整模塊(32)負責對資源預留的持續(xù)時間和資源量進行動態(tài)調整；預留動 態(tài)調整模塊對動態(tài)調整請求處理，判斷預留動態(tài)調整請求是否與已經(jīng)運行和調度的其他 資源預留存在沖突，如果沒有沖突就修改資源預留服務器的預留狀態(tài)，在邏輯上分配或回收資源，并執(zhí)行資源分配層的相應模塊實際地分配或回收資源。
5.根據(jù)權利要求1所述的云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，其特征在于， 資源分配層包含CPU資源分配模塊(41)、虛擬機資源分配模塊(42)和物理機資源分 配模塊(43) ； CPU資源分配模塊(41)負責根據(jù)邏輯調度層的狀態(tài)實際的分配和回收CPU 計算資源；在資源節(jié)點上動態(tài)設置用戶進程的調度域，授權并限制用戶對CPU計算資源 的使用權； 虛擬機資源分配模塊(42)根據(jù)邏輯調度層的狀態(tài)控制虛擬機，在預留開始時定位或 創(chuàng)建虛擬機鏡像，通過資源節(jié)點上的虛擬機管理器，根據(jù)預留要求啟動相應配置的虛擬 機，預留結束時停止虛擬機并按照預留要求保存虛擬機鏡像供以后使用；物理機資源分配模塊(43)根據(jù)邏輯調度層的狀態(tài)管理物理機，通過遠程系統(tǒng)部署技 術，在預留開始時在預留的物理機上部署預留指定的操作系統(tǒng)并從新部署的系統(tǒng)啟動， 預留結束時重新啟動預留的物理機并從初始的操作系統(tǒng)啟動，完成資源回收和系統(tǒng)恢Μ. ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種云計算環(huán)境下的分層資源預留系統(tǒng)，系統(tǒng)由中心預留服務器、區(qū)域預留服務器和多層次資源池組成；中心預留服務器包括預留請求響應層和多區(qū)域中心預留協(xié)同層；預留請求響應層負責發(fā)出資源預留請求和訪問預留到的資源；多區(qū)域中心預留協(xié)同層負責接收中心預留服務器的資源預留請求；區(qū)域預留服務器分為邏輯調度層和資源分配層，邏輯調度層負責接受資源預留子請求，在邏輯上分配資源；資源分配層負責實施資源分配和回收；多層次資源池包括多個可供調度的計算節(jié)點。本發(fā)明可以適應云計算平臺和云計算應用的動態(tài)性，消除了資源競爭導致的各種云計算應用的相互影響，適應云計算平臺和應用的動態(tài)性，保證了應用和服務的正常穩(wěn)定運行。
文檔編號H04L29/08GK102014159SQ201010565399
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者吳松, 石宣化, 羅雅琴, 金海 申請人:華中科技大學