專利名稱：數字家庭的云計算和虛擬化系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數字家庭系統(tǒng)，尤其涉及一種數字家庭的云計算和虛擬化系統(tǒng)。
背景技術：
虛擬化技術由來已久，上世紀60年代，由于計算機對于個人用戶來說過于龐大與昂貴，而當時的多任務操作系統(tǒng)由于自身的一些缺陷，例如多個用戶之間會相互影響，普通用戶不能調試系統(tǒng)乃至重新啟動計算機等，使得多個用戶共同使用一臺機器并不是一個很好的選擇。針對這些問題，IBM提出了虛擬化和虛擬機的概念，并設計了相應的系統(tǒng)以支持虛擬化。隨著處理器性能的不斷提高，在個人電腦以及集群上同時運行多個互不相關的操作系統(tǒng)已經成為可能。此外，由于虛擬化技術在管理與整合系統(tǒng)資源、增加系統(tǒng)可靠性、 提高系統(tǒng)可用性和可維護性、加強系統(tǒng)安全性和私密性等方面的應用前景，因此虛擬化技術近年來重新受到產業(yè)界的關注，其日趨成熟為云計算打下了堅實的基礎?！霸啤痹挥脕碛坝骱兔枋龌诰W絡的服務，形象表達了互聯網中所擁有的龐大的計算能力。一般認為，云計算是一種新興的商業(yè)計算模型，它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池中，使各種應用系統(tǒng)能夠根據需要獲取計算能力、存儲空間和軟件服務，應用提供者無需為繁瑣的細節(jié)而煩惱，能夠更加專注于自己的業(yè)務，有利于創(chuàng)新和降低成本。從網格計算到云計算，軟硬件技術的不斷進步推動著計算模型的不斷演化。云計算可以看作是網格計算及之前出現的并行計算和分布式計算的發(fā)展，它提供了遠遠超越計算和存儲本身的服務。其內涵除了包括以服務為交付模式的計算和存儲基礎設施外，虛擬機的租用、應用程序運行環(huán)境、編程模型等都可以放在云計算的范疇之內。相對而言，云計算具有如下特點對計算資源進行動態(tài)配置、以Web為中心、以服務為交付方式，其中，對資源進行動態(tài)配置是實施云計算的難點。要對計算資源進行動態(tài)切割和分配是一件很不容易的事情，需要對整個分布式的異構計算環(huán)境有極為強大的監(jiān)督和控制能力，在云計算概念提出之前的網格計算就無法做到這一點。虛擬化技術的不斷成熟在一定程度上解決了資源動態(tài)配置的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種數字家庭的云計算和虛擬化系統(tǒng)，其提高系統(tǒng)可用性和可維護性。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案其包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務體系模塊通信。用戶通過簡單的終端如筆記本，PDA,甚至手機，使用簡單的客戶端軟件甚至Web 就能訪問超大規(guī)模的計算與存儲資源。平臺提供商通過管理中間件模塊對各個用戶進行有效的資源分配與訪問控制，對平臺資源進行管理等。資源虛擬化模塊通過系統(tǒng)虛擬化，存儲虛擬化與網絡虛擬化等技術將各種分散的計算機資源進行管理并虛擬成虛擬主機等資源提供給用戶管理層以供管理與分配。資源虛擬化模塊能有效地將用戶從對計算機軟硬件資源的管理負擔中解放出來，從而不必關心真實主機的位置，維護，容錯等。云的核心功能就是可通過基于Web的接口，自動進行服務器的部署。一般而言，在進行一項新的開發(fā)之前，需要花數周進行軟硬件的部署和配置。云的存在極大的縮短了軟硬件部署的周期。理想狀況下，開發(fā)人員只需要在一張表中填入所需硬件的平臺、CPU、內存、存儲、操作系統(tǒng)和中間件，并提交給云管理員。云管理員一旦通過，就可以啟動部署管理軟件，發(fā)起次自動部署過程。因此，云計算平臺必須清楚資源池的當前和未來容量，否則就無法預測能夠支持多少用戶。用戶在進行資源中請時，需要和云計算平臺訂一個契約，以約定資源使用的開始和結束時間。云計算平臺按開始時間對資源進行預留，以保證用戶能夠及時獲得中請的資源。結束時間則規(guī)定了資源使用的期限。過了使用期限，可對已經分配的資源進行回收和重新分配。云計算平臺通過資源預留系統(tǒng)檢查和平衡系統(tǒng)中的資源。如果用戶申請的資源不存在，或者已經被分配，這次資源預留的中請就不會被通過。項目、研發(fā)、創(chuàng)新的開展過程往往存在不確定性。這些不確定因素使得用戶對于資源的使用很難契合之前所定契約。因此，云計算平臺允許用戶推延資源使用的期限。此外，用戶還可以對之前所定契約進行更改，如減少一臺服務器、向服務器中增加軟件、更換操作系統(tǒng)、更改現有服務器的內存和存儲、增加一臺服務器等。要實現上述功能，需要依賴于兩種關鍵技術，資源監(jiān)控技術和虛擬化技術。狹義的云計算指的是廠商通過分布式計算和虛擬化技術搭建數據中心或超級計算機，以免費或按需租用方式向技術開發(fā)者或者企業(yè)客戶提供數據存儲、分析以及科學計算等服務，比如亞馬遜數據倉庫出租生意、微軟的SSDS。廣義的云計算指廠商通過建立網絡服務器集群，向各種不同類型客戶提供在線軟件服務、硬件租借、數據存儲、計算分析等不同類型的服務。廣義的云計算包括了更多的廠商和服務類型，如Google應用程序套裝等。 虛擬化的資源形成云，通過其提供的服務接口采用按量計費的模式為互聯網上的各類用戶提供服務，而用戶可以使用任何終端，在任何地點結接入聯網即可享有云提供的服務。物理資源模塊包括計算機、存儲器、網絡設備、數據庫。資源虛擬化模塊包括計算資源池、存儲資源池、網絡資源池、數據資源池。虛擬化可以從硬件和軟件兩個層次上來實現，一些硬件通過對CPU資源的監(jiān)控和業(yè)務分析，負載管理器最終決定分配多少CPU資源給服務器。通過資源的微分配和動態(tài)負載均衡，向用戶提供了虛擬基礎設施。虛擬化也可以從軟件層次來實現。一些軟件虛擬化技術，如XEN、 VMWare等，通過在操作系統(tǒng)和硬件之間增加一層軟件層，能夠在同一臺物理主機上同時運行多個客戶操作系統(tǒng)。這些客戶操作系統(tǒng)之間相互不受影響，具有很好的隔離性。系統(tǒng)虛擬化技術是云計算的重要支撐技術之一。系統(tǒng)虛擬化是通過軟硬件劃分、 分時服務、服務質量保證及模擬與仿真執(zhí)行等技術，允許在同一個硬件平臺上虛擬出多個互不相干的硬件執(zhí)行環(huán)境。這樣的虛擬環(huán)境又被稱為虛擬機(Virtual Machine，VM)。用戶可以在這些虛擬硬件環(huán)境中運行操作系統(tǒng)和各種應用軟件。在運行于虛擬機中的操作系統(tǒng)和底層硬件環(huán)境之間存在個附加的軟件層，通常稱為虛擬機監(jiān)控器(Virtual Machine Monitor，VMM)。虛擬機監(jiān)控器負責管理底層的硬件資源，并且將這些資源分配給上層運行著的一個或多個虛擬機虛擬機監(jiān)控器對于上層的虛擬機和其中的操作系統(tǒng)有著完全的控制權，包括系統(tǒng)狀態(tài)，資源占用和執(zhí)行狀況等。操作系統(tǒng)則通過虛擬機監(jiān)控器與各種資源交互。服務虛擬化是當前面向服務的計算領域的研究熱點之一，正逐漸獲得研究者的廣泛關注。服務是服務計算和服務網格環(huán)境下的資源載體，服務虛擬化指使用一定的方法或者技術手段，為達到靈活、低成本使用服務的目的，對服務進行加工、抽象、轉換，在不改變原有服務功能的前提下，生成新的適合用戶要求的虛擬服務。虛擬化的目的就是讓服務資源對服務使用者的復雜度最低化，從而為服務使用者提供更簡單的使用方式。目前，一種對服務虛擬化的定義是作為一種服務使用者和服務提供者之間的有效溝通技術，服務虛擬化旨在通過一定的抽象、簡化、及轉換等手段為服務使用者提供更加簡潔、一致的方式來透明地使用網絡上動態(tài)、分布的服務資源，而不必了解服務資源的技術細節(jié)(如Web服務的綁定協(xié)議、訪問方式等)。通過上述定義，可見服務虛擬化在面向服務的計算中可以發(fā)揮兩方面的作用一是可以對服務使用者屏蔽具體服務的變化并提供簡潔、一致的使用“界面”。通過這種虛擬化的服務資源呈現方式，使得服務使用者可以按照相對簡單、穩(wěn)定的方式使用底層復雜、動態(tài)多變的服務資源，更好地滿足用戶的需求。二是可以為服務提供者帶來服務的實現及部署的靈活性。服務提供者可以按照自己的偏好來實現服務并自主地決定服務的部署情況， 而不會影響服務使用者對服務資源的使用，從而便于實現更加開放的系統(tǒng)。根據服務虛擬化的定義，所有將為服務使用者提供更簡潔、一致的服務呈現及使用“界面”并屏蔽服務資源的底層細節(jié)內容作為目標的技術都可以看作是服務虛擬化技術。 當前服務虛擬化的研究主要集中在對其體系結構以及相關技術手段方面，體系結構的研究一般著眼于構建支持虛擬化特性的應用系統(tǒng)，而相關技術手段則主要著眼于提供虛擬服務的產生和定義方法。部分研究者把Web服務也看作是一種服務虛擬化技術，因為Web服務為使用者提供了一種通用的、基于XML文檔消息的接口，封裝了軟件服務的操作，從而允許使用者可以一致地使用各種不同的軟件服務。管理中間件模塊包括用戶管理模塊、映像管理模塊、資源管理模塊、安全管理模塊。服務體系模塊包括服務接口模塊、服務注冊模塊、服務查找模塊、服務訪問模塊、 服務工作流模塊。針對一般的服務資源進行虛擬化，并不對所虛擬化的服務資源施加特定的約束， 為所有的服務資源提供統(tǒng)一的訪問、部署及調度的接口，實現“總線式”的服務即插即用。


圖1為本發(fā)明的模塊結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的系統(tǒng)包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務體系模塊通信。物理資源模塊包括計算機、存儲器、網絡設備、數據庫。資源虛擬化模塊包括計算資源池、存儲資源池、網絡資源池、數據資源池。管理中間件模塊包括用戶管理模塊、映像管理模塊、資源管理模塊、安全管理模塊。服務體系模塊包括服務接口模塊、服務注冊模塊、月艮務查找模塊、服務訪問模塊、服務工作流模塊。
權利要求
1.一種數字家庭的云計算和虛擬化系統(tǒng)，其特征在于，包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務體系模塊通信。
2.根據權利要求1所述的數字家庭的云計算系統(tǒng)，其特征在于，物理資源模塊包括計算機、存儲器、網絡設備、數據庫。
3.根據權利要求2所述的數字家庭的云計算系統(tǒng)，其特征在于，資源虛擬化模塊包括計算資源池、存儲資源池、網絡資源池、數據資源池。
4.根據權利要求3所述的數字家庭的云計算系統(tǒng)，其特征在于，管理中間件模塊包括用戶管理模塊、映像管理模塊、資源管理模塊、安全管理模塊。
5.根據權利要求3所述的數字家庭的云計算系統(tǒng)，其特征在于，服務體系模塊包括服務接口模塊、服務注冊模塊、服務查找模塊、服務訪問模塊、服務工作流模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數字家庭系統(tǒng)，尤其涉及一種數字家庭的云計算和虛擬化系統(tǒng)。本發(fā)明的數字家庭的云計算和虛擬化系統(tǒng)，包括物理資源模塊、資源虛擬化模塊、管理中間件模塊、服務體系模塊，物理資源模塊連接資源虛擬化模塊，資源虛擬化模塊通過管理中間件模塊與服務體系模塊通信。針對一般的服務資源進行虛擬化，并不對所虛擬化的服務資源施加特定的約束，為所有的服務資源提供統(tǒng)一的訪問、部署及調度的接口，實現“總線式”的服務即插即用。
文檔編號G06F9/455GK102567116SQ20101062173
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者于忠清, 富饒, 李桂麗, 王兵, 翟偉偉, 蔡宇玉, 陶冶 申請人:青島海爾軟件有限公司