CN104395889A - 使用边缘数据中心的应用增强 - Google Patents

Abstract

管理服务接收请云计算环境主存应用的请求，并使用边缘服务器来改善该应用的性能。响应于原始请求，管理服务分配该应用在原始数据中心上运行，通过评估由应用代码作者或提供方指定的应用属性中的至少一个或应用性能来评估该应用，并响应于评估该应用使用边缘服务器来改善该应用的性能。例如，应用代码的一部分可被卸载为在边缘数据中心上运行，应用数据的一部分可被高速缓存在边缘数据中心处，或边缘服务器可向该应用添加功能。

Description

使用边缘数据中心的应用增强

背景

“云计算”是用于允许对可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储、应用和服务)的共享池的普遍、方便、按需网络访问的模型。可配置计算资源的共享池可经由虚拟化而被快速地供应，并可利用低管理努力或服务提供商交互来释放，并随后相应被缩放。云计算模型可由各种特性(如按需自服务、广泛网络访问、资源池、快速灵活性、测量的服务等)、服务模型(如软件即服务(“SaaS”)、平台即服务(“PaaS”)、基础结构即服务(“IaaS”))以及部署模型(如私有云、社区云、公共云、混合云等)组成。实现云计算模型的环境通常被称为云计算环境。

云计算环境可包括多个数据中心，每个数据中心都具有计算资源，诸如处理功率、存储器、存储、和带宽等。这些数据中心中的一些较大，并可被称为原始数据中心。原始数据中心可分布在全球。云计算环境还可具有同样分布在全球的较大数目的较小数据中心，其被称为“边缘数据中心”。一般来说，对于给定的网络位置，与原始数据中心相比，客户端实体(例如，客户端计算***或其用户)通常在地理上与边缘数据中心要近得多，并且从网络的角度看(在较少等待时间方面)也与边缘数据中心更近。

简要概述

本文中的至少一个实施例涉及使用边缘数据中心的云计算环境的改善的性能。云计算环境包括较大的原始数据中心，和较小但较多数目的边缘数据中心。管理服务接收请云计算环境主存各应用的请求。作为响应，管理服务分配该应用在原始数据中心上运行，通过评估由与该应用相对应的应用代码的提供方所指定的至少一个应用属性或评估该应用的运行时性能来评估该应用，以及响应于评估该应用，使用边缘服务器来改善该应用的性能。仅作为示例，应用代码的一部分可被卸载以在边缘数据中心上运行，应用数据的一部分可被高速缓存在该边缘数据中心处，和/或边缘服务器可向该应用添加功能。

本概述不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

为了描述能够获得上述和其它优点和特征的方式，各实施例的更具体的描述将通过参考各附图来呈现。可以理解，这些附图只描绘了示例实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图并利用附加特征和细节来描述和解释各实施例，在附图中：

图1示出了可采用本文中描述的一些实施例的计算***；

图2抽象地示出了本文中描述的原理可起作用并且包括多个服务和多个数据中心的云计算环境；

图3示出了用于增强在云计算环境中操作的应用的性能的方法的流程图；

图4抽象地示出了请云计算环境主存应用的请求；

图5示出了其中边缘数据中心在客户端实体和在原始数据中心上运行的应用之间作为中介的环境。

图6示出了在其中应用代码被从原始数据中心卸载到边缘数据中心以增强应用的性能的环境；

图7示出了在其中应用数据被边缘数据中心进行高速缓存以增强在原始数据中心上运行的应用的性能的环境；

图8示出了在其中原始服务器上的应用的性能被边缘数据中心上的组件增强的环境；以及

图9示出了其中有用于改善客户端实体的应用的性能的三层或更多层数据中心的环境。

详细描述

根据本文中描述的实施例，管理服务接收请云计算环境主存各应用的请求。作为响应，管理服务分配该应用在原始数据中心上运行，通过评估由与该应用相对应的应用代码的提供方所指定的至少一个应用属性或评估该应用的运行时性能来评估该应用，以及响应于评估该应用，使用边缘服务器来改善该应用的性能。仅作为示例，应用代码的一部分可被卸载以在边缘数据中心上运行，应用数据的一部分可被高速缓存在该边缘数据中心处，或边缘服务器可向该应用添加功能。首先，将参考图1来描述关于计算***的一些引导性讨论。随后，管理服务的各实施例将参考图2至9来描述。

计算***现在越来越多地采取多种多样的形式。例如，计算***可以是手持式设备、电器、膝上型计算机、台式计算机、大型机、分布式计算***或甚至常规上不被认为是计算***的设备。在本说明书以及权利要求书中，术语“计算***”被广义地定义为包括任何设备或***(或其组合)，该设备或***包含至少一个物理有形的处理器以及其上能含有可由处理器执行的计算机可执行指令的物理有形的存储器。存储器可以采取任何形式，并可以取决于计算***的性质和形式。计算***可以分布在网络环境中，并可包括多个组分计算***。

如图1所示，在其最基本的配置中，计算***100通常包括至少一个处理单元102和存储器104。存储器104可以是物理***存储器，该物理***存储器可以是易失性、非易失性、或两者的某种组合。术语“存储器”在此也可用来指诸如物理存储介质等非易失性大容量存储。如果计算***是分布式的，则处理、存储器和/或存储能力也可以是分布式的。如此处所使用的那样，术语“模块”或“组件”可以指在计算***上执行的软件对象或例程。此处所描述的不同组件、模块、引擎，以及服务可以实现为在计算***上执行的对象或进程(例如，作为分开的线程)。

在随后的描述中，参考由一个或多个计算***执行的动作描述了各实施例。如果这样的动作是以软件实现的，则执行动作的相关联计算***的一个或多个处理器响应于已经执行了计算机可执行指令来引导计算***的操作。这样的操作的示例涉及对数据的操纵。计算机可执行指令(以及***纵的数据)可被存储在计算***100的存储器104中。计算***100还可包含允许计算***100例如通过网络110与其他消息处理器通信的通信信道108。

这里描述的各实施例可包括或利用专用或通用计算机，该专用或通用计算机包括诸如例如一个或多个处理器和***存储器等计算机硬件，如以下更详细讨论的。这里描述的各实施例还包括用于承载或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理和其他计算机可读介质。这样的计算机可读介质可以是可由通用或专用计算机***访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是物理存储介质。承载计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，作为示例而非限制，本发明的各实施例可包括至少两种明显不同种类的计算机可读介质：计算机存储介质和传输介质。

计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或可用于存储计算机可执行指令或数据结构形式的所需程序代码装置且可由通用或专用计算机访问的任何其他介质。

“网络”被定义为使得电子数据能够在计算机***和/或模块和/或其它电子设备之间传输的一个或多个数据链路。当信息通过网络或另一个通信连接(硬连线、无线、或者硬连线或无线的组合)传输或提供给计算机时，该计算机将该连接适当地视为传输介质。传输介质可包括可用于携带计算机可执行指令或数据结构形式的所需程序代码装置且可由通用或专用计算机访问的网络和/或数据链路。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

此外，在到达各种计算机***组件之后，计算机可执行指令或数据结构形式的程序代码装置可从传输介质自动转移到计算机存储介质(或者相反)。例如，通过网络或数据链路接收到的计算机可执行指令或数据结构可被缓存在网络接口模块(例如，“NIC”)内的RAM中，然后最终被传输到计算机***RAM和/或计算机***处的较不易失性的计算机存储介质。因而，应当理解，计算机存储介质可被包括在还利用(或甚至主要利用)传输介质的计算机***组件中。

计算机可执行指令例如包括，当在处理器处执行时使通用计算机、专用计算机、或专用处理设备执行某一功能或某组功能的指令和数据。计算机可执行指令例如可以是二进制代码、诸如汇编语言之类的中间格式指令或者甚至是源代码。尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述特征或动作。更具体而言，上述特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开的。

本领域的技术人员将理解，本发明可以在具有许多类型的计算机***配置的网络计算环境中实践，这些计算机***配置包括个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持式设备、多处理器***、基于微处理器的或可编程消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、寻呼机、路由器、交换机等等。本发明也可在其中通过网络链接(或者通过硬连线数据链路、无线数据链路，或者通过硬连线和无线数据链路的组合)的本地和远程计算机***两者都执行任务的分布式***环境中实施。在分布式***环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备二者中。

图2抽象地示出了在其中可采用本文中描述的原理的环境200。环境200包括使用接口202与云计算环境210交互的多个客户端201。环境200被示为具有三个客户端201A、201B和201C，但省略号201D表示本文中描述的原理并不受限于通过接口202与云计算环境210进行交互的客户端的数目。云计算环境210可按需向客户端201提供服务，并由此从云计算环境210接收服务的客户端201的数目可随计算机改变。

每一客户端201可例如被结构化成如以上针对图1的计算***100所描述的那样。替换地或另外地，客户端可以是通过接口202与云计算环境210进行交互的应用或其他软件模块。接口202可以是按以下方式定义的应用程序接口：即能够使用该应用程序接口的任何计算***或软件都可与云计算环境210进行通信。

云计算环境可以是分布式的，并且甚至可以分布在世界各地，和/或具有跨多个组织拥有的组件。在该描述和下面的权利要求书中，“云计算”被定义为用于允许对可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储、应用和服务)的共享池的按需网络访问的模型。“云计算”的定义不限于可从这样的模型(在被合适地部署时)中获得的任何其他多个优点。

例如，云计算机当前被用于市场，以便提供对可配置计算资源的共享池的普遍存在且方便的按需访问。此外，可配置计算资源的共享池可经由虚拟化而被快速地供应，并可利用低管理努力或服务提供商干预来发布，并随后因此被缩放。

云计算模型可由各种特性组成，诸如按需自服务、广泛网络访问、资源池、快速灵活性、测定的服务等。云计算模型还可形成各种服务模型，诸如例如软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)以及基础结构即服务(IaaS)。云计算模型还可以使用不同的部署模型来部署，诸如私有云、社区云、公共云和混合云等。在该描述和权利要求书中，“云计算环境”是其中采用了云计算的环境。

***210包括多个数据中心211，每个数据中心都包括相应的计算资源，诸如处理、存储器、存储、和带宽等。数据中心211包括较大的原始数据中心211A、211B和211C，但省略号211D表示不存在关于在数据中心分组211内的原始数据中心的数目的限制。同样，数据中心211包括较小的边缘数据中心211a到211i，但省略号211j表示不存在关于在数据中心分组211内的原始数据中心的数目的限制。数据中心211中的每一个可包括或许非常大量的主机计算***，这些主机计算***可各自被结构化为如以上针对图1的计算***100所描述的。

数据中心211可地理地分布，并且如果云计算环境200横跨地球的话，或许甚至分布在整个世界。如与边缘数据中心211a到211j相比，原始数据中心211A到211D具有更多的计算资源，并因此更昂贵。因此，在云计算环境200的整个覆盖上分布有较少数目的原始数据中心。边缘数据中心211具有较少的计算资源，并因此较不昂贵。因此，在云计算环境200的整个覆盖上分布有较大数目的边缘数据中心。因此，对于大多数客户端201来说，与原始数据中心相比，客户端实体(例如，客户端机器本身或其用户)更可能在地理上与边缘数据中心更接近，并且从网络的角度(与等待时间有关)来看也与边缘数据中心更接近。

云计算环境200还包括服务212。在示出的示例中，服务200包括五个不同的服务212A、212B、212C、212D和212E，但是省略号212F表示本文中描述的原理并不受限于在***210中的服务的数目。服务协调***213与数据中心211和服务212进行通信，以由此提供客户端201所请求的服务以及可作为所请求的服务的先决条件的其他服务(诸如认证、和计费等)。

服务212之一(例如，服务212A)可以是管理服务，该管理服务在以下进一步详细描述，并且用于以增强云计算环境中的应用的性能的方式来部署并操作该应用。图3示出了用于增强在云计算环境中操作的应用的性能的方法300的流程图。由于方法300可由图2的管理服务212A来执行，因此现将参考图2的云计算环境200来描述方法300。

方法300是响应于接收到请云计算环境主存应用的请求(动作301)而执行的。该请求可伴随有应用代码本身以及对该应用与其组成组件的结构和依赖关系的描述。例如，图4将请求400示为抽象地包括应用代码410，该应用代码410包括组成组件411A、411B、411C和411D。请求400还包括描述这些组成组件以及应用代码410和这些组成组件的依赖关系的规范420。规范420还可包括由应用代码410的作者或提供方声明的该应用的特性或属性。这些特性或属性可包括关于所期望的配置或部署或者作者或提供方相信有利的配置或部署的提示。例如，参考图2，将参考此后被称为“参考示例”的示例，在该示例中，客户端201A(经由接口202和服务协调***213)向管理服务212A发出使云计算环境210主存应用(诸如应用410)的请求(诸如请求400)。不需要一次将请求400全部都传递至管理服务212A，而可通过若干次不同的通信来传递。

管理服务随后通过分配该应用在原始数据中心上运行来作出响应(动作302)。例如，在该参考示例中，假设管理服务212A通过分配该应用在原始数据中心211A上运行来对来自客户端201A的请求作出响应。图5抽象地示出了在其中应用410(及其组成组件)被分配为在原始数据中心501(在该参考示例中为原始数据中心211A)上运行的环境500。为了实现该环境500，原始数据中心501通过信道511与边缘数据中心502进行通信。边缘数据中心502通过另一信道512与客户端实体503进行通信。客户端实体503包括客户端机器503A(例如，在该参考示例中为客户端201A)和/或其用户503B。

回到图3，管理服务随后通过评估由应用代码提供方(其可包括该应用代码的供应链中的范围从应用代码作者到将应用代码提供给管理服务的实体的个体或实体)所指定的应用属性或特性中的至少一个来评估该应用(动作303)。管理服务还可评估该应用的运行时性能。例如，管理服务212A可执行对应用410的静态分析，和/或审阅规范420以标识该应用的属性，诸如依赖关系、和条件分支等。对应用410的分析还可包括当应用410在原始数据中心501(例如，在参考示例中为原始数据中心211A)上运行时执行对它的动态分析。管理服务还可按利用一个或多个边缘数据中心的原始配置(例如，默认部署配置)来部署该应用，并随后测量经部署的配置的属性。例如，管理服务212A可评估原始数据中心501、边缘数据中心502和应用410的客户端实体503之间的信道属性。这些信道属性可包括：在一对实体之间发送的消息的等待时间；分组损失率；或可实现的吞吐量或拥塞窗口。管理服务212A可替换地或另选地评估原始数据中心501和边缘数据中心502的处理性能。

回到图3，响应于评估该应用，管理服务随后使用边缘数据中心(动作304)来改善该应用的性能。例如，在参考示例中，假设应用410在原始数据中心211A上运行。还假设管理服务212A确定应用410性能可通过使用边缘服务器211e来增强。因此，参考图5，边缘数据服务器502在该参考示例中表示边缘服务器211e的示例。现将参考图6到图8来描述可如何使用边缘数据服务器502来增强在原始数据服务器501上运行的应用510的性能的示例。

图6示出了环境600，除了应用410的组件411D在边缘数据中心502处操作，而非在原始数据中心501处操作之外，该环境600与图5中的环境500类似。响应于对应用410的评估，管理服务212A确定：与原始数据中心501相比，如果组件411D在边缘数据中心502上运行，应用410可执行地更好。例如，或许在评估期间，管理服务212A注意到有许多数据在客户端实体503和组件411D之间传递，而有相对少的数据在组件411D和应用410的剩余部分之间传递。进一步假设管理服务212A注意到了组件410A到410C对处理和存储能力有多得多的需求。在这种情况下，如果信道512对于与客户端实体503进行通信而言更不昂贵且更高效，并且原始数据中心501有多得多的处理和存储资源可用，则管理服务212A可通过将组件411D卸载到边缘数据中心502来显著地改善应用410的性能。

图7示出了环境700，除了应用数据702存在于边缘数据中心502处的高速缓存701内以外，环境700与图5的环境500类似。此处，边缘数据中心502用作对于应用数据702的高速缓存。例如，假设否则将存在于原始数据中心501上的应用数据被频繁地发送到客户端实体503。在那种情况下，应用数据可被保持在该应用数据可被更高效地分派给客户端实体503的边缘数据服务器502处。替换地或另选地，假设否则将存在于客户端实体503上的应用数据被频繁地发送到原始数据中心501。在那种情况下，该应用数据可被保持在应用数据可被更高效地分派给原始数据中心502的边缘数据服务器502处。因此，如图6和图7所示，应用410的性能可通过将应用代码和/或应用数据卸载到边缘数据中心502来增强。

图8示出了环境800，除了增强组件801在边缘数据中心502上操作外，环境800与图5的环境500类似。该增强组件801是从客户端实体503的角度来看为应用410的功能的增值的可执行代码。这些附加功能的示例可以是1)协议转换，2)压缩功能，3)加密功能，4)认证功能，5)负载平衡功能，以及执行从客户端实体503的角度来看增强应用410的功能的附加功能的任何其他功能。此后将描述这五个附加功能的示例中的每一个。

在协议转换中，应用410能够通过使用第一组协议的信道511来对接，而客户端503A能够通过使用第二组协议的信道512来对接。如果客户端实体503通过使用第二组协议之一(其并不也在第一组协议中)的信道512进行通信，组件801对协议执行从信道512到第一组协议之一的协议转换，以供通过信道511与应用410进行通信。因此，组件801可执行协议转换，从而允许应用410与不能够与应用410直接对接的客户端实体503对接。

在压缩功能中，组件801提取通过信道511从应用410接收或通过信道512从客户端实体503接收的经压缩通信。替换地或另选地，组件408压缩通过信道511向应用410传送或通过信道512向客户端实体503传送的通信。因此，组件801可代表应用410或客户端实体503来执行压缩和/或提取。

在加密功能中，组件801对通过信道511从应用410接收或通过信道512从客户端实体503接收的通信进行解密。替换地或另选地，组件801对通过信道511向应用410传送或通过信道512向客户端实体503传送的通信进行加密。因此，组件801可代表应用410或客户端实体503来执行加密和/或解密。

在认证功能中，组件801向应用410认证客户端实体503或第三方，或向应用410的客户端实体503认证该应用或第三方。

在负载平衡功能中，组件801取决于原始数据服务器的工作负载来代替原始数据服务器处理与应用相关联的应用请求。例如，如果应用请求通常将由原始数据服务器211A来处理，但那个原始数据服务器很忙，则边缘数据服务器502可将那个应用请求路由到另一原始数据服务器或另一边缘数据服务器。

图5到图8示出了其中有涉及执行或增强应用的性能的两层数据中心(即较大的原始数据中心501和较小的边缘数据502)的示例。然而，图9示出本文中描述的较宽的原理不限于两层数据中心结构，但可适用于任何n层数据中心结构，其中“n”是也可能大于2的整数。

例如，图9示出了环境900，该环境900包括原始数据中心910(i)、第二层数据中心910(ii)、一直到第“n”层数据中心910(n)，在第二层数据中心910(ii)和第“n”层数据中心910(n)之间可存在零个或更多个中间数据中心。第“n”层数据中心910(n)可被认为是边缘数据中心，因为它与客户端实体503对接。原始数据中心910(i)主存应用410，而管理组件向数据中心910(ii)到910(n)卸载代码和/或应用数据，和/或用在数据中心910(ii)到910(n)上运行的组件来增强应用410的功能。

原始数据中心910(i)使用信道911(i)与第二层数据中心910(ii)进行通信。第二层数据中心910(ii)通过信道911(ii)与下一层数据中心(在“n”等于三的情况下为数据中心910(n)或在“n”大于三的情况下为数据中心910(iii)(未示出))进行通信。该过程继续，直到第“n”层数据中心910(n)通过信道911(n-1)与前一层数据中心(在“n”等于三的情况下为数据中心910(ii)，或在“n”大于三的情况下为数据中心910(n-1)(未示出))进行通信。在数学上陈述为数据中心910(k)通过信道911(k)与下一层数据中心910(k+1)进行通信，其中“k”是从1到n-1的任何整数(包括性的)。第“n”层数据中心910(n)通过信道911(n)与客户端实体503进行通信。在这个示例中，数据中心从原始数据中心910(i)到边缘数据中心910(n)逐渐变得越来越小。

因此，管理服务被描述为在云计算环境中操作，该云计算环境允许应用被原始数据中心主存，同时使用较高层或边缘数据中心来改善应用的性能。

本发明可具体化为其它具体形式而不背离其精神或本质特征。所描述的实施例在所有方面都应被认为仅是说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而非前述描述指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的所有改变应被权利要求书的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种云计算环境(200)，包括：

多个数据中心(211)，所述多个数据中心包括至少一个原始数据中心(211A、211B、211C)和至少一个边缘数据中心(211a到211i)；以及

管理服务(212A)，所述管理服务被配置成响应于接收到(301)请所述云计算环境主存应用(410)的请求(400)而执行以下：

分配(302)所述应用在所述多个数据中心中的原始数据中心上运行；

通过评估由与所述应用相对应的应用代码的提供方指定的至少一个应用属性或评估所述应用的运行时性能来评估(303)所述应用；

响应于评估所述应用，使用(304)所述多个数据中心中的边缘服务器来改善所述应用的性能。

2.如权利要求1所述的云计算环境，其特征在于，使用边缘服务器来改善所述应用的性能包括分配与所述应用相对应的一部分代码在所述边缘数据中心上运行。

3.如权利要求1所述的云计算环境，其特征在于，使用边缘服务器来改善所述应用的性能包括使得至少一部分应用数据被高速缓存在所述边缘数据中心处。

4.如权利要求1所述的云计算环境，其特征在于，使用边缘服务器来改善所述应用的性能包括导致所述边缘数据中心向所述应用添加功能。

5.如权利要求4所述的云计算环境，其特征在于，所述边缘数据中心所添加的功能是客户端计算***和在所述原始数据中心上运行的应用之间的协议转换。

6.如权利要求4所述的云计算环境，其特征在于，所述边缘数据中心所添加的功能是压缩功能，在所述压缩功能中，所述边缘数据中心提取从所述应用或所述应用的客户端实体中的至少一个处接收到的经压缩通信，并且所述边缘数据中心压缩向所述应用或所述应用的客户端实体中的至少一个传送的通信。

7.如权利要求4所述的云计算环境，其特征在于，所述边缘数据中心所添加的功能是加密功能，在所述加密功能中，所述边缘数据中心对从所述应用或所述应用的客户端实体中的至少一个处接收到的通信进行解密，并且所述边缘数据中心对向所述应用或所述应用的客户端实体中的至少一个传送的通信进行加密。

8.如权利要求4所述的云计算环境，其特征在于，所述边缘数据中心所添加的功能是认证功能，在所述认证功能中，所述边缘数据中心代表所述应用认证所述应用的客户端实体或第三方中的至少一个，或者所述数据中心代表所述应用的所述客户端实体认证所述应用或第三方。

9.如权利要求1所述的云计算环境，其特征在于，所述云计算环境中的边缘数据中心的数目比所述云计算环境中的原始数据中心的数目要大。

10.在包括多个数据中心(211)的云计算环境(200)中，一种供计算机实现的服务(212A)在原始数据中心(211A、211B、211C)和边缘数据中心(211a到211i)之间分配应用(410)的方法(300)，所述方法包括：

响应于接收到请所述云计算环境主存应用(410)的请求(400)，分配(302)所述应用在所述多个数据中心中的原始数据中心上运行；

通过评估由与所述应用相对应的应用代码的提供方指定的至少一个应用属性或评估所述应用的运行时性能来评估(303)所述应用；以及

响应于评估所述应用，使用(304)所述多个数据中心中的边缘服务器来改善所述应用的性能。