基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法.pdf

一种基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法包括用户虚拟化管理服务模块，系统虚拟化管理服务模块和原子部件，所述原子部件包括物理计算节点和物理存储设备节点；所述系统虚拟化管理服务模块用于实现系统虚拟化服务和管理封装，对所述原子部件进行资源虚拟化，为上一级系统虚拟化管理服务模块和所述用户虚拟化管理服务模块提供公共接口；所述系统虚拟化管理服务模块向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块提供虚拟资源。本发明以存储管理为基础，采取层次结构，将服务器及各种典型服务系统的管理，及用户自定义系统的管理有效集成，使管理系统的研发更为简单易行，并有很强的可扩展性，总体提高了系统的性能。

1、  一种基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于包括用户虚拟化管理服务模块，系统虚拟化管理服务模块和原子部件，其中：
所述原子部件包括物理计算节点和物理存储设备节点；
所述系统虚拟化管理服务模块用于实现系统虚拟化服务和管理封装，对所述原子部件进行资源虚拟化后为上一级系统虚拟化管理服务模块和所述用户虚拟化管理服务模块提供系统定义的公共接口和虚拟资源。

2、  如权力要求1所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述虚拟资源是虚拟化的功能服务，是系统提供给用户的基本元素。

3、  如权力要求2所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述虚拟资源是虚拟的设备、虚拟的服务器、虚拟的文件系统或者是虚拟的集群系统，用户对于所述虚拟资源的使用就像使用实际的物理资源一样。

4、  如权力要求1所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述系统虚拟化服务将物理资源进行封装从而实现“性能”和功能的虚拟化，所述系统虚拟化服务将其底层资源屏蔽。

5、  如权力要求4所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述底层资源是物理资源或下级系统虚拟化服务提供的虚拟资源。

6、  如权力要求1所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述系统虚拟化管理服务模块提供虚拟资源的启动、停止操作服务。

7、  如权力要求1所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述公共接口包括服务依赖管理、逻辑资源管理、资源映射管理、资源运行管理、物理资源管理和虚拟服务管理。
所述服务依赖管理，用于实现上下级系统虚拟化管理服务模块之间的依赖关系；所述服务依赖管理包括依赖登记和依赖删除；所述依赖登记实现上级服务向本级服务登记依赖关系。
所述逻辑资源管理，用于实现逻辑资源的配置，资源分配与回收，资源的查阅，资源性能的配置与查询及数据备份。
所述资源映射管理，用于完成逻辑资源与物理资源之间的映射，资源映射的查询。
所述资源运行管理，用于停止、启动资源；
所述物理资源管理，即一个服务所控的物理资源的管理，包括物理资源的配置，分配与回收，资源查阅，性能查询。
所述虚拟服务管理，用于实现虚拟服务配置，虚拟服务状态报告，虚拟服务的删除。

8、  如权力要求1所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述管理封装包括本级服务的构成封装和布局封装。

9、  如权力要求1所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述用户虚拟化管理服务模块下有所述系统管理节点，用于系统管理。

10、  如权力要求8所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，其特征在于，所述构成封装是本级服务所需要的虚拟资源类型和个数；所述布局封装是各个虚拟资源之间的逻辑关系，这些内部关系对于上一级服务和管理台是不可见的。

11、  一种基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统方法，其特征在于包括以下步骤：
a)系统虚拟化管理服务模块对原子部件进行虚拟化；
b)向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源；
c)系统虚拟化管理服务模块对下级系统虚拟管理服务提供的虚拟资源进行系统虚拟化；
d)向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源。

基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法
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存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法。
背景技术
随着信息技术的发展，企业的数据急剧膨胀，数据作为信息的载体成为企业最有价值的资源，数据的存储变得越来越重要。以高密集型、网络化的存储模式日渐流行，现已成为企业级存储和大型服务系统的基础。在网络存储系统的基础上如何搭建合理的服务系统管理架构就自然成为企业信息平台亟待解决的基础问题。
现有的管理系统过于复杂，并且不能够有效地将系统内的各种资源进行有效地管理。除此之外，管理系统的可扩展性较差，不利于各种典型子系统的管理扩展。现有的存储系统模型和方法已经不能满足现有的大型系统的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法，提高系统性能，实现大型服务系统管理的可扩展性、互操作性，系统易于管理，提高了系统地集成度。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统，包括用户虚拟化管理服务模块，系统虚拟化管理服务模块和原子部件，其中：
所述原子部件包括物理计算节点和物理存储设备节点；
所述系统虚拟化管理服务模块用于实现系统虚拟化服务和管理封装，对所述原子部件进行资源虚拟化后为上一级系统虚拟化管理服务模块和所述用户虚拟化管理服务模块提供系统定义的公共接口和虚拟资源。
在上述方案中，所述虚拟资源是虚拟化的功能服务，是系统提供给用户的基本元素。
在上述方案中，所述虚拟资源是虚拟的设备、虚拟的服务器、虚拟的文件系统或者是虚拟的集群系统，用户对于所述虚拟资源的使用就像使用实际的物理资源一样。
在上述方案中，所述系统虚拟化服务将物理资源进行封装从而实现“性能”和功能的虚拟化，所述系统虚拟化服务将其底层资源屏蔽。
在上述方案中，所述底层资源是物理资源或下级系统虚拟化服务提供的虚拟资源。
在上述方案中，所述系统虚拟化管理服务模块提供虚拟资源的启动、停止操作服务。
在上述方案中，所述公共接口包括服务依赖管理、逻辑资源管理、资源映射管理、资源运行管理、物理资源管理和虚拟服务管理。
所述服务依赖管理，用于实现上下级系统虚拟化管理服务模块之间的依赖关系；所述服务依赖管理包括依赖登记和依赖删除；所述依赖登记实现上级服务向本级服务登记依赖关系。
所述逻辑资源管理，用于实现逻辑资源的配置，资源分配与回收，资源的查阅，资源性能的配置与查询及数据备份。
所述资源映射管理，用于完成逻辑资源与物理资源之间的映射，资源映射的查询。
所述资源运行管理，用于停止、启动资源；
所述物理资源管理，即一个服务所控的物理资源的管理，包括物理资源的配置，分配与回收，资源查阅，性能查询。
所述虚拟服务管理，用于实现虚拟服务配置，虚拟服务状态报告，虚拟服务的删除。
在上述方案中，所述管理封装包括本级服务的构成封装和布局封装。
在上述方案中，所述构成封装是本级服务所需要的虚拟资源类型和个数；所述布局封装是各个虚拟资源之间的逻辑关系，这些内部关系对于上一级服务和管理台是不可见的。
在上述方案中，所述用户虚拟化管理服务模块下有所述系统管理节点，用于系统管理。
本发明还提供一种基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统方法，包括以下步骤：
a)系统虚拟化管理服务模块对原子部件进行虚拟化；
b)向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源；
c)系统虚拟化管理服务模块对下级系统虚拟管理服务提供的虚拟资源进行系统虚拟化；
d)向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源。
由上可知，本发明所述的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法，以存储管理为基础，采取层次结构，将服务器的管理，各种典型服务系统的管理，乃至于用户自定义系统的管理有效地集成，使得管理系统的研究和开发更为简单易行，并具有很强的可扩展性；对于用户(包括系统管理员和最终用户)，本系统提供很强的易用性和可管理性，提高了系统的互操作性、可管理性和集成度，总体上说，提高了系统的性能。
附图说明
图1为本发明实施例基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统逻辑结构图；
图2a为本发明的管理系统方法流程图；
图2b本发明实施例基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
在本发明中，对以下技术概念做出了定义，现详细说明如下：
原子部件(EMS)：是指系统的物理设备，包括物理计算节点和物理存储设备，系统的虚拟化就是基于这些原子部件进行的。
虚拟资源(VRS)：是虚拟化的功能服务，它是系统提供给用户的基本元素。虚拟资源可以是虚拟的设备、虚拟的服务器、虚拟的文件系统或者是虚拟的集群系统等等。用户对于虚拟资源的使用就像使用实际的物理资源一样。
系统虚拟化服务(VSS)：将物理资源进行封装从而实现“性能”和功能的虚拟化。虚拟化服务是系统定义的、用来对“性能”和功能进行虚拟化的服务。系统虚拟化服务将其底层(物理)资源屏蔽，即资源用户无需明了所使用虚拟资源的实现细节。对于一个系统虚拟化服务，其所屏蔽的资源可能是真正的物理资源，也可能是下级系统虚拟化服务提供的虚拟资源。这样可以根据需求实现多层次的虚拟化服务，而每层虚拟化服务只专注本层的虚拟化功能。
系统虚拟化管理服务模块(SVMS)：是系统一级的虚拟化管理服务，主要实现系统虚拟化服务和管理的封装。系统虚拟化管理服务模块提供给用户级虚拟管理服务和上一级系统虚拟化管理服务模块管理、配置、资源使用、资源查询等一系列的公共接口。系统虚拟化管理服务模块的输出是虚拟化的功能也就是虚拟资源。系统虚拟化管理服务模块除了提供虚拟资源以外，还要负责虚拟资源的启动、停止等操作服务。
用户虚拟化管理服务模块(UVMS)：是用户级别的虚拟化管理服务，它提供用户对系统管理、配置、监视的接口，用户通过用户虚拟化管理服务模块提供对整个系统进行管理，用户管理化服务对系统的管理依赖于对系统级虚拟化管理服务。
图1为基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统逻辑结构图，如图所示，网络存储和资源虚拟化的存储系统包括系统管理节点0，物理存储设备1，物理计算节点2，存储系统虚拟化管理服务模块3，服务器虚拟化管理服务模块4，文件系统虚拟化管理服务模块5，集群虚拟化管理服务模块6，用户虚拟化管理服务模块7，第一应用系统8和第二应用系统9，由用户构建。图中实心箭头表示下一级系统虚拟化管理服务模块向上一级系统虚拟化管理服务模块提供的虚拟计算资源a，b，c，d，e，f，g，虚线箭头表示系统虚拟化管理服务模块向用户虚拟化管理服务模块提供的虚拟计算资源，用户管理的虚拟资源h，i，j，k是系统提供给用户的基本元素，用户根据自己的需求使用这些虚拟资源配置自己的应用系统。系统中物理存储设备1和物理计算节点2是系统的原子部件，系统的虚拟化是基于这些原子部件的，系统管理节点0用于存储系统管理、易扩展，易开发。
本发明以网络存储和管理服务的虚拟化技术为核心，构建统一的虚拟化管理服务框架。也就是说，虚拟化的管理服务是以本发明的存储系统及其方法为基础的。对系统进行管理，向用户提供虚拟化的功能服务，用户可以根据应用需求搭建应用系统。系统虚拟化管理服务模块包括设备管理虚拟化服务模块，服务器管理虚拟化服务模块，文件系统虚拟化管理服务模块等，还可以根据需求扩展新的虚拟化管理服务。虚拟化管理服务有两部分作用，第一，对系统的服务接口进行封装，使得系统虚拟化管理框架有一致的接口封装，即对本级服务提供的虚拟资源使用接口进行统一的接口封装，对于本级服务向上层管理提供的管理功能接口进行统一接口封装；第二，定义并实现提供虚拟资源，即附图1中a是存储原子部件提供的物理设备接口，图中b，e是存储系统虚拟化管理服务模块向上一级系统虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源，h是存储系统虚拟化管理服务模块向用户虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源。可以看出系统是由统一的虚拟管理框架和多个系统虚拟化管理服务模块构成的。系统虚拟化管理服务模块向用户虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源就是虚拟化的功能，虚拟资源可以是设备如h，可以是服务器i；可以是文件系统j，可以是集群系统k。我们可以看出虚拟资源就是系统提供的虚拟的服务。
虚拟化管理服务的实现过程：
系统虚拟管理服务，将下级系统虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源集合进行虚拟化之后，向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块提供虚拟资源。下级服务提供的虚拟资源被认为是本级服务的物理资源，每一级服务并不关心这些虚拟资源是如何实现的。
如图2a所示，基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统方法包括以下步骤：
步骤100，系统虚拟化管理服务模块对原子部件进行虚拟化；
步骤110，向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源；
步骤120，系统虚拟化管理服务模块对下级系统虚拟管理服务提供的虚拟资源进行系统虚拟化；
步骤130，向上级系统虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源。
结合本发明实施例的存储系统，如图2b所示，基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统方法包括以下步骤：
步骤210，存储系统虚拟化管理服务模块对物理存储设备进行虚拟化；
步骤220，向上级服务模块——服务器虚拟化管理服务模块、文件系统虚拟化管理服务模块、用户虚拟化管理服务模块分别提供虚拟资源；
步骤230，服务器虚拟化管理服务模块对物理计算节点和存储系统虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源进行虚拟化；
步骤240，向上级服务模块——文件系统虚拟化管理服务模块、集群虚拟化管理服务模块、用户虚拟化管理服务模块提供虚拟资源；
步骤250，文件虚拟化管理服务对服务器虚拟化管理服务模块和存储系统虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源进行虚拟化；
步骤260，向上级服务模块——集群虚拟化管理服务模块和用户虚拟化管理服务模块提供虚拟资源；
步骤270，集群虚拟化管理服务模块对文件系统虚拟化管理服务模块和服务器虚拟化管理服务模块提供的虚拟资源进行虚拟化；
步骤280，向上级服务——用户虚拟化管理服务模块提供虚拟资源。
以存储系统虚拟化管理服务模块3为例：
图1中a是存储原子部件1提供的物理设备接口，存储系统虚拟化管理服务模块3对物理存储设备1进行虚拟化，然后向上级服务——服务器虚拟化管理服务模块4提供虚拟资源b，向文件系统虚拟化管理服务模块5提供虚拟资源e，向用户虚拟化管理服务模块提供虚拟资源i。
为了实现以上虚拟化的管理结构和统一的虚拟化管理框架，系统虚拟化管理服务模块要实现统一的软件接口封装。系统所需定义的接口必须支持资源的管理和使用。系统定义的统一接口(公共接口)包含：服务依赖管理、逻辑资源管理、资源映射管理、资源运行管理、物理资源管理和虚拟服务管理。系统虚拟化管理服务模块的作用就是完成整体系统的功能封装。现将系统定义的统一接口详细说明如下：
服务依赖管理，实现上下级系统虚拟化管理服务模块之间的依赖关系，包含依赖登记，依赖删除。依赖登记实现上级服务向本级服务登记依赖关系。
逻辑资源管理，实现逻辑资源的配置，资源分配与回收，资源的查阅，资源性能的配置与查询，数据备份。
资源映射管理，完成逻辑资源与物理资源之间的映射，资源映射的查询。
资源运行管理，停止、启动资源，系统虚拟化管理服务模块需要定义其封装的虚拟资源的启动过程、停机过程、升级资源运行、降级资源运行等等。
物理资源管理，一个服务所控的物理资源的管理，包括物理资源的配置，分配与回收，资源查阅，性能查询。
虚拟服务管理，实现虚拟服务配置，虚拟服务状态报告，虚拟服务的删除。
除了以上公共接口以外，系统虚拟化管理服务模块要定义本级服务的构成封装和布局封装。构成封装指的是本级服务所需要的虚拟资源类型和个数；布局封装指的是各个虚拟资源之间的逻辑关系。这些内部关系对于上一级服务和管理台是不可见的，系统虚拟化管理服务模块还要定义它所封装的虚拟资源的启动过程和停机过程。这对于上级服务也是不可见的，这是对本级资源虚拟化。
本发明将存储虚拟化和计算虚拟化技术结合起来，使得用户不再将重点放在复杂的计算系统的结构上，而是将用户的注意集中到系统的功能上。系统为用户提供虚拟化的功能。用户不需要关心功能是如何实现的，用户可以把虚拟化的功能系统当成实际的物理计算系统使用。由管理软件提供给用户虚拟资源，这是用户可以直接操作的虚拟化的功能服务。虚拟资源可以是文件系统，可以是存储空间，可以是服务器等。虚拟资源由系统定义，并构成用户使用系统的基本单位。
如图1所示，我们可以看出系统的结构横向和纵向都是可扩展的。新的系统虚拟管理服务可以很容易地添加到系统中来，用户可以根据自己的需求，使用系统提供的虚拟资源搭建自己的系统。例如，用户想要搭建一个WEB集群系统，只需要简单的进行性能配置，应用服务器个数，选择集群的个数。用户并不需要知道它使用的文件系统和服务器是如何通过各级的虚拟化服务管理实现的，通过服务的虚拟化使得用户可以很容易的管理和构造自己的系统，并在基础之上，控制用户系统的运行。
本发明提供的基于网络存储和资源虚拟化的大型服务系统的管理系统及其方法以存储管理为基础，采取层次结构，将服务器的管理，各种典型服务系统的管理，乃至于用户自定义系统的管理有效地集成，使得管理系统的研究和开发更为简单易行，并具有很强的可扩展性；对于用户(包括系统管理员和最终用户)，本系统提供很强的易用性和可管理性，提高了系统的互操作性、可管理性和集成度，总体上说，提高了系统的性能。