本發(fā)明涉及一種統(tǒng)一資源管理系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

全艦計(jì)算環(huán)境(Total Ship Computing Environment,縮寫TSCE)是指將全艦公用的計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸、顯控等硬件設(shè)備和基礎(chǔ)服務(wù)軟件，按照成熟的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有機(jī)集成，形成全艦的“邏輯大計(jì)算機(jī)”，作為公共信息基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)支撐全艦各業(yè)務(wù)應(yīng)用任務(wù)的運(yùn)行。從本質(zhì)上來說，TSCE是全艦統(tǒng)一的信息基礎(chǔ)設(shè)施，能夠?yàn)榕炌У奶綔y感知、指揮控制、武器交戰(zhàn)、信息保障以及艦艇駕控、安防損管等艦艇業(yè)務(wù)應(yīng)用提供包括信息交換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高性能計(jì)算以及人機(jī)交互等基礎(chǔ)服務(wù)支持。美軍認(rèn)為，TSCE為艦艇電子信息系統(tǒng)裝備的集成方式和組織運(yùn)行帶來重大變革，在擴(kuò)展升級(jí)、抗毀生存、分散布置、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開放集成和靈活重構(gòu)等六方面具有優(yōu)勢。

為解決信息化作戰(zhàn)條件下信息化裝備開放性差，可升級(jí)困難、全生命周期費(fèi)用高等問題，美軍提出開發(fā)式體系架構(gòu)計(jì)算環(huán)境(Open Architecture Computing Environment，縮寫OACE)。在開放式體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想下，通過各層次之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，屏蔽與上層之間的緊耦合，提升對應(yīng)用層的開放性支撐；將軟件與硬件分離，實(shí)現(xiàn)局部軟件升級(jí)即可提升系統(tǒng)能力，從而有效引入競爭，消除壟斷，降低消耗。

當(dāng)前，全艦計(jì)算環(huán)境處于建設(shè)初期，應(yīng)用和基礎(chǔ)架構(gòu)垂直緊密綁定在一起，造成了許多的資源、信息的孤島。系統(tǒng)間還不具備共用硬件和基礎(chǔ)支撐軟件的條件，大部分功能如數(shù)字信號(hào)處理仍依賴特定硬件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)特定硬件發(fā)生故障或被摧毀時(shí)，相應(yīng)的功能會(huì)陷入癱瘓狀態(tài)，難以在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。異構(gòu)硬件獨(dú)立管理，沒有統(tǒng)一的資源管理方法。下一步發(fā)展需要定義標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范，以軟件定義的方式實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)硬件模塊的功能定義，不同模塊之間互為災(zāi)備，抽取、重用形成部分“公共功能”軟件，支持公共功能軟件的靈活部署，快速升級(jí)。

本發(fā)明專利擬基于全艦計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)，采用統(tǒng)一資源描述定義，通過實(shí)時(shí)信息采集、統(tǒng)一視圖展現(xiàn)、統(tǒng)一控制管理，利用平臺(tái)級(jí)的一體化的資源管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算平臺(tái)的能力定義、系統(tǒng)資源配置，統(tǒng)一軟件部署等功能，提高整個(gè)系統(tǒng)的高可用，能力可重構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理系統(tǒng)及方法，其提升硬件資源的利用效率和共用水平，部署安裝任務(wù)調(diào)度更加便捷，容易實(shí)施。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理系統(tǒng)，其包括統(tǒng)一資源描述模塊、節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新模塊、虛擬機(jī)部署模塊、虛擬機(jī)故障遷移模塊、應(yīng)用部署與管理模塊、資源統(tǒng)一管理模塊，其中：

統(tǒng)一資源描述模塊，通過XML文件的配置實(shí)現(xiàn)平臺(tái)節(jié)點(diǎn)、軟件等配置信息的分發(fā)、查詢、解釋和執(zhí)行；

節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新模塊，需根據(jù)平臺(tái)資源的描述解析，通過網(wǎng)絡(luò)部署或節(jié)點(diǎn)OS；

虛擬機(jī)部署模塊，需從資源描述池中選擇并解析資源描述文件，通過網(wǎng)絡(luò)將虛擬機(jī)批量分發(fā)到平臺(tái)節(jié)點(diǎn)中；

虛擬機(jī)故障遷移模塊，在計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)服務(wù)出現(xiàn)異常時(shí)，根據(jù)統(tǒng)一資源描述模塊中的虛擬機(jī)故障遷移處理策略，在指定的備份計(jì)算節(jié)點(diǎn)中下載鏡像，重新啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器；

應(yīng)用部署與管理模塊，需從資源描述池中選擇并解析資源描述文件，通過網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用軟件、管理腳本、依賴軟件批量分發(fā)到平臺(tái)節(jié)點(diǎn)中；

資源統(tǒng)一管理模塊，部署在管理節(jié)點(diǎn)上，對虛擬機(jī)進(jìn)行開啟、關(guān)停、重啟等管理操作，對應(yīng)用軟件進(jìn)行安裝卸載、啟動(dòng)停止等管控，對整個(gè)部署的拓?fù)鋱D、部署過程進(jìn)行日志記錄、存儲(chǔ)和管理。

本發(fā)明還提供一種面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理方法，包括節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新流程、虛擬機(jī)部署流程、虛擬機(jī)故障遷移流程、應(yīng)用部署與管理流程。

優(yōu)選地，所述節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新流程主要包括以下步驟：

步驟一，配置平臺(tái)資源描述；

步驟二，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，嘗試網(wǎng)絡(luò)加載節(jié)點(diǎn)OS；

步驟三，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)OS，并啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)代理；

步驟四，發(fā)送宿主OS；

步驟五，本地固化OS及文件系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述虛擬機(jī)部署流程主要包括以下步驟：

步驟十一，批量分發(fā)軟件；

步驟十二，虛擬機(jī)/Docker管理工具啟動(dòng)；

步驟十三，虛擬機(jī)/Docker管理；

步驟十四，虛擬鏡像下發(fā)。

優(yōu)選地，所述虛擬機(jī)故障遷移流程主要包括以下步驟：

步驟二十一，監(jiān)控計(jì)算節(jié)點(diǎn)和冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)；

步驟二十二，發(fā)生故障時(shí)，向管理節(jié)點(diǎn)發(fā)出告警；

步驟二十三，管理節(jié)點(diǎn)從存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中提取虛擬鏡像并掛載到冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，補(bǔ)充原來計(jì)算節(jié)點(diǎn)的服務(wù)能力；

步驟二十四，發(fā)生故障的計(jì)算節(jié)點(diǎn)暫停對外服務(wù)；

步驟二十五，重新向管理節(jié)點(diǎn)請求虛擬鏡像，并部署在故障的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)而恢復(fù)計(jì)算能力。

優(yōu)選地，所述應(yīng)用部署與管理流程主要包括以下步驟：

步驟三十一，批量分發(fā)應(yīng)用軟件、管理腳本、依賴軟件；

步驟三十二，安裝或卸載應(yīng)用軟件；

步驟三十三，啟動(dòng)或停止應(yīng)用軟件。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明硬件資源通用化，計(jì)算、存儲(chǔ)資源標(biāo)準(zhǔn)化，提升硬件資源的利用效率和共用水平；軟件服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化，通過配置過程完成部署安裝軟件與硬件解耦，應(yīng)用與數(shù)據(jù)分離，使全艦計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)的部署安裝任務(wù)調(diào)度更加便捷，容易實(shí)施。

附圖說明

圖1為本發(fā)明面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理系統(tǒng)的框架示意圖。

圖2為本發(fā)明面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理方法中的節(jié)點(diǎn)宿主OS部署/更新流程圖。

圖3為本發(fā)明面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理方法中的虛擬機(jī)部署流程圖。

圖4為本發(fā)明面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理方法中的虛擬機(jī)故障遷移流程圖。

圖5為本發(fā)明面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理方法中的應(yīng)用部署與管理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理系統(tǒng)，其包括統(tǒng)一資源描述模塊、節(jié)點(diǎn)宿主OS(操作系統(tǒng))部署或更新模塊、虛擬機(jī)部署模塊、虛擬機(jī)故障遷移模塊、應(yīng)用部署與管理模塊、資源統(tǒng)一管理模塊，其中：

統(tǒng)一資源描述模塊，通過XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語言)文件的配置實(shí)現(xiàn)平臺(tái)節(jié)點(diǎn)、軟件等配置信息的分發(fā)、查詢、解釋和執(zhí)行；

節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新模塊，需根據(jù)平臺(tái)資源的描述解析，通過網(wǎng)絡(luò)部署或節(jié)點(diǎn)OS；

虛擬機(jī)部署模塊，需從資源描述池中選擇并解析資源描述文件，通過網(wǎng)絡(luò)將虛擬機(jī)批量分發(fā)到平臺(tái)節(jié)點(diǎn)中；

虛擬機(jī)故障遷移模塊，在計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)服務(wù)出現(xiàn)異常時(shí)，根據(jù)統(tǒng)一資源描述模塊中的虛擬機(jī)故障遷移處理策略，在指定的備份計(jì)算節(jié)點(diǎn)中下載鏡像，重新啟動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器；

應(yīng)用部署與管理模塊，需從資源描述池中選擇并解析資源描述文件，通過網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用軟件、管理腳本、依賴軟件批量分發(fā)到平臺(tái)節(jié)點(diǎn)中；

資源統(tǒng)一管理模塊，部署在管理節(jié)點(diǎn)上，對虛擬機(jī)進(jìn)行開啟、關(guān)停、重啟等管理操作，對應(yīng)用軟件進(jìn)行安裝卸載、啟動(dòng)停止等管控，對整個(gè)部署的拓?fù)鋱D、部署過程進(jìn)行日志記錄、存儲(chǔ)和管理。

本發(fā)明面向全艦計(jì)算環(huán)境的統(tǒng)一資源管理方法包括節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新流程、虛擬機(jī)部署流程、虛擬機(jī)故障遷移流程、應(yīng)用部署與管理流程。

如圖2所示，所述節(jié)點(diǎn)宿主OS部署或更新流程主要包括以下步驟：

步驟一，配置平臺(tái)資源描述；

步驟二，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，嘗試網(wǎng)絡(luò)加載節(jié)點(diǎn)OS；

步驟三，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)OS，并啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)代理；

步驟四，發(fā)送宿主OS(及文件系統(tǒng))；

步驟五，本地固化OS及文件系統(tǒng)。

如圖3所示，所述虛擬機(jī)部署流程主要包括以下步驟：

步驟十一，批量分發(fā)軟件；

步驟十二，虛擬機(jī)/Docker(高級(jí)容器引擎)管理工具啟動(dòng)；

步驟十三，虛擬機(jī)/Docker管理；

步驟十四，虛擬鏡像下發(fā)。

如圖4所示，所述虛擬機(jī)故障遷移流程主要包括以下步驟：

步驟二十一，監(jiān)控計(jì)算節(jié)點(diǎn)和冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)；

步驟二十二，發(fā)生故障時(shí)，向管理節(jié)點(diǎn)發(fā)出告警；

步驟二十三，管理節(jié)點(diǎn)從存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中提取虛擬鏡像并掛載到冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，補(bǔ)充原來計(jì)算節(jié)點(diǎn)的服務(wù)能力；

步驟二十四，發(fā)生故障的計(jì)算節(jié)點(diǎn)暫停對外服務(wù)；

步驟二十五，重新向管理節(jié)點(diǎn)請求虛擬鏡像，并部署在故障的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)而恢復(fù)計(jì)算能力。

如圖5所示，所述應(yīng)用部署與管理流程主要包括以下步驟：

步驟三十一，批量分發(fā)應(yīng)用軟件、管理腳本、依賴軟件；

步驟三十二，安裝或卸載應(yīng)用軟件；

步驟三十三，啟動(dòng)或停止應(yīng)用軟件。

實(shí)施舉例1：

在全艦計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)的管理節(jié)點(diǎn)中有整個(gè)平臺(tái)的軟件、硬件、通信鏈路的統(tǒng)一資源描述。根據(jù)實(shí)際需要，通過資源描述配置模塊形成符合應(yīng)用需求的資源描述列表。管理節(jié)點(diǎn)中的資源描述解析模塊從資源描述列表中提取出關(guān)乎資源配置的有用信息。節(jié)點(diǎn)OS池中存有各節(jié)點(diǎn)所需要的基礎(chǔ)操作系統(tǒng)，供網(wǎng)絡(luò)部署OS模塊或者建立在本地固化OS模塊之上的網(wǎng)絡(luò)分發(fā)模塊使用。計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在啟動(dòng)之初首先嘗試網(wǎng)絡(luò)加載節(jié)點(diǎn)OS，管理節(jié)點(diǎn)接到請求命令后，啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)OS，并啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)代理，之后發(fā)送宿主OS(及文件系統(tǒng))給計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在接收到由管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的宿主OS(及文件系統(tǒng))后固化到本地節(jié)點(diǎn)中。至此，完成節(jié)點(diǎn)宿主OS部署流程。

實(shí)施舉例2：

在節(jié)點(diǎn)OS安裝完成之后，根據(jù)需求還要在計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)部署虛擬機(jī)。管理節(jié)點(diǎn)中的資源描述解析模塊從資源描述列表中提取出有關(guān)虛擬機(jī)配置的信息，并將配置信息發(fā)送給軟件分發(fā)模塊。軟件分發(fā)模塊從管理節(jié)點(diǎn)的軟件池和虛擬鏡像池中提取虛擬機(jī)/Docker管理工具及依賴軟件供計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)請求調(diào)用。計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)開啟之后像管理節(jié)點(diǎn)請求需要的軟件包，管理節(jié)點(diǎn)接到請求命令后，啟動(dòng)虛擬機(jī)/Docker管理工具，在虛擬機(jī)/Docker管理界面里選擇合適的虛擬機(jī)鏡像下發(fā)給計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在接收到由管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的虛擬機(jī)鏡像后存儲(chǔ)在本機(jī)節(jié)點(diǎn)的文件目錄下，供本機(jī)的軟件分發(fā)模塊或軟件遠(yuǎn)程管理模塊調(diào)用。至此，完成節(jié)點(diǎn)虛擬機(jī)的部署流程。

實(shí)施舉例3：

全艦計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)的管理節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控著計(jì)算節(jié)點(diǎn)和冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn)的負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)某一計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，向管理節(jié)點(diǎn)發(fā)出告警，管理節(jié)點(diǎn)會(huì)從存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中提取虛擬鏡像并掛載到冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，補(bǔ)充原來計(jì)算節(jié)點(diǎn)的服務(wù)能力。同時(shí)，發(fā)生故障的計(jì)算節(jié)點(diǎn)暫停對外服務(wù)，重新向管理節(jié)點(diǎn)請求虛擬鏡像，并部署在故障的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)而恢復(fù)計(jì)算能力。

實(shí)施舉例4：

管理節(jié)點(diǎn)中的資源描述解析模塊從資源描述列表中提取應(yīng)用列表配置信息，并將配置信息發(fā)送給軟件分發(fā)模塊。軟件分發(fā)模塊從軟件池中提取相對應(yīng)的軟件發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)向管理節(jié)點(diǎn)請求所需要的應(yīng)用軟件，管理節(jié)點(diǎn)收到請求后通過軟件分發(fā)模塊，將應(yīng)用軟件、管理腳本、依賴軟件批量分發(fā)到計(jì)算/存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中。管理節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)或停止應(yīng)用軟件。

本發(fā)明針對異構(gòu)硬件實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一資源描述定義及可視化配置、描述模板管理，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一視圖管理，資源一體化管理；基于統(tǒng)一資源描述實(shí)現(xiàn)軟件分發(fā)及系統(tǒng)能力重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的管理、資源分配回收、故障遷移；實(shí)現(xiàn)平臺(tái)能力視圖、軟件部署拓?fù)鋱D的全局展示；提供管理過程日志記錄、存儲(chǔ)及管理。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。