CN108170510A - 一种基于虚拟化技术的计算资源管理*** - Google Patents

一种基于虚拟化技术的计算资源管理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟化技术的计算资源管理***，包括：API请求处理服务模块、计算资源服务代理模块、虚拟机调度器模块和终端显示服务端模块，各模块均与消息队列和虚拟机实例信息数据库进行通讯和信息传送。本发明从提高整个分布式***运作的灵活性和可靠性角度出发，通过使用虚拟化技术构建一个计算资源管理平台，来对整个分布式***中的计算资源进行集中化管控，实现资源的整合。

Description

一种基于虚拟化技术的计算资源管理***
技术领域
本发明属于大型的分布式***中资源管控技术领域，涉及一种基于虚拟化技术的计算资源管理***。
背景技术
目前的分布式***主要依靠以太网连接，通过以太网进行信息交换，***进过多层处理后达到***功能。而摆在许多领域的分布式控制***面前的一个难题是，在各子***中采用了不同的软硬件平台和通信标准，各自负责管理或处理本***内部事务，很难实现各***之间的互操作，也无法实现***间资源的共享使用。
这样的***架构导致如果***中某一个设备出现故障，其他设备即使处于空闲状态，也无法为其提供运行资源。同时，各个子***设备上的资源由于无法统筹管理，使得资源产生很大的浪费，使得***整体功能受到掣肘。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：在分布式***中设计一种基于虚拟化技术的计算资源管理***，以提高整个***中计算资源的使用率及保证用户对计算资源使用的有效性，从而达到提高整个***工作效能的目的。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于虚拟化技术的计算资源管理***，其包括：API请求处理服务模块、计算资源服务代理模块、虚拟机调度器模块和终端显示服务端模块，各模块均与消息队列和虚拟机实例信息数据库进行通讯和信息传送。
其中，所述API请求处理服务模块，用作计算资源控制器的服务前端，用来接收用户的请求，并将请求下发给对应的模块。
其中，所述计算资源服务代理模块提供计算服务器资源，完成实际虚拟主机的生命周期管理。
其中，所述虚拟机调度器模块完成选择一个物理服务器来启动一个虚拟机实例。
其中，所述终端显示服务端模块实现用户访问虚拟机实例的服务端，采用VNC开放式标准来实现，完成虚拟机显示界面从服务器虚拟机实例到客户端的传送，以及从客户端接收到的鼠标、键盘操控信息到虚拟机实例的传输。
其中，所述API请求处理服务模块和虚拟机实例信息数据库之间通过REST协议进行交互，和虚拟机调度器模块、计算资源服务代理模块、终端显示服务端模块通过开放式AMQP协议进行通讯。
其中，所述各模块之间通讯时，调用方通过提供一个回调来进行异步调用的方式进行通讯。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的基于虚拟化技术的计算资源管理***，从提高整个分布式***运作的灵活性和可靠性角度出发，通过使用虚拟化技术构建一个计算资源管理平台，来对整个分布式***中的计算资源进行集中化管控，实现资源的整合。
附图说明
图1为***示意图。
图2为计算资源管理***架构图。
图3为安全认证流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明利用虚拟化技术将CPU计算资源进行虚拟化，以虚拟机形式进行资源划分和分配，通过虚拟机监视器来实现硬件设备的抽象、资源的调度和虚拟机的管理。
在这种基于虚拟化的计算资源管理框架下，各分布式***功能应用使用的不再是单一的物理资源，更多使用的是借助于KVM/Xen/VMware等虚拟化平台在部分物理资源上构建出来的虚拟资源，这部分物理资源称为虚拟服务器(hypervisor)。换句话说，在这种机制下各子***应用可以根据所需的CPU和内存大小，在1台宿主主机上创建出多个虚拟主机，每个虚拟主机都可以有各自的操作***及应用环境，用户可以迅速地从***取得所需的应用资源,而不用考虑资源维护、环境部署等问题。如图1所示。
分布式控制***集群最为重要的资源是其计算能力，构建基于虚拟化的计算资源管理***的目的主要是将过去分散的计算能力进行统筹规划和管理，并以共享的方式提供给各个子***使用，各个子***作为计算资源(以虚拟机的形式提供)的用户，可以完成申请、启动、停止、撤销、查看计算资源的操作，所有操作均采用开放式接口标准(例如RESTAPI)，从而适应用户采用的操作***、编程语言和开发环境之间的差异。计算资源管理除了完成用户对计算资源申请的操作外，还需要提供给用户远程操作和查看虚拟机的功能。
首先，本发明提供一种计算资源管理***，其架构如下图2所示，主要包括如下模块：
(1)API请求处理服务模块，主要扮演计算资源控制器的服务前端，用来接收用户的请求，并将请求下发给合适的模块，这里采用请求-处理的架构，提高请求服务处理的吞吐量，从而满足同一时刻大量计算资源请求的操作，资源管理***的其他子***均采用类似的软件架构；
(2)计算资源服务代理模块，主要提供计算服务器资源，完成实际虚拟机的生命周期管理，该模块不实现具体的虚拟化平台，只是作为现有虚拟化平台的适配器，能够根据用户的配置和选择，完成在具体虚拟化平台下虚拟机的管理；
(3)虚拟机调度器模块，主要负责完成选择一个最合适的物理服务器来启动一个虚拟机实例，在此根据具体标准来实现负载均衡，从而保证***的高可用性；
(4)终端显示服务端模块，实现用户访问虚拟机实例的服务端，采用VNC(VirtualNetwork Computing)开放式标准来实现，通过其与虚拟机平台的协作，完成虚拟机显示界面从服务器虚拟机实例到客户端的传送，以及从客户端接收到的鼠标、键盘等操控信息到虚拟机实例的传输。
计算资源管理***是初步设计为构建在无共享基于消息的体系结构上的，能够在不同的服务器中运行主要的组件。API请求处理服务模块和内部对象存储之间通过REST协议进行交互，但是和虚拟机调度器模块、计算资源服务代理模块、终端显示服务端模块通过开放式AMQP(Asynchronous Message Queue Protocol)协议进行通讯，AMQP协议作为开放式消息队列协议，能够兼容多个厂商的产品，避免对一家产品的依赖，同时，该协议能够完成发布/订阅、远程方法调用、异步消息通讯等功能，满足分布式管理软件开发的需求。为了避免在等待响应时阻塞每个组件，组件之间通讯时调用方通过提供一个回调来进行异步调用的方式进行通讯。
同时，为了在拥有相同组件的多个拷贝下保持无共享的属性，***将采用将所有***状态存储在数据库中的方式，从而依赖数据库的事务性操作等功能提供状态的一致性存储和管理。
计算资源管理***为分布式***提供了灵活、动态的资源分配，为了方便***对资源分配情况的管理和操作，以及防止各子***对不属于自己申请的资源进行无限制操作，需要在资源访问前对用户是否具有操作的权限进行认证。
安全认证
安全认证为计算资源管理***提供认证服务。用户信息管理包括user/tenant基本信息和项目管理；认证服务包括登录认证和各个应用计算功能的权限控制。登录认证体现在用户访问各个应用计算功能时通过验证token完成对用户的认证登录。如果认证失败用户将不能启动该应用。
安全认证中涉及如下概念：
User：即用户，用户携带token能够访问计算资源。
Tenant：即项目，它是各个子功能中的可访问的资源集合。用户访问项目的资源前，必须与该项目关联，并且指定该用户在该项目下的角色。
Role：即角色，为VIP等级，用户的Role越高，在公共计算管理平台中能访问的服务和资源就越多。
Token：即令牌，用户通过用户名和密码获取在某个项目下的token，通过token，可以实现资源获取。
Authentication：认证身份。
如图3所示，安全认证流程为：
以创建一个虚拟机为例：
1.用户通过自己的用户名和密码向认证服务器申请token，认证服务器认证用户名和密码后返回token1。
2.用户通过token1向认证服务器查询他所拥有的租户，服务器验证token1成功后，返回用户的所有tenant。
3.用户选择一个租户，通过用户名和密码申请token，认证服务器认证用户名、密码和tenant后，返回token2。
4.用户通过token2发送创建虚拟机server的请求，认证服务器验证token2(包括该token是否有效，是否有权限创建虚拟机等)成功后，再把请求下发到提供计算服务的主机，最终创建虚拟机。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：
(1)采用开放框架结构，支持动态服务开发和应用的快速部署，具有良好的跨平台特性；
(2)提高整个分布式***资源的利用率，降低能耗；
(3)提高硬件资源的可靠性和扩展性，能够为分布式***的硬件资源提供更好的保障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，包括：API请求处理服务模块、计算资源服务代理模块、虚拟机调度器模块和终端显示服务端模块，各模块均与消息队列和虚拟机实例信息数据库进行通讯和信息传送。
2.如权利要求1所述的基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，所述API请求处理服务模块，用作计算资源控制器的服务前端，用来接收用户的请求，并将请求下发给对应的模块。
3.如权利要求2所述的基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，所述计算资源服务代理模块提供计算服务器资源，完成实际虚拟主机的生命周期管理。
4.如权利要求3所述的基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，所述虚拟机调度器模块完成选择一个物理服务器来启动一个虚拟机实例。
5.如权利要求4所述的基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，所述终端显示服务端模块实现用户访问虚拟机实例的服务端，采用VNC开放式标准来实现，完成虚拟机显示界面从服务器虚拟机实例到客户端的传送，以及从客户端接收到的鼠标、键盘操控信息到虚拟机实例的传输。
6.如权利要求5所述的基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，所述API请求处理服务模块和虚拟机实例信息数据库之间通过REST协议进行交互，和虚拟机调度器模块、计算资源服务代理模块、终端显示服务端模块通过开放式AMQP协议进行通讯。
7.如权利要求6所述的基于虚拟化技术的计算资源管理***，其特征在于，所述各模块之间通讯时，调用方通过提供一个回调来进行异步调用的方式进行通讯。
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