CN105141702A

CN105141702A - 一种基于模型的混合云构造方法

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Publication number: CN105141702A
Application number: CN201510610313.3A
Authority: CN
Inventors: 陈星�; 郭文忠; 兰兴土; 李隘鹏; 曾雪娥
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明涉及一种基于模型的混合云构造方法，通过模型同步中间件对统一模型到云资源模型的元素映射关系进行设定，使得所述统一模型上的管理操作自动转换为所述云资源模型上对应的管理操作，并作用到云平台的云资源上，完成模型间的同步关系；统一模型通过所述云平台共有资源类型以及管理功能进行描述；云资源模型用于屏蔽云平台管理接口异构性；模型同步中间件用于将统一模型映射到云资源模型。本发明所提出的一种基于模型的混合云构造方法，使管理程序可以建立在云计算平台统一模型的基础上，极大程度上降低了开发混合云管理***的难度和复杂度。

Description

一种基于模型的混合云构造方法

技术领域

本发明涉及云计算领域，特别是一种基于模型的混合云构造方法。

背景技术

随着云计算技术的普及，涌现出众多不同用途、不同类型的云计算平台。为了满足遗产***整合和动态资源扩展等需求，一些大型企业常常需要构造混合云来统一管理不同云平台中的计算和存储资源。然而，不同云计算平台的管理***存在差异，给混合云的构造带来极大的困难：

首先，云平台管理接口的异构性：不同云计算平台往往提供不同类型的管理接口，在功能名称、调用方法、输入参数、返回信息及管理效果等方面均存在差异，给管理***的开发带来了极大复杂度。

其次，云平台管理机制的异构性：不同云计算平台往往提供不同类型的管理机制，在资源分类、组织方式及***特性等方面均存在差异，给管理***的开发带来了极大难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模型的混合云构造方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于模型的混合云构造方法，通过一模型同步中间件对一统一模型到一云资源模型的元素映射关系进行设定，使得所述统一模型上的管理操作自动转换为所述云资源模型上对应的管理操作，并作用到云平台的云资源上，完成模型间的同步关系；所述统一模型通过所述云平台共有资源类型以及管理功能进行描述，并提供对异构云平台进行管理的统一视图；所述云资源模型用于屏蔽云平台管理接口异构性，并通过所述云平台中受管模块的功能信息以及所述云平台管理接口的调用方法进行描述；所述模型同步中间件用于将所述统一模型映射到所述云资源模型。

在本发明一实施例中，所述统一模型包括：对云平台使用者资源进行统一管理的使用者模型以及为云平台管理提供全局视图的管理员模型；

所述使用者模型的受管单元包括：描述使用者基本信息的使用者Account、描述项目基本信息以及所述云平台使用者资源分配情况的项目Project、表示虚拟机映像文件的虚拟机映像Image、表示虚拟机资源配置类型的资源配置类型ServerType、描述子网基本信息的网络子网Network、为虚拟机增加额外存储的磁盘卷Volume、描述虚拟机基本信息的虚拟机Server；所述主要受管单元均包含cloudName属性以及dataCenterId属性，分别表示该主要受管单元所属的云平台以及数据中心；

所述管理员模型的受管单元包括：数据中心DataCenter、为虚拟机提供运行环境以及描述虚拟化软件物理节点中计算资源信息的物理机ComputeNode、描述了映像文件操作***类型基本信息的公共虚拟机映像文件PublicImage、提供多种形式存储管理的虚拟机映像文件存储池ImageStore、虚拟机磁盘卷存储池VolumeStore以及描述云平台公共网络资源中公共IP资源的网络资源PublicNetwork。

在本发明一实施例中，通过采用代理机制生成所述云资源模型，并按照如下步骤实现：

步骤S11：描述所述云资源模型的体系结构；将云资源的受管单元描述为代理机制中的模型元素，并将受管单元的属性描述为所述模型元素对应的属性；

步骤S12：描述云平台双***的管理能力；通过将云平台运行***的管理API嵌入所述模型元素的属性中，在所述模型元素中描述属性的管理方法；

步骤S13：所述代理机制生成同步引擎，以支持所述云资源模型与所述云平台运行***的双向同步。

在本发明一实施例中，所述映射关系包括：模型元素间一对一映射关系、模型元素间多对一映射关系以及模型元素间一对多映射关系；

所述模型元素间一对一映射关系包括：所述统一模型中的一个元素与所述云资源模型中的一个元素相对应，所述统一模型中该元素的属性与所述云资源模型中元素的属性中相对应；

所述模型元素间多对一映射关系包括：所述统一模型中的两个或多个元素与所述云资源模型中的一个元素相对应，所述云资源模型中该元素的属性对应分布在所述统一模型中两个或多个元素的属性中；

所述模型元素间一对多映射关系包括：所述统一模型中的一个元素与所述云资源模型中的两个或多个元素对应，所述统一模型中该元素的属性与所述云资源模型中两个或多个元素的属性对应。

在本发明一实施例中，在所述映射关系的设定过程中，包括以下模型操作：Get操作、Set操作、List操作、Add操作以及Remove操作；

在设定所述模型元素间一对一映射关系过程中，所述统一模型中元素的Add操作、Remove操作或List操作对应转换为所述云资源模型中元素的Add操作、Remove操作或List操作，所述统一模型中该元素属性的Get操作或Set操作转换为所述云资源模型中对应元素属性的Get操作或Set操作；

在设定所述模型元素间多对一映射关系过程中，所述统一模型中的两个或多个元素的Add操作、Remove操作或List操作对应转换为所述云资源模型中元素的Add操作、Remove操作或List操作，所述统一模型中的两个或多个元素中每个元素属性的Get操作或Set操作分别转换为所述云资源模型中元素对应属性的Get操作或Set操作；

在设定所述模型元素间一对多映射关系过程中，所述统一模型中元素的Add操作或Remove操作对应转换为所述云资源模型中两个或多个元素中任一元素的Add操作或Remove操作；所述统一模型中元素属性的Get操作或Set操作对应转换为所述云资源模型中两个或多个元素中每个元素属性的Get操作或Set操作；所述统一模型中元素的List操作对应转换为所述云资源模型中两个或多个元素中每个元素的List操作。

在本发明一实施例中，采用XML文件形式对所述模型元素间一对一映射关系、所述模型元素间多对一映射关系以及所述模型元素间一对多映射关系中的模型操作进行描述。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：采用本发明所提出的一种基于模型的混合云构造方法，开发人员仅需要定义统一模型与云资源模型间的元素映射关系，任何统一模型上的管理操作就能够自动转换为云资源模型上对应的管理操作，并最终作用到云资源上。而且，开发人员能够面向统一模型进行管理程序的开发，而不用处理管理接口调用及底层数据交互等繁杂、琐碎的编程工作。有效地能够降低混合云管理***开发的难度和复杂度。

附图说明

图1为本发明一种基于模型的混合云构造方法的框架示意图。

图2为本发明一种基于模型的混合云构造方法中使用者模型的示意图。

图3为本发明一种基于模型的混合云构造方法中管理员模型的示意图。

图4为本发明一种基于模型的混合云构造方法中云资源模型与运行***的同步过程示意图。

图5为本发明一种基于模型的混合云构造方法中模型操作的映射规则示意图。

图6为本发明一种基于模型的混合云构造方法中模型操作描述示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提出一种基于模型的混合云构造方法，通过一模型同步中间件对一统一模型到一云资源模型的元素映射关系进行设定，使得所述统一模型上的管理操作自动转换为所述云资源模型上对应的管理操作，并作用到云平台的云资源上，完成模型间的同步关系。

如图1所示，所述统一模型通过所述云平台共有资源类型以及管理功能进行描述，并提供对异构云平台进行管理的统一视图；在本实施例中，统一模型是在云计算平台领域知识的基础上，对常见云平台共有的资源类型及管理功能进行描述，让管理员可以通过统一视图对异构云平台进行管理。

所述云资源模型用于屏蔽云平台管理接口异构性，并通过所述云平台中受管模块的功能信息以及所述云平台管理接口的调用方法进行描述；在本实施例中，云资源模型屏蔽云平台管理接口的异构性，管理员仅需要对云平台受管模块的功能信息和云平台管理接口的调用方法进行描述，就可以在模型层对云计算平台进行管理。

所述模型同步中间件用于将所述统一模型映射到所述云资源模型；在本实施例中，模型同步中间件实现统一模型到云资源模型的映射，屏蔽不同类型云平台的运行时软件体系结构模型的差异。

进一步的，在本实施例中，管理员仅需要对统一模型到云资源模型的元素映射关系进行定义，转换方法就能够自动生成相应的模型转换程序，以保障模型间的同步关系，让管理员可以面向云平台统一模型进行混合云管理程序开发。

混合云管理实际上是对不同类型的公有云服务或企业私有云进行协同管理。进一步的，在本实施例中，在云计算平台领域知识的基础上，提出一种云平台软件体系结构的统一模型，对常见云平台共有的资源类型及管理操作进行描述。如图2以及图3所示，所述统一模型包括：对云平台使用者资源进行统一管理的使用者模型以及为云平台管理提供全局视图的管理员模型；

使用者模型能够对云平台使用者所拥有的计算、存储、网络等资源进行统一管理，其资源分配的最小单元是虚拟机server，每个虚拟机都存在一个项目project中。如图2所示，所述使用者模型的受管单元包括：描述使用者基本信息的使用者Account、描述项目基本信息以及所述云平台使用者资源分配情况的项目Project、表示虚拟机映像文件的虚拟机映像Image、表示虚拟机资源配置类型的资源配置类型ServerType、描述子网基本信息的网络子网Network、为虚拟机增加额外存储的磁盘卷Volume、描述虚拟机基本信息的虚拟机Server。使用者Account包含该使用者所有关联项目的列表Projects。项目Project描述项目的基本信息，以及计算、存储、网络等资源的分配情况，允许多个使用者共享虚拟资源，因此，Project包含该项目所有关联使用者的列表ProjectAccounts。Image表示一个虚拟机映像文件，是虚拟机软件***的载体，Images则表示项目可以使用的虚拟机映像文件的集合。ServerType表示虚拟机资源配置类型，描述了CPU、内存、存储等资源配置信息，ServerTypes则表示项目可以使用的虚拟机资源配置类型的集合。Network表示网络子网，描述该子网的基本信息，并包含该子网拥有的所有公共IP地址的列表PublicIps；PublicIp表示可供外部网络访问的Ip地址，为网络子网中拥有该IP地址的虚拟机提供外部网络的访问入口。Volume表示磁盘卷，可为虚拟机增加额外的存储，Volumes则表示项目中所有磁盘卷的集合。Server表示虚拟机，描述虚拟机的映像文件imageId、资源配置等基本信息，其中，资源配置信息可以通过指定虚拟机配置类型serverTypeId或设置CPU、内存、磁盘等属性值两种方式进行描述；同时，Server还包含虚拟机所使用的虚拟网卡的列表Nics；Nic表示虚拟网卡，描述虚拟网卡的ip地址、mac地址，以及所在的网络子网等网络配置信息。

此外，在本实施例中，使用者模型的主要受管单元均包含cloudName属性以及dataCenterId属性，分别表示该主要受管单元所属的云平台以及数据中心。

管理员模型能够为云平台管理提供一个的全局视图，对计算、存储、网络等资源进行统一管理。在本实施例中所示，如图3所示，所述管理员模型的受管单元包括：数据中心DataCenter、为虚拟机提供运行环境以及描述虚拟化软件物理节点中计算资源信息的物理机ComputeNode、描述了映像文件操作***类型基本信息的公共虚拟机映像文件PublicImage、提供多种形式存储管理的虚拟机映像文件存储池ImageStore、虚拟机磁盘卷存储池VolumeStore、描述云平台公共网络资源中公共IP资源的网络资源PublicNetwork、以及项目Project和使用者Account等。如图3所示，CloudManagement是管理员模型的根元素，其包含：数据中心列表DataCenters、项目列表Projects和使用者列表Accounts；其中，Projects表示所有项目的集合，Accounts表示所有使用者的集合；在本实施例中，管理员模型中的项目以及使用者均与使用者模型中项目以及使用者的配置以及功能相同。DataCenter表示数据中心，包含物理机列表ComputeNodes、公共虚拟机映像文件列表PublicImages、公共虚拟机资源配置类型列表ServerTypes、映像文件存储池列表ImageStores、磁盘卷存储池列表VolumeStores、网络资源列表PublicNetworks。ComputeNode表示安装虚拟化软件的物理节点，为虚拟机提供运行环境，描述了物理节点的计算资源等信息。PublicImage表示公共虚拟机映像文件，可供所有项目使用，描述了映像文件的操作***类型等基本信息。ServerType表示公共虚拟机资源配置类型，可供所有项目使用，描述了虚拟机CPU、内存、磁盘等配置信息。ImageStore表示虚拟机映像文件的存储池提供了NFS、AmazonS3等多种形式的存储管理。VolumeStore则表示虚拟机磁盘卷的存储池，包含SCSI、FC-SAN等多种形式。PublicNetwork表示云平台拥有的公共网络资源，包含IP网段列表IpRanges，描述了可供使用的公共IP资源。与使用者模型类似，管理员模型的受管单元也包含cloudName和dataCenterId属性，分别指出该受管单元所属的云平台及数据中心。

为了使管理员能够通过模型读写实现***监控,云资源模型与云平台运行时***需要保持因果关联：***的任何运行时信息均将反映到云资源模型上，而云资源模型的任何变化也会作用到运行***上。

云平台管理接口的异构性给混合云管理***开发带来极大的复杂度,在本实施例中，采用代理机制进行云资源模型的构造,并通过云资源模型实现在模型层对单一的云计算平台进行管理。代理机制对目标***使用到的管理逻辑做统一的梳理，针对一些通用的应用场景做相应的开发，通过对管理接口的封装，为开发提供统一和简便的相关接口，并维护目标运行***与体系结构层的双向同步。代理机制面向目标***构造模型主要分为两个部分：

(1)描述目标***体系结构

在代理机制中，用模型元素描述体系结构的类，用模型元素属性描述类的属性，并且可以在元素中描述与其它元素的关联关系。所有元素将组织成一个以顶层元素为根的树，本质上等价于一个类图，每一个模型元素对应于其中的一个类，并且可以描述模型元素之间的关系，从而用体系结构层反应目标***。

(2)描述目标***管理能力

描述完目标***的体系结构，为了使体系结构与运行***实现数据的实时同步关联。开发人员可以通过代理机制，在每个模型元素中描述其属性值的来源以及对属性的管理方法，例如通过数据库、文件等介质对运行***的数据进行读写，或调用运行***提供的管理API对运行***进行操作等方式，从而使代理机制中的元素具备对运行***的访问能力。模型元素属性的值来源的方式可以是外部事实对象、固定值、固定散列值、动态Sql语句、外部函数等等，其中最常用的两种方式是通过动态Sql语句对数据库中的数据进行操作，以及通过外部函数的方式封装管理API。

完成以上两个部分工作，代理机制能自动生成同步引擎，以支持体系结构与运行***间的双向同步。

进一步的，在本实施例中，开发人员通过采用代理机制生成所述云资源模型，并按照如下步骤实现：

通过上述过程，云平台运行***的任何运行时信息均将反映到云资源模型上，而云资源模型的任何变化也会作用到运行***上。如图4所示,同步引擎为云平台中每一个虚拟机在云资源模型中创建一个可管理的“虚拟机”模型单元；而当某个“虚拟机”模型单元被删除的时候，同步引擎也能够发现云资源模型的变化,确定目标虚拟机并将其在云平台中关闭。

在本实施例中，统一模型为云计算平台的使用和管理分别提供了统一视图，为了进一步使使用者和管理员能够通过统一模型对云资源进行操作，需要实现统一模型到云资源模型的映射。

映射规则用于描述统一模型到云资源模型的元素映射关系，任何一个统一模型中的元素属性与一个云资源模型中相应的元素属性保持值的对应，且任何一组统一模型上的模型操作转换为一组云资源模型上元素相应的操作以达到预期的管理效果。模型元素间存在三种基本映射关系，其他映射关系均可表示为以下三种基本映射关系的组合。进一步的，在本实施例中，映射关系包括：模型元素间一对一映射关系、模型元素间多对一映射关系以及模型元素间一对多映射关系。

所述模型元素间一对一映射关系包括：所述统一模型中的一个元素与所述云资源模型中的一个元素相对应，所述统一模型中该元素的属性与所述云资源模型中元素的属性中相对应，统一模型中元素的属性可以在云资源模型中对应的元素中找到对应的属性。通常是指统一模型中存在一种元素，云资源模型中也存在一种元素，它们均是为了描述同一类型的事物。

所述模型元素间多对一映射关系包括：所述统一模型中的两个或多个元素与所述云资源模型中的一个元素相对应，所述云资源模型中该元素的属性对应分布在所述统一模型中两个或多个元素的属性中。通常是指统一模型中存在两种或两种以上的元素，共同描述某一事物，而云资源模型中仅用一种元素来描述这一事物。

所述模型元素间一对多映射关系包括：所述统一模型中的一个元素与所述云资源模型中的两个或多个元素对应，所述统一模型中该元素的属性与所述云资源模型中两个或多个元素的属性对应。通常是指统一模型中存在一种元素，用来描述某一类事物，而云资源模型中的两种或多种类型的元素分别描述该类事物的不同子类型事物。

进一步的，在本实施例中，统一模型中的元素属性值与云资源模型中的元素属性值也存在映射关系，即同一种功能或内涵的配置参数或***指标，在统一模型和云资源模型中有着不同的值表示。如，虚拟机配置信息“CPU:2.5GHz;Memory:1G”在统一模型中表示为属性ServerTypeId的值为“small”，在云资源模型中则表示为属性ServiceOffering的值为“a7d50774-d553-4ea6-b03e-6a168af2de14”；因此，在统一模型到云资源模型的映射过程中，也需要保持其值的对应关系。

云平台使用者和管理员通过模型操作进行***参数的监测和管理任务的执行。在所述映射关系的设定过程中，包括以下模型操作：Get操作、Set操作、List操作、Add操作以及Remove操作。为了实现统一模型到云平台运行时模型的映射，需要将任何一个统一模型上的模型操作转换为一个云资源模型上对应的模型操作，以达到预期的管理效果。如图5所示，为本实施例中的模型操作的映射规则。

在设定所述模型元素间一对一映射关系过程中，所述统一模型中元素的Add操作、Remove操作或List操作对应转换为所述云资源模型中元素的Add操作、Remove操作或List操作，所述统一模型中该元素属性的Get操作或Set操作转换为所述云资源模型中对应元素属性的Get操作或Set操作。在本实施例中，图5所示，存在统一模型中元素A与云资源模型中元素B对应；那么，对元素A的Add转换成对元素B的相同操作，对元素A属性的Get操作或Set操作则转换成对元素B对应属性的相同操作。

在设定所述模型元素间多对一映射关系过程中，所述统一模型中的两个或多个元素的Add操作、Remove操作或List操作对应转换为所述云资源模型中元素的Add操作、Remove操作或List操作，所述统一模型中的两个或多个元素中每个元素属性的Get操作或Set操作分别转换为所述云资源模型中元素对应属性的Get操作或Set操作；在本实施例中，如图5所示，存在统一模型中的元素A与云资源模型中元素B对应，且元素B的某些属性同时与统一模型中C元素的属性关联；那么，对元素A和元素C属性的Get操作或Set操作转换成对元素B对应属性的Get操作或Set操作，对元素A的Add操作、Remove操作或List操作则转化成对元素B的相同操作，特别的，当元素B被创建时，属性的初始值同时从元素A和元素C中获取。

在设定所述模型元素间一对多映射关系过程中，所述统一模型中元素的Add操作或Remove操作对应转换为所述云资源模型中两个或多个元素中任一元素的Add操作或Remove操作；所述统一模型中元素属性的Get操作或Set操作对应转换为所述云资源模型中两个或多个元素中每个元素属性的Get操作或Set操作；所述统一模型中元素的List操作对应转换为所述云资源模型中两个或多个元素中每个元素的List操作；在本实施例中，如图5所示，存在统一模型中的元素A与云资源模型中元素B或元素C对应；那么，对元素A及其属性的操作转化成对其对应元素和属性的相同操作；特别地，对元素A的List操作则转换成同时对元素B和元素C执行List操作。

通过上述映射规则进行模型操作转换，任何作用在统一模型上的操作将映射为作用在云资源模型上的对应操作。如图6所示，在本实施例中，采用XML文件形式对所述模型元素间一对一映射关系、所述模型元素间多对一映射关系以及所述模型元素间一对多映射关系中的模型操作进行描述。同时，根据云平台基本信息，传送到目标云资源模型并执行，以实现预期的管理效果。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于模型的混合云构造方法，其特征在于，通过一模型同步中间件对一统一模型到一云资源模型的元素映射关系进行设定，使得所述统一模型上的管理操作自动转换为所述云资源模型上对应的管理操作，并作用到云平台的云资源上，完成模型间的同步关系；所述统一模型通过所述云平台共有资源类型以及管理功能进行描述，并提供对异构云平台进行管理的统一视图；所述云资源模型用于屏蔽云平台管理接口异构性，并通过所述云平台中受管模块的功能信息以及所述云平台管理接口的调用方法进行描述；所述模型同步中间件用于将所述统一模型映射到所述云资源模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型的混合云构造方法，其特征在于，所述统一模型包括：对云平台使用者资源进行统一管理的使用者模型以及为云平台管理提供全局视图的管理员模型；

3.根据权利要求1所述的一种基于模型的混合云构造方法，其特征在于，通过采用代理机制生成所述云资源模型，并按照如下步骤实现：

4.根据权利要求1所述的一种基于模型的混合云构造方法，其特征在于，所述映射关系包括：模型元素间一对一映射关系、模型元素间多对一映射关系以及模型元素间一对多映射关系；

5.根据权利要求4所述的一种基于模型的混合云构造方法，其特征在于，在所述映射关系的设定过程中，包括以下模型操作：Get操作、Set操作、List操作、Add操作以及Remove操作；

6.根据权利要求5所述的一种基于模型的混合云构造方法，其特征在于，采用XML文件形式对所述模型元素间一对一映射关系、所述模型元素间多对一映射关系以及所述模型元素间一对多映射关系中的模型操作进行描述。