一種支持異構(gòu)虛擬資源的統(tǒng)一管理模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

謝浩安　張國(guó)強(qiáng)　白龍東

摘 要 針對(duì)目前傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心向云計(jì)算數(shù)據(jù)中心演進(jìn)過(guò)程中的物理資源與虛擬資源管理的差異性問(wèn)題，本文對(duì)虛擬化管理技術(shù)進(jìn)行研究，并提出了一種異構(gòu)虛擬化平臺(tái)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法，為云管理平臺(tái)的研究以及云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞 虛擬化；異構(gòu)虛擬化；云引擎；云管理平臺(tái)；基礎(chǔ)架構(gòu)云

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）16-0045-02

隨著信息的急劇增長(zhǎng)，傳統(tǒng)IT技術(shù)已不滿足要求，能高效率、低成本地對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的云計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)

而生。

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展虛擬化的資源。它通過(guò)將各種計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等各種資源進(jìn)行虛擬化，使得客戶具備根據(jù)自己的需求使用可動(dòng)態(tài)伸縮資源的能力。云計(jì)算將賦予互聯(lián)網(wǎng)更大的內(nèi)涵，更多應(yīng)用能以互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的方式交付和運(yùn)行；同時(shí)也擴(kuò)大了IT軟硬件產(chǎn)品應(yīng)用的外延和改變了軟硬件產(chǎn)品的應(yīng)用模式。云計(jì)算將是一種新的商業(yè)模式，帶動(dòng)IT產(chǎn)業(yè)格局的變化，為全球信息產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，給世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)深刻的影響。未來(lái)云計(jì)算將形成一個(gè)以云基礎(chǔ)設(shè)施為核心、涵蓋云基礎(chǔ)軟件與平臺(tái)服務(wù)與云應(yīng)用服務(wù)等多個(gè)層次的巨型全球化IT 服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)[1]。

云管理平臺(tái)是云計(jì)算體系的核心基礎(chǔ)，它通過(guò)虛擬技術(shù)和管理技術(shù)把IT基礎(chǔ)設(shè)施池化，形成計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源池，向用戶提供可計(jì)量的、彈性分配的資源服務(wù)。用戶通過(guò)云管理平臺(tái)，可申請(qǐng)和使用各種基礎(chǔ)計(jì)算資源，并在其上部署和運(yùn)行任意的軟件，而不用考慮底層基礎(chǔ)設(shè)施。傳統(tǒng)的大型IDC在構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)的安全等級(jí)應(yīng)用選擇不同的安全級(jí)別的設(shè)備來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，例如核心數(shù)據(jù)庫(kù)和核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)可考慮用小型機(jī)，對(duì)其他的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)可選擇X86服務(wù)器，那么數(shù)據(jù)建設(shè)就可能同時(shí)涉及到PowerVM、VMware、XEN、KVM等虛擬化技術(shù)，因此，從數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施安全、高效管理的角度上看，這就需要一個(gè)云管理平臺(tái)通過(guò)異構(gòu)兼容的統(tǒng)一管理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種異構(gòu)虛擬平臺(tái)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。

1 云計(jì)算技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

云計(jì)算作為未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，已經(jīng)引起了業(yè)界的廣泛重視。國(guó)外IT廠商如IBM、雅虎、亞馬遜、Google等分別提出了自己針對(duì)云計(jì)算的理解，用不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述云計(jì)算的目標(biāo)[2]。

1.1 主流虛擬化技術(shù)

云計(jì)算實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是虛擬化技術(shù)[3]。通過(guò)虛擬化技術(shù)，單個(gè)服務(wù)器可以支持多個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用，從而大大提高服務(wù)器的利用率，通過(guò)虛擬化為應(yīng)用提供了靈活可變、可擴(kuò)展的平臺(tái)服務(wù)[4]。云管理平臺(tái)是通過(guò)虛擬化技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行池化，建立資源池。虛擬化技術(shù)是讓計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上運(yùn)行，而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上。而服務(wù)器虛擬化就是將服務(wù)器資源抽象為邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成數(shù)臺(tái)服務(wù)器來(lái)使用，用戶不再被物理元件限制，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。

IBM公司是最早在商業(yè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)虛擬化，它基于IBM Power Systems平臺(tái)上開(kāi)發(fā)虛擬化平臺(tái)叫PowerVM。目前，基于X86架構(gòu)的虛擬化技術(shù)市場(chǎng)份額占比最大，其中VMware的市場(chǎng)占有率占全球的80%以上，除了PowerVM和Vmware 外，還有XEN、Hyper-v、KVM等虛擬化技術(shù)。

1.2 主要存在問(wèn)題

目前，在虛擬化操作系統(tǒng)方面，而各個(gè)廠家的Hypervisor（一種運(yùn)行在基礎(chǔ)物理服務(wù)器和操作系統(tǒng)之間的中間軟件層，可允許多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用共享硬件[5]，是所有虛擬化技術(shù)的核心）之間是不能相互兼容的。雖然各個(gè)廠家的管理平臺(tái)都有自己的API接口，但是都只能管理自己的Hypervisor，不能管理其他廠家的Hypervisor。在技術(shù)上形成閉環(huán)，不同虛擬化平臺(tái)存在隔離缺乏第三方管理平臺(tái)，例如虛擬化VMware資源池和XEN資源池、Power資源池。這與云計(jì)算數(shù)據(jù)中心倡導(dǎo)的資源統(tǒng)一管理、自動(dòng)化智能調(diào)度、動(dòng)態(tài)彈性虛擬資源獲取、應(yīng)用的快速部署等能力存在距離，雖然國(guó)內(nèi)外部分云計(jì)算廠商進(jìn)行了有益的嘗試，但離實(shí)際商用仍有段差距，這也是未來(lái)國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)架構(gòu)云技術(shù)方面的重要發(fā)展方向。

如何將異構(gòu)的虛擬化平臺(tái)構(gòu)架在一個(gè)基于自動(dòng)化智能調(diào)度、本地化彈性資源調(diào)配的基礎(chǔ)平臺(tái)上，也是未來(lái)基礎(chǔ)架構(gòu)云建設(shè)要解決的重大問(wèn)題，也是本文要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

2 統(tǒng)一管理云平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文在充分考慮到了底層硬件平臺(tái)和虛擬化平臺(tái)的差異性以及接口開(kāi)放情況，以及資源管理、運(yùn)營(yíng)和第三方軟件的接入等問(wèn)題，將云管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)時(shí)采用松耦合的設(shè)計(jì)，使用獨(dú)立組件設(shè)計(jì)，使得各組件可以獨(dú)立運(yùn)行。松耦合的架構(gòu)讓我們可以在不影響架構(gòu)/系統(tǒng)中其他組件的前提下修改甚至替換組件。

如圖1所示，云管理系統(tǒng)由邏輯獨(dú)立的層次或模塊組成，將整個(gè)應(yīng)用獨(dú)立為多個(gè)關(guān)聯(lián)的模塊，如異構(gòu)虛擬化支持云引擎、資源池管理平臺(tái)、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)等，通過(guò)采用硬件設(shè)備虛擬化、軟件版本標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)管理自動(dòng)化和服務(wù)流程一體化等設(shè)計(jì)，從而提高了產(chǎn)品的聚合性，降低了應(yīng)用的耦合性。同時(shí)，各個(gè)獨(dú)立的模塊通過(guò)統(tǒng)一的管道或協(xié)議進(jìn)行通訊互動(dòng)，這樣，當(dāng)一個(gè)模塊內(nèi)部發(fā)生重大改變時(shí)，只要它的通訊入口和出口保持不變，就不會(huì)影響到系統(tǒng)中其他模塊的有效性和可靠性。

3 異構(gòu)虛擬化支持云引擎設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的云引擎解決跨軟硬件平臺(tái)支持的問(wèn)題，屏蔽底層虛擬化的差異性，支撐上層資源云應(yīng)用。那么，不同用戶和應(yīng)用程序在使用云管理平臺(tái)時(shí)只能“看”到一臺(tái)“可彈性伸縮的巨型計(jì)算機(jī)”，下層的軟件和硬件動(dòng)作的細(xì)節(jié)情況都無(wú)法“看到”。這實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算將所有節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源細(xì)節(jié)隱藏于云端的功能，體現(xiàn)了云計(jì)算“大象無(wú)形”的技術(shù)哲學(xué)

之妙[6]。endprint

3.1 統(tǒng)一管理接口設(shè)計(jì)

統(tǒng)一服務(wù)云引擎屏蔽基礎(chǔ)架構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，支持混合基礎(chǔ)架構(gòu)，向下通過(guò)虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施層的接口、命令調(diào)用，管理計(jì)算、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)資源，向上提供標(biāo)準(zhǔn)的資源管理接口，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供云基礎(chǔ)服務(wù)，即可支持多種異構(gòu)的虛擬化平臺(tái)，也可直接對(duì)接基礎(chǔ)架構(gòu)層，支持水平擴(kuò)展，可以無(wú)縫對(duì)接支持更多的虛擬化平臺(tái)、虛擬化技術(shù)。

如圖2所示，根據(jù)接口用途不同云管理平臺(tái)與資源池系統(tǒng)的接口分為兩類，業(yè)務(wù)管理接口和資源操作接口。根據(jù)私有服務(wù)云業(yè)務(wù)的多資源池系統(tǒng)要求，運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)統(tǒng)一管理多個(gè)資源池系統(tǒng)，那么云運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)與所有資源池系統(tǒng)的資源管理接口。業(yè)務(wù)管理接口主要是為上層解決了資源模板的全生命管理問(wèn)題，支持上層對(duì)資源集群、池化、VDC管理、資源調(diào)度、資源監(jiān)控、服務(wù)計(jì)量等管理。資源操作接口主要解決對(duì)上層管理與底層資源的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層資源的發(fā)現(xiàn)、接入管理等功能。

1）多虛擬化適配器。云引擎是業(yè)務(wù)資源管理層與基礎(chǔ)架構(gòu)之間的中介層，它負(fù)責(zé)處理收集的配置信息，確定該設(shè)備的類型以及采用何種虛擬化技術(shù)，然后對(duì)消息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)換，提供給上層的業(yè)務(wù)資源管理層進(jìn)行統(tǒng)一管理。

在接口設(shè)計(jì)上，針對(duì)底層設(shè)備接口的差異性，那么設(shè)計(jì)的接口一定要支持多種協(xié)議如IPMI、SSH，SMB，SNMP和RXA，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主流的服務(wù)器設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等資源的發(fā)現(xiàn)和統(tǒng)一通信。

2）接口管理。資源操作接口上，云引擎要提供物理服務(wù)器接口、虛擬機(jī)接口、存儲(chǔ)設(shè)備接口、網(wǎng)絡(luò)接口等；支持X86物理服務(wù)器和小型機(jī)服務(wù)器資源池的管理，并提供添加、控制、移除及狀態(tài)查詢等管理功能。在虛擬化平臺(tái)上，云引擎支持接入管理支持PowerVM，VMWare，XEN，KVM等主流服務(wù)器虛擬化技術(shù)的接入，并提供虛擬機(jī)的創(chuàng)建、操作、刪除、更改配置和狀態(tài)查詢等。鑒于目前主流虛擬化技術(shù)開(kāi)放接口情況不一樣，那在進(jìn)行底層虛擬化技術(shù)接入管理時(shí)需分別處理。

3.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

在統(tǒng)一數(shù)據(jù)云引擎設(shè)計(jì)時(shí)，本文既要考慮到底層虛擬化管理的接口問(wèn)題，為了更好地支撐上層業(yè)務(wù)資源的管理，那么，本文在云引擎需要建立一個(gè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，對(duì)應(yīng)上層的數(shù)據(jù)調(diào)用管理。這種設(shè)計(jì)最大好處在處數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，便于未來(lái)的數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用的規(guī)劃，它更易于數(shù)據(jù)的維護(hù)。

統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)模型是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型如圖3所示，應(yīng)滿足上層云管理平臺(tái)對(duì)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理要求；要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型能實(shí)時(shí)從各異構(gòu)資源池抽取數(shù)據(jù)，同時(shí)滿足云計(jì)算管理平臺(tái)功能擴(kuò)展時(shí)可以重新從各異構(gòu)數(shù)據(jù)模型中調(diào)取新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型對(duì)種異構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行模型進(jìn)行梳理和規(guī)范化管理，數(shù)據(jù)模型負(fù)責(zé)對(duì)底層物理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等設(shè)備和PowerVM、XEN等虛擬化層的數(shù)據(jù)的采集和歸整。云引擎通過(guò)對(duì)底層各種數(shù)據(jù)的采集后，對(duì)消息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)換，提供給上層的業(yè)務(wù)資源管理層進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4 總結(jié)與展望

本文簡(jiǎn)要分析了云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了云計(jì)算中心中心建設(shè)及資源管理上存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了異構(gòu)虛擬化平臺(tái)的統(tǒng)一資源管理的解決方法，重點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)一云管理平臺(tái)和云服務(wù)引擎的設(shè)計(jì)，為我國(guó)的復(fù)雜數(shù)據(jù)中心環(huán)境的云管理提供了解決方案。隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算中心的落地工程項(xiàng)目將越來(lái)越多，云計(jì)算安全將是云計(jì)算工程建設(shè)面對(duì)的重大難度，也是將來(lái)云計(jì)算技術(shù)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。

基金項(xiàng)目

廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心資源管理技術(shù)研究項(xiàng)目（2011B090400360）

2013年國(guó)家信息安全專項(xiàng)：云宏自主高安全云基礎(chǔ)設(shè)施管理產(chǎn)品

參考文獻(xiàn)

[1]馮登國(guó)，張敏，張妍，徐震，云計(jì)算安全研究[J].軟件學(xué)報(bào)，2011，22（1）：71-83.

[2]陳康，鄭緯民，云計(jì)算：系統(tǒng)實(shí)例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學(xué)報(bào)，2009，20（5）：1337-1348.

[3]JONES M T.Cloud computing with Linux cloud computing platforms and applications[EB/OL].2008. http：//www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-cloud-computing/.

[4]張建勛、古志民、鄭超，云計(jì)算研究進(jìn)展綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，27（2），2010.

[5]http：//en.wikipedia.org/wiki/Hypervisor.

[6]王鵬.云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例[M].人民郵電出版社，2010.endprint

3.1 統(tǒng)一管理接口設(shè)計(jì)

統(tǒng)一服務(wù)云引擎屏蔽基礎(chǔ)架構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，支持混合基礎(chǔ)架構(gòu)，向下通過(guò)虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施層的接口、命令調(diào)用，管理計(jì)算、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)資源，向上提供標(biāo)準(zhǔn)的資源管理接口，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供云基礎(chǔ)服務(wù)，即可支持多種異構(gòu)的虛擬化平臺(tái)，也可直接對(duì)接基礎(chǔ)架構(gòu)層，支持水平擴(kuò)展，可以無(wú)縫對(duì)接支持更多的虛擬化平臺(tái)、虛擬化技術(shù)。

如圖2所示，根據(jù)接口用途不同云管理平臺(tái)與資源池系統(tǒng)的接口分為兩類，業(yè)務(wù)管理接口和資源操作接口。根據(jù)私有服務(wù)云業(yè)務(wù)的多資源池系統(tǒng)要求，運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)統(tǒng)一管理多個(gè)資源池系統(tǒng)，那么云運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)與所有資源池系統(tǒng)的資源管理接口。業(yè)務(wù)管理接口主要是為上層解決了資源模板的全生命管理問(wèn)題，支持上層對(duì)資源集群、池化、VDC管理、資源調(diào)度、資源監(jiān)控、服務(wù)計(jì)量等管理。資源操作接口主要解決對(duì)上層管理與底層資源的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層資源的發(fā)現(xiàn)、接入管理等功能。

1）多虛擬化適配器。云引擎是業(yè)務(wù)資源管理層與基礎(chǔ)架構(gòu)之間的中介層，它負(fù)責(zé)處理收集的配置信息，確定該設(shè)備的類型以及采用何種虛擬化技術(shù)，然后對(duì)消息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)換，提供給上層的業(yè)務(wù)資源管理層進(jìn)行統(tǒng)一管理。

在接口設(shè)計(jì)上，針對(duì)底層設(shè)備接口的差異性，那么設(shè)計(jì)的接口一定要支持多種協(xié)議如IPMI、SSH，SMB，SNMP和RXA，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主流的服務(wù)器設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等資源的發(fā)現(xiàn)和統(tǒng)一通信。

2）接口管理。資源操作接口上，云引擎要提供物理服務(wù)器接口、虛擬機(jī)接口、存儲(chǔ)設(shè)備接口、網(wǎng)絡(luò)接口等；支持X86物理服務(wù)器和小型機(jī)服務(wù)器資源池的管理，并提供添加、控制、移除及狀態(tài)查詢等管理功能。在虛擬化平臺(tái)上，云引擎支持接入管理支持PowerVM，VMWare，XEN，KVM等主流服務(wù)器虛擬化技術(shù)的接入，并提供虛擬機(jī)的創(chuàng)建、操作、刪除、更改配置和狀態(tài)查詢等。鑒于目前主流虛擬化技術(shù)開(kāi)放接口情況不一樣，那在進(jìn)行底層虛擬化技術(shù)接入管理時(shí)需分別處理。

3.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

在統(tǒng)一數(shù)據(jù)云引擎設(shè)計(jì)時(shí)，本文既要考慮到底層虛擬化管理的接口問(wèn)題，為了更好地支撐上層業(yè)務(wù)資源的管理，那么，本文在云引擎需要建立一個(gè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，對(duì)應(yīng)上層的數(shù)據(jù)調(diào)用管理。這種設(shè)計(jì)最大好處在處數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，便于未來(lái)的數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用的規(guī)劃，它更易于數(shù)據(jù)的維護(hù)。

統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)模型是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型如圖3所示，應(yīng)滿足上層云管理平臺(tái)對(duì)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理要求；要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型能實(shí)時(shí)從各異構(gòu)資源池抽取數(shù)據(jù)，同時(shí)滿足云計(jì)算管理平臺(tái)功能擴(kuò)展時(shí)可以重新從各異構(gòu)數(shù)據(jù)模型中調(diào)取新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型對(duì)種異構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行模型進(jìn)行梳理和規(guī)范化管理，數(shù)據(jù)模型負(fù)責(zé)對(duì)底層物理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等設(shè)備和PowerVM、XEN等虛擬化層的數(shù)據(jù)的采集和歸整。云引擎通過(guò)對(duì)底層各種數(shù)據(jù)的采集后，對(duì)消息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)換，提供給上層的業(yè)務(wù)資源管理層進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4 總結(jié)與展望

本文簡(jiǎn)要分析了云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了云計(jì)算中心中心建設(shè)及資源管理上存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了異構(gòu)虛擬化平臺(tái)的統(tǒng)一資源管理的解決方法，重點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)一云管理平臺(tái)和云服務(wù)引擎的設(shè)計(jì)，為我國(guó)的復(fù)雜數(shù)據(jù)中心環(huán)境的云管理提供了解決方案。隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算中心的落地工程項(xiàng)目將越來(lái)越多，云計(jì)算安全將是云計(jì)算工程建設(shè)面對(duì)的重大難度，也是將來(lái)云計(jì)算技術(shù)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。

基金項(xiàng)目

廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心資源管理技術(shù)研究項(xiàng)目（2011B090400360）

2013年國(guó)家信息安全專項(xiàng)：云宏自主高安全云基礎(chǔ)設(shè)施管理產(chǎn)品

參考文獻(xiàn)

[1]馮登國(guó)，張敏，張妍，徐震，云計(jì)算安全研究[J].軟件學(xué)報(bào)，2011，22（1）：71-83.

[2]陳康，鄭緯民，云計(jì)算：系統(tǒng)實(shí)例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學(xué)報(bào)，2009，20（5）：1337-1348.

[3]JONES M T.Cloud computing with Linux cloud computing platforms and applications[EB/OL].2008. http：//www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-cloud-computing/.

[4]張建勛、古志民、鄭超，云計(jì)算研究進(jìn)展綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，27（2），2010.

[5]http：//en.wikipedia.org/wiki/Hypervisor.

[6]王鵬.云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例[M].人民郵電出版社，2010.endprint

3.1 統(tǒng)一管理接口設(shè)計(jì)

統(tǒng)一服務(wù)云引擎屏蔽基礎(chǔ)架構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，支持混合基礎(chǔ)架構(gòu)，向下通過(guò)虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施層的接口、命令調(diào)用，管理計(jì)算、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)資源，向上提供標(biāo)準(zhǔn)的資源管理接口，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供云基礎(chǔ)服務(wù)，即可支持多種異構(gòu)的虛擬化平臺(tái)，也可直接對(duì)接基礎(chǔ)架構(gòu)層，支持水平擴(kuò)展，可以無(wú)縫對(duì)接支持更多的虛擬化平臺(tái)、虛擬化技術(shù)。

如圖2所示，根據(jù)接口用途不同云管理平臺(tái)與資源池系統(tǒng)的接口分為兩類，業(yè)務(wù)管理接口和資源操作接口。根據(jù)私有服務(wù)云業(yè)務(wù)的多資源池系統(tǒng)要求，運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)統(tǒng)一管理多個(gè)資源池系統(tǒng)，那么云運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)與所有資源池系統(tǒng)的資源管理接口。業(yè)務(wù)管理接口主要是為上層解決了資源模板的全生命管理問(wèn)題，支持上層對(duì)資源集群、池化、VDC管理、資源調(diào)度、資源監(jiān)控、服務(wù)計(jì)量等管理。資源操作接口主要解決對(duì)上層管理與底層資源的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層資源的發(fā)現(xiàn)、接入管理等功能。

1）多虛擬化適配器。云引擎是業(yè)務(wù)資源管理層與基礎(chǔ)架構(gòu)之間的中介層，它負(fù)責(zé)處理收集的配置信息，確定該設(shè)備的類型以及采用何種虛擬化技術(shù)，然后對(duì)消息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)換，提供給上層的業(yè)務(wù)資源管理層進(jìn)行統(tǒng)一管理。

在接口設(shè)計(jì)上，針對(duì)底層設(shè)備接口的差異性，那么設(shè)計(jì)的接口一定要支持多種協(xié)議如IPMI、SSH，SMB，SNMP和RXA，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主流的服務(wù)器設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等資源的發(fā)現(xiàn)和統(tǒng)一通信。

2）接口管理。資源操作接口上，云引擎要提供物理服務(wù)器接口、虛擬機(jī)接口、存儲(chǔ)設(shè)備接口、網(wǎng)絡(luò)接口等；支持X86物理服務(wù)器和小型機(jī)服務(wù)器資源池的管理，并提供添加、控制、移除及狀態(tài)查詢等管理功能。在虛擬化平臺(tái)上，云引擎支持接入管理支持PowerVM，VMWare，XEN，KVM等主流服務(wù)器虛擬化技術(shù)的接入，并提供虛擬機(jī)的創(chuàng)建、操作、刪除、更改配置和狀態(tài)查詢等。鑒于目前主流虛擬化技術(shù)開(kāi)放接口情況不一樣，那在進(jìn)行底層虛擬化技術(shù)接入管理時(shí)需分別處理。

3.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

在統(tǒng)一數(shù)據(jù)云引擎設(shè)計(jì)時(shí)，本文既要考慮到底層虛擬化管理的接口問(wèn)題，為了更好地支撐上層業(yè)務(wù)資源的管理，那么，本文在云引擎需要建立一個(gè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，對(duì)應(yīng)上層的數(shù)據(jù)調(diào)用管理。這種設(shè)計(jì)最大好處在處數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，便于未來(lái)的數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用的規(guī)劃，它更易于數(shù)據(jù)的維護(hù)。

統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)模型是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型如圖3所示，應(yīng)滿足上層云管理平臺(tái)對(duì)各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理要求；要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型能實(shí)時(shí)從各異構(gòu)資源池抽取數(shù)據(jù)，同時(shí)滿足云計(jì)算管理平臺(tái)功能擴(kuò)展時(shí)可以重新從各異構(gòu)數(shù)據(jù)模型中調(diào)取新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型對(duì)種異構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行模型進(jìn)行梳理和規(guī)范化管理，數(shù)據(jù)模型負(fù)責(zé)對(duì)底層物理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等設(shè)備和PowerVM、XEN等虛擬化層的數(shù)據(jù)的采集和歸整。云引擎通過(guò)對(duì)底層各種數(shù)據(jù)的采集后，對(duì)消息進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)換，提供給上層的業(yè)務(wù)資源管理層進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4 總結(jié)與展望

本文簡(jiǎn)要分析了云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了云計(jì)算中心中心建設(shè)及資源管理上存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了異構(gòu)虛擬化平臺(tái)的統(tǒng)一資源管理的解決方法，重點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)一云管理平臺(tái)和云服務(wù)引擎的設(shè)計(jì)，為我國(guó)的復(fù)雜數(shù)據(jù)中心環(huán)境的云管理提供了解決方案。隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算中心的落地工程項(xiàng)目將越來(lái)越多，云計(jì)算安全將是云計(jì)算工程建設(shè)面對(duì)的重大難度，也是將來(lái)云計(jì)算技術(shù)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。

基金項(xiàng)目

廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心資源管理技術(shù)研究項(xiàng)目（2011B090400360）

2013年國(guó)家信息安全專項(xiàng)：云宏自主高安全云基礎(chǔ)設(shè)施管理產(chǎn)品

參考文獻(xiàn)

[1]馮登國(guó)，張敏，張妍，徐震，云計(jì)算安全研究[J].軟件學(xué)報(bào)，2011，22（1）：71-83.

[2]陳康，鄭緯民，云計(jì)算：系統(tǒng)實(shí)例與研究現(xiàn)狀[J].軟件學(xué)報(bào)，2009，20（5）：1337-1348.

[3]JONES M T.Cloud computing with Linux cloud computing platforms and applications[EB/OL].2008. http：//www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-cloud-computing/.

[4]張建勛、古志民、鄭超，云計(jì)算研究進(jìn)展綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，27（2），2010.

[5]http：//en.wikipedia.org/wiki/Hypervisor.

[6]王鵬.云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例[M].人民郵電出版社，2010.endprint