一种基于网络的计算环境可动态重构的系统及其方法 【技术领域】
本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种基于网络的计算环境可动态重构的系统及方法。
背景技术
一个计算系统包括用于完成计算功能的部件和用于存储功能的部件，如PC机构成一个计算系统，其中CPU、主板和内存等部件提供计算功能，硬盘提供存储功能；我们将提供计算功能的部件称为计算资源，提供存储功能的部件称为存储资源，每个计算系统都提供其相应的计算环境。
计算环境的动态重构是指计算资源与存储资源能够动态组合，从而形成不同的计算环境，如某一计算资源与Windows NT的存储资源组合，就构成Windows NT的计算环境，与RedHat 8.0的存储资源组合，就构成RedHat 8.0的计算环境。
目前，典型地计算环境有日常办公环境和服务器集群环境。
日常办公环境的系统结构如图1所示。一般情况下，用户3在办公系统计算环境2上进行日常工作，而办公系统互联交换网络1不是必需的。可以看出用户与计算环境是静态绑定的，也就是说，计算环境可以看作是用户的某种私有资源。上述静态绑定的模式存在的问题是：
资源利用率低，计算资源和存储资源难以得到有效的利用；
灵活性差，计算环境是静态的，不可重构的；
可靠性低，计算环境易遭到破坏。
服务器集群环境的系统结构如图2所示。所有的服务器通过集群系统互连交换网络6进行连接，构成提供特定应用4的集群系统，在集群系统计算环境5中，计算资源与特定应用是静态绑定的。这种模式存在的问题是：
可管理性差，集群规模越大，计算环境的部署越困难；
灵活性差，一个服务器计算环境只能固定的提供一种或几种服务，难以做到快速切换任意服务；
资源利用率低，计算资源难以动态切换到不同的应用，导致计算资源难以有效得到利用；
可靠性低，存储资源的破坏将可能导致整个应用系统崩溃，降低了整个系统的可靠性。
综合上述两种典型计算环境的情况，可以看出传统的计算环境构建方式存在资源利用率低、可靠性低、灵活性差等缺点；特别对于大规模的工作环境和集群环境，这些缺点更为突出，而且造成的损失也更为明显。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述已有技术的缺陷；为了实现计算环境的灵活切换，并增强计算环境的可靠性、可管理性，进一步提高资源利用率；从而提供一种基于网络的计算环境可动态重构的系统及其方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的一种基于网络的计算环境可动态重构系统，包括计算资源、存储资源、智能用户终端、系统服务器及互连交换网络，智能用户终端、计算资源、存储资源和系统服务器通过互连交换网络相连及通信，其中：
计算资源，用于为多个计算环境提供相应计算能力；
存储资源，用于存储所有的系统数据和用户数据；
智能用户终端，一方面用来提供用户与系统的交互接口，另一方面通过互联交换网络对计算环境进行监视和管理；
系统服务器，用于集中管理所有的用户、智能用户终端、计算资源和存储资源；
互联交换网络，用于连接系统中的智能用户终端、系统服务器、计算资源和存储资源。
在上述方案中，所述系统服务器包括系统服务器管理模块。
在上述方案中，所述系统服务器管理模块包括：计算资源管理模块、存储资源管理模块、资源映射管理模块和用户管理模块，其中：
计算资源管理模块，用于实现计算资源的集中管理；
存储资源管理模块，用于实现存储资源集中管理；
资源映射管理模块，用于完成计算资源、存储资源、智能用户终端和用户之间的动态映射及解除其间的映射关系；
用户管理模块，用于用户权限管理、用户认证管理。
在上述方案中，所述计算资源包括：刀片式计算资源、PC计算资源、服务器计算资源等。
在上述方案中，所述计算资源管理模块包括：计算资源的分配、计算资源的回收、计算资源的查阅、增加计算资源和减少计算资源等。
在上述方案中，所述存储资源管理模块包括存储资源的定位、存储资源的回收、存储资源的查阅、增加存储资源和减少存储资源等。
本发明提供的一种应用基于网络的计算环境可动态重构系统进行计算环境动态重构的方法，包括以下步骤：
a)用户通过智能用户终端与系统交互，进行身份认证；
b)通过身份认证后，获取用户定制的计算环境信息，并选择所需计算环境；
c)根据获取的用户所需计算环境信息，通过系统服务器管理模块中的资源映射管理模块，建立用户智能终端、计算资源、存储资源之间的绑定关系；向计算资源配置存储资源信息，向存储资源配置计算资源信息和存储资源信息；
d)系统服务器向智能用户终端发送计算资源信息，智能用户终端与计算资源建立连接，智能用户终端开始监视及管理计算环境；
e)存储资源启动，准备提供存储服务；
f)计算资源启动，与存储资源建立连接，开始为用户提供服务，服务结束后，用户退出，系统服务器回收资源。
在上述方案中，所述步骤f)中，在计算资源端，通过磁盘模拟模块，模拟磁盘操作，建立与存储资源的连接。
在上述方案中，所述步骤f)包括以下步骤：
f1)用户通过智能用户终端关闭计算环境；
f2)存储资源停止、断开与计算资源的连接；
f3)计算资源停止、断开与智能用户终端的连接；
f4)系统服务器解除智能用户终端、计算资源、存储资源之间的映射关系；
f5)智能用户终端回复到初始登陆状态。
由上可知，本发明提供的一种基于网络的计算环境可动态重构的系统及其方法，通过计算资源与存储资源分离，系统可根据用户的需求，动态组织满足条件的计算资源和存储资源组成用户可用的计算环境，从而具有很高的灵活性。所有计算资源和存储资源可以动态调配，实时监控，不仅增强了系统资源的可管理性，而且提高了各种资源的利用率和系统的可靠性。
此外，本发明具有很好的安全性，可以进行安全的用户认证。它还具有很好的兼容性，通过磁盘虚拟技术，可以支持多种操作系统，操作系统不需做任何修改。
【附图说明】
图1是现有技术中日常办公系统结构图；
图2是现有技术中服务器集群环境系统结构图；
图3是本发明的系统逻辑结构图；
图4是本发明的系统方法流程图。
图面说明
办公系统互连交换网络-1 办公系统计算环境-2
用户-3 特定应用-4
集群系统计算环境-5 集群系统互连交换网络-6
计算资源-10 存储资源-20
智能用户终端-30 系统服务器-40
互连交换网络-50
【具体实施方式】
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
图3是本发明的系统逻辑结构图。如图所示，一种基于网络的计算环境可动态重构系统包括计算资源10、存储资源20、智能用户终端30、系统服务器40及互连交换网络50。智能用户终端30、计算资源10、存储资源20和系统服务器40通过互连交换网络50互相连接及通信，其中：
计算资源10，可以包括刀片式计算资源、PC计算资源、服务器计算资源等，其功能主要是为多个计算环境提供相应计算能力；存储资源20，用于存储所有的系统数据和用户数据；智能用户终端30，一方面用来提供用户与系统的交互接口，另一方面通过互联交换网络50对计算环境进行监视和管理；系统服务器40，用于集中管理所有的用户、智能用户终端、计算资源和存储资源；互联交换网络50，用于连接系统中的智能用户终端、系统服务器、计算资源和存储资源。
系统服务器40包括系统服务器管理模块，该系统服务器管理模块包括计算资源管理模块、存储资源管理模块、资源映射管理模块和用户管理模块，其中：计算资源管理模块，用于实现计算资源的集中管理，包括计算资源的分配、计算资源的回收、计算资源的查阅、增加计算资源、减少计算资源等；存储资源管理模块，用于实现存储资源集中管理，包括存储资源的定位、存储资源的回收、存储资源的查阅、增加存储资源、减少存储资源等；资源映射管理模块，用于完成计算资源、存储资源、智能用户终端和用户之间的动态映射及解除其间的映射关系等；用户管理模块，用于用户权限管理、用户认证管理。
参见图4a，应用基于网络的计算环境可动态重构系统进行计算环境动态重构的方法，包括以下步骤：
步骤100，利用智能用户终端与用户进行交互，获取用户需求的计算环境信息；在步骤100中，智能终端向系统服务器发送用户认证信息，系统服务器接受到用户认证信息后，验证其是否为合法用户？若为合法用户，系统服务器向智能用户终端发送用户定制的所有计算环境信息，否则，返回用户认证界面；用户通过智能用户终端选择要使用的计算环境，智能用户终端将其发送给系统服务器；系统服务器查询并确定构建此计算环境所需要的计算资源和存储资源；若不存在满足用户需求的计算环境，则返回智能用户终端选择使用计算环境的界面；
步骤110，根据获取的用户所需计算环境信息，通过系统服务器管理模块中的资源映射管理模块建立用户智能终端、计算资源、存储资源之间的绑定关系；向计算资源配置存储资源信息，向存储资源配置计算资源信息和存储资源信息；
步骤120，系统服务器向智能用户终端发送计算资源信息，智能用户终端与计算资源建立连接，智能用户终端开始监视及管理计算环境；
步骤130，存储资源启动，准备提供存储服务；
步骤140，计算资源启动，与存储资源建立连接，开始为用户提供服务，服务结束后，用户退出，系统服务器回收资源；在步骤140中，在计算资源端，通过磁盘虚拟模块，模拟磁盘操作，建立与存储资源的连接。
根据以上所述步骤，图4b示出了本发明实施例的系统方法流程图，包括以下步骤：
步骤200，开始，用户登录界面；
步骤210，智能用户终端向系统服务器发送用户认证信息；
步骤220，系统服务器接受到用户认证信息后，验证其是否为合法用户？若是，执行下一步，若否，执行步骤200；
步骤230，系统服务器向智能用户终端发送用户定制的所有计算环境信息；在步骤230中，用户定制的所有计算环境是指用户定制Windows NT、RedHat 8.0等计算环境；
步骤240，用户通过智能用户终端选择要使用的计算环境，智能用户终端将其发送给系统服务器；
步骤250，系统服务器查询并判断构建此计算环境所需要的计算资源和存储资源是否存在？若是，执行下一步，若否，执行步骤230；
步骤260，系统服务器通过管理模块中的资源映射管理模块完成用户、用户智能终端、计算资源与存储资源的映射，并向计算资源配置存储资源信息，向存储资源配置计算资源信息和存储资源信息；
步骤270，系统服务器向智能用户终端发送计算资源信息，智能用户终端与计算资源建立连接，智能用户终端开始监视及管理计算环境；
步骤280，存储资源启动，准备提供存储服务；
步骤290，计算资源启动，与存储资源建立连接，开始为用户提供服务；在步骤290中，在计算资源端，通过磁盘虚拟模块，模拟磁盘操作，建立与存储资源的连接。
用户在使用本发明的计算环境时与传统系统没有本质区别。用户退出时，系统服务器回收资源，图4c示出了其流程步骤：
步骤310，用户通过智能用户终端关闭计算环境；
步骤320，存储资源停止、断开与计算资源的连接；
步骤330，计算资源停止、断开与智能用户终端的连接；
步骤340，系统服务器解除智能用户终端、计算资源、存储资源之间的映射关系；
步骤350，智能用户终端回复到初始登陆状态。
综上所述，本发明实现了计算资源的集中分配和管理，所有的计算资源都通过系统服务器统一进行管理和分配，本发明也实现了计算资源动态分配，在本发明中计算环境与计算资源是无关的，可动态调度系统中相似的计算资源组成所需计算环境。
同时，计算资源和存储资源都是按需分配的。用户通过智能用户终端选择所需计算环境，系统服务器则根据用户需求选择合适的计算资源和存储资源组成计算环境。系统数据和用户数据集中存放在网络存储设备上，对它们的访问均通过互连交换网络完成。数据的集中存储便于采用统一的数据备份等安全性措施，从而提高数据的安全性。数据的集中存储还可以节约一部分的存储资源。
本发明实现了计算环境的无缝切换，在本发明中用户可以通过一个智能用户终端监视和管理多个计算环境，在不影响计算环境正常使用的情况下可以动态的切换到不同的计算环境下。同时，本发明具有很好的可管理性，在系统服务器上实现单点管理；安全有效的用户安全认证模块强有力的保障了系统的安全性；可以快速重构一个新的计算环境；在实现了灵活性的同时，管理系统也提供了一定的策略，保证在特定情况下与传统使用模式的一致性。
此外，本发明具有操作系统无关性，无需对操作系统进行修改，即可兼容多种操作系统。
与传统系统相比，本发明具有很好的灵活性，可靠性、安全性、可管理性，极大的提高了资源利用率。