CN103414748A - 一种云平台监控架构及其监控实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及云计算技术领域，尤其是一种基于云操作***平台分布式可扩展的云平台监控架构及其监控实现方法。本发明提供一种平台监控的基础架构，对云环境下虚拟资源使用情况进行监控；本***采用非入侵式监控架构，对云平台资源的使用情况进行收集和报告，可使监控组件的负载降低，对平台及虚拟机的性能影响不高。本框架兼容性好并易扩展，监控***采用通用接口设计，方便二次开发和第三方监控***接入。本发明可以广泛应用于云平台的监控中。
Description
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，尤其是一种基于云操作***平台分布式可扩展的云平台监控架构及其监控实现方法。
背景技术
目前，在云平台基础环境中，监控的设计和开发没有一种快速原型，也没有一种监控的标准。面对云环境下各种各样的虚拟机资源，包括物理硬件、主机、存储、网络、计算、虚拟***等，如何形成一种高度抽象的监控框架，是一个有挑战的问题。在传统的监控***中，通常采用入侵式获取数据，其置入的监控代理往往消耗***较多资源，严重影响云平台的基础性能，从而影响云平台的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明解决的技术问题之一在于提供一种云平台的监控架构，可解决云环境下使用第三方监控开销较大、提升监控的动态灵活性等问题，并提升云平台的稳定性和可靠性。
本发明解决的技术问题之二在于提供一种云平台的监控架构的监控实现方法，可解决云环境下使用第三方监控开销较大、提升监控的动态灵活性等问题，并提升云平台的稳定性和可靠性。
本发明解决上述技术问题之一的技术方案是：包括数据采集/发送子***、数据接收子***、数据通道子***、控制服务子***；
所述的数据采集/发送子***，对所有待监控资源，由一个传感器进行信息获取，传感器可以设置其获取资源属性、获取监控信息的间隔、以及基于事件的信息监控等方式；对于平台中每一个主机，可以设置一到多个数据源，数据源可以包含一到多个传感器对象，数据源可以动态添加/删除传感器，同时数据源保留监控数据的元信息以便监控信息接收服务对数据进行解析；对数据源所收集到的监控数据进行编码、转换、传输，以最大化网络利用；
所述的数据通道子***，依据数据不同的用途对其进行分类，由不同的通道进行传输；
所述的数据接收子***，接受来自数据通道子***的通道数据信息，对通道的数据进行解码，同时对平台上层UI提供监控数据响应接口；
所述的控制服务子***，接受平台管理后台发送的监控设置策略，获取通道数据以进行云平台自动化策略调整，通过数据通道子***设置数据源、传感器属性信息。
以云平台中主机为单位，一个主机可以配置一个数据采集/发送子***，数据采集/发送子***可以定义基于TCP、UDP、组播、消息发布/订阅等传输模式。
数据通道子***对信息分为3类通道，分别为数据通道DdC、控制通道CdC、以及元数据通道MdC，其中：
（1）DdC为监控数据传输通道；
（2）CdC为控制数据传输通道，控制数据包括：监控***中传感器的生命周期，数据源生命周期管理，以及传感器和数据源属性设置、传感器和数据源的动态添加/删除；
（3）MdC为监控元信息（如采集属性格式、数据包格式描述信息等）的传输通道，通过元信息可以快速解析监控数据的具体定义。
所述的数据接收子***接受来自DdC和MDC通道数据信息，对来自DdC通道的数据进行解码。
本发明解决上述技术问题之二的技术方案是：
确定好平台所需监控的资源对象，如虚拟资源网络、存储、计算，平台主机管理节点，并确定对这些资源所需监控的属性；
对每类资源定义一个传感器对象；
对平台中每一台主机定义一个数据源对象，并把该主机***内所有所需监控的资源对应的传感器对象加入到数据源中；
部署一个控制服务，由云平台根据业务需求，生成自己的控制策略，包括对传感器/数据源的启动、关闭、添加、删除等生命周期管理，传感器的基于事件触发、基于时间间隔等采集策略，并设置监控数据传输方式；
部署一个/多个接收服务，设置接收策略，针对云平台管理***中不同后台组件对数据的接收要求，只接收策略相关的数据；
实现监控***与云平台后台的web service服务，云管理***后台根据云平台监控需求通过web service向监控***请求数据，并以UI形式呈现给用户。
对每一个被监控的资源定义其可获取的属性信息，并实现一个sensorx接口，其属性信息以（index,name,type）方式进行描述，一个sensorx接口实现可以自定义多个采集属性；假设存在3个sensorx实现接口（sensor1-sensor3）；
对每一台待监控的主机，实现其数据源DS接口，其内部根据平台所关心的监控资源可实现多个sensorx接口，每个数据源包含本机所需要获取的所有采集属性信息,这些属性在本文中等同于元数据信息；假设存在2个待监控的数据源DS1、DS2；
对于每一个DS对象实现，若不属于同一台主机，定义数据发送服务SS1,SS2，发送服务将基于特定监控事件发生或者基于特点间隔获取监控值；
通过控制服务CS，设置DS以及Sensorx增加/删除，设置获取DS下各Sensorx测量值的间隔，以及基于特定事件触发的响应；
若DS属于活动状态，而且各sensorx已经开启运行，由数据接收服务模块从数据通道接收监控信息，并解码发送给云管理***后端。
对监控数据进行分类，对监控元数据采取分布式hash的方式存储在各个数据源。
本发明的有益效果有：
可扩展性，监控架构可以处理大规模的虚拟传感器，允许动态添加/删除虚拟传感器；
弹性，当云平台中的资源快速动态变更：创建和消费时，均可及时正确的监控；
迁移自适应，当云平台中资源动态迁移时，仍可正确监控；
负载自适应，监控采用非入侵方式，当云平台中计算和网络负载动态变化时，监控架构可自适应调节；
自治，监控架构可以持续稳定运行，无需人为干预和重配置；
跨域支持，监控***可监控不同域的虚拟资源。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1是本发明监控架构图；
图2是本发明监控架构实现流程图；
图3是本发明通讯交互图；
图4是本发明传感器接口实现图；
图5是本发明数据源接口实现图；
图6是本发明控制子***控制流程图；
图7是本发明信息采集/接收流程图；
图8是本发明采集子***数据关联图；
图9是本发明接收过程数据关联图；
图10是本发明数据采集流程图；
图11是本发明云平台与监控***集成架构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明本架构分数据采集/发送子***、数据接收子***、数据通道子***、控制服务子***，下面依次对各***设计进行描述。
数据采集/发送子***SS：对所有待监控资源，由一个传感器Sensorx进行信息获取，Sensorx可以设置其获取资源属性（如获取物理机CPU信息，可设置获取利用率、负载、核数量等信息）、获取监控信息的间隔、以及基于事件的信息监控等方式；对于平台中每一个主机Host,可以设置一到多个数据源DS，数据源可以包含一到多个Sensorx对象，DS可以动态添加/删除Sensorx，同时DS保留监控数据的元信息以便监控信息接收服务对数据进行解析（元信息数据以云平台中各数据源所在Host为单位，以分布式Hash策略进行快速读写）；SS对数据源所收集到的监控数据进行编码、转换、传输，以最大化网络利用，SS以云平台中主机为单位，一个Host可以配置一个SS，SS可以定义基于TCP、UDP、组播、消息发布/订阅等传输模式。
数据通道子***TCS：为了简化数据接收处理，提高各子***处理数据的独立性，依据数据不同的用途对其进行分类，由不同的通道进行传输，本监控框架对信息分为3类通道，分别为数据通道DdC、控制通道CdC、以及元数据通道MdC，其中：
（1）DdC为监控数据传输通道；
（2）CdC为控制数据传输通道，控制数据包括：监控***中Sensorx的生命周期，DS生命周期管理，以及Sensorx和DS属性设置、Sensorx和DS的动态添加/删除。
（3）MdC为监控元信息（如采集属性格式、数据包格式描述信息等）的传输通道，通过元信息可以快速解析监控数据的具体定义。
数据接收子***RS:接受来自DdC和MDC通道数据信息，对来自DdC通道的数据进行解码，同时对平台上层UI提供监控数据响应接口。
控制服务子***CS：接受平台管理后台发送的监控设置策略，获取DdC通道数据以进行云平台自动化策略调整，通过MDC通道设置DS、Sensorx属性信息。
前述监控架构的高度抽象，用户可根据云平台环境自定义监控***实现，具有对原有云平台管理***非入侵性，保持***的可扩展性和兼容性。监控***架构高度抽象，分别对采集数据的各组件、监控数据发送/接收、控制通道进行高度抽象，如获取监控信息由多个传感器Sensorx和多个DS组成，其中Sensorx和DS属性可灵活设置。基于此框架的云平台监控***可动态添加/删除监控信息、动态设置监控策略，提供云平台管理***自动化运维所需基础监控数据。可动态设置监控数据的间隔，可获取基于事件触发的监控数据。
参看图2所述流程，在基于该框架进行云平台监控模块开发时，需完成以下步骤：
1、确定好平台所需监控的资源对象，如虚拟资源（网络、存储、计算），平台主机管理节点，并确定对这些资源所需监控的属性。
2、对每类资源定义一个传感器对象(实现传感器接口)。
3、对平台中每一台主机定义一个数据源对象（实现数据源接口），并把该主机***内所有所需监控的资源对应的传感器对象加入到数据源中。
4、部署一个控制服务（由框架提供，需实现控制服务接口），由云平台根据业务需求，生成自己的控制策略，包括对传感器/数据源生命周期管理（启动、关闭、添加、删除等），传感器采集策略（基于事件触发、基于时间间隔等），并设置监控数据传输方式（TCP、UDP、组播、消息订阅/发布等方式）
5、部署一个/多个接收服务（由框架提供，需实现接受服务接口），设置接收策略（针对云平台管理***中不同后台组件对数据的接收要求，只接收策略相关的数据）
6、实现监控***与云平台后台的web service服务，云管理***后台根据云平台监控需求通过web service向监控***请求数据，并以UI形式呈现给用户。
采用高度抽象的架构设计，形成一种通用的设计接口，其设计方式如下描述：
（1）对每一个被监控的资源定义其可获取的属性信息，并由实现一个sensorx接口，其属性信息以（index,name,type）方式进行描述，如(0,cores,I)—“第1个属性名字为核数，类型为整型”，一个sensorx接口实现可以自定义多个采集属性；在本技术方案中假设存在3个sensorx实现接口（sensor1-sensor3）；
（2）对每一台待监控的主机，实现其数据源DS接口，其内部根据平台所关心的监控资源可实现多个sensorx接口，每个数据源包含本机所需要获取的所有采集属性信息（这些属性在本文中等同于元数据信息）。在本技术方案中假设存在2个待监控的数据源DS1,DS2.
（3）对于每一个DS对象实现，若不属于同一台主机，定义数据发送服务SS1,SS2，发送服务将基于特定监控事件发生或者基于特点间隔获取监控值。
（4）通过控制服务CS，设置DS以及Sensorx增加/删除，设置获取DS下各Sensorx测量值的间隔，以及基于特定事件触发的响应。
（5）若DS属于活动状态，而且各sensorx已经开启运行，由数据接收服务模块从数据通道DcD接收监控信息，并解码发送给云管理***后端。
并且，对监控数据进行分类，特别是对监控元数据采取分布式hash的方式存储在各个数据源。
如图3所示，是本发明通讯交互架构图。
如图4所示，为本发明的传感器接口实现，传感器接口实现时，通过实现接口，来配置各个实现类的采集属性信息，并生成传感器对象。
如图5所示，为本发明的数据源接口实现，数据源接口实现时，可默认添加监控对象，也可通过控制服务在***初始化时动态添加。
如图6所示，为本发明的控制子***控制流程，图中描述了增加I/O监控流程：
（1）生成I/O监控传感器对象
（2）调用控制子***的添加控制接口，并新增传感器，调用发送服务。
（3）采集服务进程异步监听控制通道事件，并接受控制请求，判断控制请。求合法性，并发送到与数据源通讯的控制队列中。
（4）数据源通过队列接收增加传感器采集信息，并更新采集服务。如图7所示，为本发明的信息采集/接收流程；
（1）云平台中各节点根据其传感器采集信息列表，获取各监控属性的测量值，并发送到采集队列。
（2）采集服务异步监听采集队列，对采集到的数据进行编码、过滤，并发送到数据子通道。
（3）管理平台的后台监控采集子***通过采集通道接收报文，并根据查询其元信息，以解码数据报文（注：若元信息无法解析该报文，需通过元数据通道向节点请求报文的解析元信息）。
（4）管理控制界面根据监控信息，以不同形式UI呈现。如图8所示，为采集配置过程，传感器与监测值数据关系描述。
(1)通过配置好传感器及各采集属性对应的采集属性值（如IO采集，其属性值可配置DISK IO Read、DISK IO Write等）。
(2)采集单元通过各个属性值，可以获取到各个监测值。
(3)采集单元重新把监测值封装成一个一个独立的采集属性，并更具用户定制的采集需求，对一个或多个采集属性进行数据封装/传输。
如图9所示，为批采集数据组织描述：
不同平台对采集***要求不一样，有些采集单个的测量值，有些采集多个测量值。在采集多个测量值时，本框架按以下原则处理：
（1）用户定义传感器采集ID，该ID组由多个采集属性组成。
（2）采集模块会下发各个采集属性的采集任务，并收集返回的监测数据。
（3）对各个数据判断其采集ID，对属于同一ID的采集属性进行编码/发送。
如图10所示，描述了基于框架支持的采集机制，本框架对同步以及异步的采集机制描述如下：
（1）初始化采集线程，包括线程上下文加载，配置加载，并从采集工厂产生一个采集服务实例。
（2）判断当前是否有需要采集的任务，任务分两种即：按时间间隔以及事件监听方式，时间型采集任务按照平台下发的时间间隔进行调度传感器进行数据采集；事件监听型号采集任务依据管理端注册的事件类别进行采集，仅当时间发生时，才触发传感器获取事件相关监测值。
（3）如果任务时间到或事件发生，采集数据并验证数据的合法性，数据是否满足传感器属性要求，若否，则过滤，重新采集。
（4）采集完成并放入阻塞队列，交由采集子***处理。
如图11所示，描述本框架如何与云计算平台结合，完成基于特定应用监控开发：
（1）本监控框架可提供采集服务、控制服务，各服务以轻量级Webservice（如：Axis2/java、Apache CXF,JAX-RS,JAX-WS等）进行封装。
（2）管理平台的业务控制逻辑部分，需增加业务监控子模块（如虚拟机运行的监控情况，用户操作行为监控等），通过调用监控管理服务访问点获取WSDL服务接口描述，并根据WSDL进行服务调用，获取相关监测信息
（3）在监控子模块开发设计过程中，应分离监控的控制部分和采集部分，以提高***的动态可扩展性。
本发明中，传感器属性数据设计如表1所示：
表1传感器属性结构
| 属性序号 | Char |
| 属性名 | string |
| 属性类型 | int |
| 属性单位 | enum |
多个采集属性以链表形式进行保存,属性单位以字节型进行压缩表示，如(int,’I’),(char,’c’),(List,’l’)等。
监控数据包设计如表2所示：
表2监控数据包结构
| 传感器ID | int |
| 服务ID | int |
| 传感器组ID | int |
| 时间戳 | date |
| 最近上次采集时间差 | lnt |
| 采集序号 | long |
| 传感器类型 | string |
| 传感器采集值集合 | List |
一次采集服务可能涉及到多次采集，每次采集过程需要一到多个传感器采集数据组成。
编码流程：传输数据包中涉及到的数据单位，均以单字节方式表示，对数据信息和数据头信息（即元数据信息）进行分割，以避免数据头信息重复传输，数据包中不包括监控属性信息，监控属性信息通过元数据通道传输，以最大化网络利用率（监控属性信息不是每次都必须传输，如监控数据重复获取）。
解码流程：数据被接收子***接收数据包后，还无法对数据进行解码，需要元数据信息来解析数据包对应具体的传感器属性信息，元数据信息由接收子***进行缓存，采用享元方式进行设计，每次收到数据包后，先从当前享元库查询，若当前不存在该元数据或元数据缓存被覆盖，则通过分布式Hash方式进行元数据请求，所有元数据信息可由数据源所在主机+传感器属性唯一确定。
Claims (7)
1.一种云平台监控架构，其特征在于：
包括数据采集/发送子***、数据接收子***、数据通道子***、控制服务子***；
所述的数据采集/发送子***，对所有待监控资源，由一个传感器进行信息获取，传感器可以设置其获取资源属性、获取监控信息的间隔、以及基于事件的信息监控等方式；对于平台中每一个主机，可以设置一到多个数据源，数据源可以包含一到多个传感器对象，数据源可以动态添加/删除传感器，同时数据源保留监控数据的元信息以便监控信息接收服务对数据进行解析；对数据源所收集到的监控数据进行编码、转换、传输；
所述的数据通道子***，依据数据不同的用途对其进行分类，由不同的通道进行传输；
所述的数据接收子***，接受来自数据通道子***的通道数据信息，对通道的数据进行解码，同时对平台上层UI提供监控数据响应接口；
所述的控制服务子***，接受平台管理后台发送的监控设置策略，获取通道数据以进行云平台自动化策略调整，通过数据通道子***设置数据源、传感器属性信息。
2.根据权利要求1所述的云平台监控架构，其特征在于：以云平台中主机为单位，一个主机可以配置一个数据采集/发送子***，数据采集/发送子***可以定义基于TCP、UDP、组播、消息发布/订阅等传输模式。
3.根据权利要求1或2所述的云平台监控架构，其特征在于：数据通道子***对信息分为3类通道，分别为数据通道DdC、控制通道CdC、以及元数据通道MdC，其中：
（1）DdC为监控数据传输通道；
（2）CdC为控制数据传输通道，控制数据包括：监控***中传感器的生命周期，数据源生命周期管理，以及传感器和数据源属性设置、传感器和数据源的动态添加/删除；
（3）MdC为监控元信息（如采集属性格式、数据包格式描述信息等）的传输通道，通过元信息可以快速解析监控数据的具体定义。
4.根据权利要求3所述的云平台监控架构，其特征在于：所述的数据接收子***接受来自DdC和MDC通道数据信息，对来自DdC通道的数据进行解码。
5.一种权利要求1所述的云平台监控架构的监控实现方法，其特征在于：
确定好平台所需监控的资源对象，如虚拟资源网络、存储、计算，平台主机管理节点，并确定对这些资源所需监控的属性；
对每类资源定义一个传感器对象；
对平台中每一台主机定义一个数据源对象，并把该主机***内所有所需监控的资源对应的传感器对象加入到数据源中；
部署一个控制服务，由云平台根据业务需求，生成自己的控制策略，包括对传感器/数据源的启动、关闭、添加、删除等生命周期管理，传感器的基于事件触发、基于时间间隔等采集策略，并设置监控数据传输方式；
部署一个/多个接收服务，设置接收策略，针对云平台管理***中不同后台组件对数据的接收要求，只接收策略相关的数据；
实现监控***与云平台后台的web service服务，云管理***后台根据云平台监控需求通过web service向监控***请求数据，并以UI形式呈现给用户。
6.根据权利要求5所述的监控实现方法，其特征在于：
对每一个被监控的资源定义其可获取的属性信息，并实现一个sensorx接口，其属性信息以（index,name,type）方式进行描述，一个sensorx接口实现可以自定义多个采集属性；假设存在3个sensorx实现接口（sensor1-sensor3）；
对每一台待监控的主机，实现其数据源DS接口，其内部根据平台所关心的监控资源可实现多个sensorx接口，每个数据源包含本机所需要获取的所有采集属性信息,这些属性在本文中等同于元数据信息；假设存在2个待监控的数据源DS1、DS2；
对于每一个DS对象实现，若不属于同一台主机，定义数据发送服务SS1,SS2，发送服务将基于特定监控事件发生或者基于特点间隔获取监控值；
通过控制服务CS，设置DS以及Sensorx增加/删除，设置获取DS下各Sensorx测量值的间隔，以及基于特定事件触发的响应；
若DS属于活动状态，而且各sensorx已经开启运行，由数据接收服务模块从数据通道接收监控信息，并解码发送给云管理***后端。
7.根据权利要求5或6所述的监控实现方法，其特征在于：对监控数据进行分类，对监控元数据采取分布式hash的方式存储在各个数据源。
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