基於雲計算的虛擬機運行控制裝置及其運行控制方法
2023-05-18 05:05:16
專利名稱：基於雲計算的虛擬機運行控制裝置及其運行控制方法
技術領域：
本發明涉及雲計算技術領域，特指一種基於雲計算的虛擬機運行控制裝置及其運行控制方法。
背景技術：
計算機的應用模式大體經歷了以大型機為主體的集中式架構(數據中心1.0)、以 PC機為主體的客戶/伺服器分布式計算架構(數據中心2. 0)、以虛擬化技術為核心面向服務的體系結構(SOA)及基於*吐2.0應用特徵的新型架構(數據中心3.0)。計算機的應用模式、技術架構及實現特徵的演變是雲計算發展的時代背景。雲計算的實質是網絡下的應用，是由IP和IT技術共同構建的。從發展的角度來看，「雲」的技術和目標是一個逐步演化的過程。比如，Web技術出現時，就具備了雲計算的應用特徵有了統一界面的雛形。隨著伺服器應用平臺上的虛擬化技術的成熟和Web統一界面的推出，虛擬化和Web走向結合，使得雲計算可以在一個整合的架構上統一實現。虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬體的容量，簡化軟體的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU並行，允許一個平臺同時運行多個作業系統，並且應用程式都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。虛擬化技術與多任務以及超線程技術是完全不同的。多任務是指在一個作業系統中多個程序同時並行運行，而在虛擬化技術中，則可以同時運行多個作業系統，而且每一個作業系統中都有多個程序運行，每一個作業系統都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；而超線程技術只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協同工作。虛擬化技術也與目前VMware Workstation等同樣能達到虛擬效果的軟體不同， 是一個巨大的技術進步，具體表現在減少軟體虛擬機相關開銷和支持更廣泛的作業系統方目前雲計算領域中使用最多的虛擬機管理器Xen(—個開放原始碼虛擬機監視器，由劍橋大學開發)、KVM(全稱是Kernel-based Virtual Machine，基於內核的虛擬機， 由紅帽公司開發)、QEMU(—套由Fabrice Bellard所編寫的開源跨平臺模擬器)等在虛擬機運行控制方面的方法各不相同，這種情況給雲計算領域虛擬機管理和彈性計算程序的開發帶來挑戰，因此，需要提供統一的裝置來提供規範的虛擬機運行控制方式。
發明內容
本發明解決的技術問題之一在於提供個統一的、簡單的、功能強大和有效規範虛擬機運行控制的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置。本發明解決的技術問題之二在於提供個統一的、簡單的、功能強大和有效規範虛擬機運行控制的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置的運行控制方法。
本發明解決上述技術問題之一的技術方案是包括虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元、虛擬機定位處理單元、虛擬機運行控制處理單元和虛擬機狀態處理單元；所述的虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元，用於將外部輸入的虛擬機控制命令輸出給虛擬機定位處理單元，並將虛擬機運行控制處理單元返回的處理結果輸出給外部的輸出單元；所述的虛擬機定位處理單元，用於從宿主物理機的虛擬機管理器中查找到相應的物理資源及虛擬機的標識，並將這些信息提供給虛擬機運行控制處理單元；所述的虛擬機運行控制處理單元，用於根據虛擬機定位處理單元提供的物理資源及虛擬機標識信息執行物理資源的重新分配，並將虛擬機生命周期的下一個狀態提供給虛擬機狀態處理單元；所述的虛擬機狀態處理單元，用於根據虛擬機運行控制處理單元提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換，同時把這些狀態信息輸出到外部進行處理和顯示。所述的虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元的控制命令結構包括控制命令名稱和虛擬機標識；所述的控制命令名稱用於表示能使虛擬機狀態發生遷移的操作，包括運行、 結束、重新啟動、暫停、恢復運行；所述的虛擬機標識於標識要操作的虛擬機，是區分一個虛擬機與其他虛擬機的全局唯一標識。所述的虛擬機定位處理單元的虛擬機管理器包括Xen、KVM、QEMU，在所述不同類型的虛擬機管理器上構建統一的接口，並根據虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元提供的虛擬機控制命令進行虛擬機的查找。所述的虛擬機定位處理單元的物理資源包括CPU、內存、硬碟空間和IP位址。所述的虛擬機運行控制處理單元對物理資源重新分配，表示獲取或釋放CPU、內存、硬碟空間和IP位址這些物理資源。所述的虛擬機運行控制處理單元的虛擬機生命周期包括虛擬機的各種狀態以及狀態之間的裝換過程，虛擬機的狀態包括等待、運行、暫停、停止、結束。本發明解決上述技術問題之二的技術方案是運行控制包括如下步驟A、虛擬機運行控制處理單元接收虛擬機定位處理單元提供的物理資源信息，通過虛擬機管理器發出使用請求或釋放請求；B、虛擬機運行控制處理單元等待虛擬機管理器的處理結果響應，判斷結果是否成功，如果是，把虛擬機生命周期信息發送給虛擬機狀態處理單元，執行步驟C，否則，返回處理失敗的信息，跳轉至步驟A ；C、虛擬機狀態處理單元根據虛擬機運行控制處理單元提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換；D、處理並顯示返回結果。本發明可以達到的有益效果是1、本發明對外提供的接口遵循ffeb Service接口規範，是一個常用的、流行的接口，適用的範圍非常廣。2、本發明對外提供的接口與用戶客戶端程序之間通信採用SSL加密方式，確保通信內容的保密和數據的安全。
3、本發明提供在不同虛擬機管理器上統一的運行控制接口，為雲計算領域虛擬機運行控制領域提供一個統一的、簡單的、功能強大和有效的虛擬機運行控制機制。4、本發明統一了不同虛擬機類型的狀態描述，為雲計算構建統一的虛擬機描述層提供了支持。
下面結合附圖對本發明進一步說明圖1是本發明虛擬機運行控制裝置的結構框圖；圖2是本發明虛擬機運行控制處理單元12和虛擬機狀態處理單元13處理流程圖；圖3是本發明統一的虛擬機運行控制接口的結構圖；圖4是本發明為虛擬機狀態遷移圖。
具體實施例方式見附圖1所示，本發明包括虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元10、虛擬機定位處理單元11、虛擬機運行控制處理單元12和虛擬機狀態處理單元13 ；虛擬機控制命令輸入/ 輸出處理單元10，用於將外部輸入的虛擬機控制命令輸出給虛擬機定位處理單元11，並將虛擬機運行控制處理單元12返回的處理結果輸出給外部的輸出單元。的虛擬機定位處理單元11，用於從宿主物理機的虛擬機管理器中查找到相應的物理資源及虛擬機的標識，並將這些信息提供給虛擬機運行控制處理單元12。虛擬機運行控制處理單元12，用於根據虛擬機定位處理單元11提供的物理資源及虛擬機標識信息執行物理資源的重新分配，並將虛擬機生命周期的下一個狀態提供給虛擬機狀態處理單元13。虛擬機狀態處理單元13，用於根據虛擬機運行控制處理單元12提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換，同時把這些狀態信息輸出到外部進行處理和顯示。虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元10的控制命令結構包括控制命令名稱和虛擬機標識；所述的控制命令名稱用於表示能使虛擬機狀態發生遷移的操作，包括運行、結束、重新啟動、暫停、恢復運行；所述的虛擬機標識於標識要操作的虛擬機，是區分一個虛擬機與其他虛擬機的全局唯一標識。虛擬機定位處理單元11的虛擬機管理器包括Xen、KVM、QEMU，在所述不同類型的虛擬機管理器上構建統一的接口，並根據虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元10提供的虛擬機控制命令進行虛擬機的查找。虛擬機定位處理單元11的物理資源包括CPU、內存、硬碟空間和IP位址。虛擬機運行控制處理單元12對物理資源重新分配，表示獲取或釋放CPU、內存、硬碟空間和IP位址這些物理資源。虛擬機運行控制處理單元12的虛擬機生命周期包括虛擬機的各種狀態以及狀態之間的裝換過程，虛擬機的狀態包括等待、運行、暫停、停止、結束。如圖2所示，本發明的運行控制裝置的運行控制包括如下步驟A、虛擬機運行控制處理單元12接收虛擬機定位處理單元11提供的物理資源信息，通過虛擬機管理器發出使用請求或釋放請求；
B、虛擬機運行控制處理單元12等待虛擬機管理器的處理結果響應，判斷結果是否成功，如果是，把虛擬機生命周期信息發送給虛擬機狀態處理單元13，執行步驟C，否則， 返回處理失敗的信息，跳轉至步驟A ；C、虛擬機狀態處理單元13根據虛擬機運行控制處理單元12提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換；D、處理並顯示返回結果。如圖3所示，虛擬機狀態處理單元13調用一個統一的虛擬機運行控制接口，此接口是一個與虛擬機管理器無關的運行控制接口，通過在不同的虛擬機管理器(Hypervi sor) 上把接口的命令翻譯成不同的方言來達到統一控制的目的。本發明統一了不同虛擬機類型的狀態描述，如圖4所示，通過執行不同的控制命令，虛擬機在各個狀態之間跳轉操作41 初始情況下執行運行(rim)命令，虛擬機跳轉到等待(pending)狀態；在 pending狀態下，本裝置執行虛擬機早期的初始化操作，完畢後進入運行(running)狀態；操作42 在running狀態下，執行暫停(pause)命令，虛擬機進入暫停(paused)狀態；操作43 在paused狀態下，執行恢復運行(unpause)命令，虛擬機進入running狀態； 操作44 在running狀態下，執行結束(terminate)命令，虛擬機進入停止 (shuttingdown)狀態；在shuttingdown狀態下，本裝置執行虛擬機資源的回收操作，完畢後進入結束(terminated)狀態； 操作45 在pending狀態下，執行terminate命令，虛擬機進入shuttingdown狀態；在shuttingdown狀態下，本裝置執行虛擬機資源的回收操作，完畢後進入terminated 狀態。
權利要求
1.基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於包括虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元(10)、虛擬機定位處理單元(11)、虛擬機運行控制處理單元(1 和虛擬機狀態處理單元(13)；所述的虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元(10)，用於將外部輸入的虛擬機控制命令輸出給虛擬機定位處理單元(11)，並將虛擬機運行控制處理單元(1 返回的處理結果輸出給外部的輸出單元；所述的虛擬機定位處理單元(11)，用於從宿主物理機的虛擬機管理器中查找到相應的物理資源及虛擬機的標識，並將這些信息提供給虛擬機運行控制處理單元(12)；所述的虛擬機運行控制處理單元(12)，用於根據虛擬機定位處理單元(11)提供的物理資源及虛擬機標識信息執行物理資源的重新分配，並將虛擬機生命周期的下一個狀態提供給虛擬機狀態處理單元(13)；所述的虛擬機狀態處理單元(13)，用於根據虛擬機運行控制處理單元(1 提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換，同時把這些狀態信息輸出到外部進行處理和顯示。
2.根據權利要求1所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元(10)的控制命令結構包括控制命令名稱和虛擬機標識； 所述的控制命令名稱用於表示能使虛擬機狀態發生遷移的操作，包括運行、結束、重新啟動、暫停、恢復運行；所述的虛擬機標識於標識要操作的虛擬機，是區分一個虛擬機與其他虛擬機的全局唯一標識。
3.根據權利要求1所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機定位處理單元(11)的虛擬機管理器包括Xen、KVM、QEMU，在所述不同類型的虛擬機管理器上構建統一的接口，並根據虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元(10)提供的虛擬機控制命令進行虛擬機的查找。
4.根據權利要求2所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機定位處理單元(11)的虛擬機管理器包括Xen、KVM、QEMU，在所述不同類型的虛擬機管理器上構建統一的接口，並根據虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元(10)提供的虛擬機控制命令進行虛擬機的查找。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於 所述的虛擬機定位處理單元(11)的物理資源包括GPU、內存、硬碟空間和IP位址。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於 所述的虛擬機運行控制處理單元(1 對物理資源重新分配，表示獲取或釋放GPU、內存、硬碟空間和IP位址這些物理資源。
7.根據權利要求5所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機運行控制處理單元(1 對物理資源重新分配，表示獲取或釋放GPU、內存、硬碟空間和 IP位址這些物理資源。
8.根據權利要求1、2、3或4所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於 所述的虛擬機運行控制處理單元(1 的虛擬機生命周期包括虛擬機的各種狀態以及狀態之間的裝換過程，虛擬機的狀態包括等待、運行、暫停、停止、結束。
9.根據權利要求5所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機運行控制處理單元(1 的虛擬機生命周期包括虛擬機的各種狀態以及狀態之間的裝換過程，虛擬機的狀態包括等待、運行、暫停、停止、結束。
10.根據權利要求6所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機運行控制處理單元(1 的虛擬機生命周期包括虛擬機的各種狀態以及狀態之間的裝換過程，虛擬機的狀態包括等待、運行、暫停、停止、結束。
11.根據權利要求7所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置，其特徵在於所述的虛擬機運行控制處理單元(1 的虛擬機生命周期包括虛擬機的各種狀態以及狀態之間的裝換過程，虛擬機的狀態包括等待、運行、暫停、停止、結束。
12.—種權利要求1所述的基於雲計算的虛擬機運行控制裝置的運行控制方法，其特徵在於運行控制包括如下步驟A、虛擬機運行控制處理單元(1 接收虛擬機定位處理單元(11)提供的物理資源信息，通過虛擬機管理器發出使用請求或釋放請求；B、虛擬機運行控制處理單元(12)等待虛擬機管理器的處理結果響應，判斷結果是否成功，如果是，把虛擬機生命周期信息發送給虛擬機狀態處理單元(13)，執行步驟C，否則， 返回處理失敗的信息，跳轉至步驟A ；C、虛擬機狀態處理單元(1 根據虛擬機運行控制處理單元(1 提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換；D、處理並顯示返回結果。
全文摘要
本發明涉及雲計算技術領域，特指一種基於雲計算的虛擬機運行控制裝置及其運行控制方法。包括虛擬機控制命令輸入/輸出處理單元、虛擬機定位處理單元、虛擬機運行控制處理單元和虛擬機狀態處理單元；所述的虛擬機運行控制處理單元，用於根據虛擬機定位處理單元提供的物理資源及虛擬機標識信息執行物理資源的重新分配，並將虛擬機生命周期的下一個狀態提供給虛擬機狀態處理單元；所述的虛擬機狀態處理單元，用於根據虛擬機運行控制處理單元提供的虛擬機生命周期信息使用虛擬機管理器令虛擬機進行狀態變換，同時把這些狀態信息輸出到外部進行處理和顯示。本發明有效解決了規範虛擬機運行控制方式問題；可以廣泛應用於虛擬機運行控制上。
文檔編號H04L29/08GK102307208SQ201010292159
公開日2012年1月4日 申請日期2010年9月25日 優先權日2010年9月25日
發明者季統凱, 嶽強, 楊松, 肖翱, 莫展鵬 申請人:廣東電子工業研究院有限公司