[发明专利]一种虚拟计算机集群及其实施方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算系统虚拟化技术领域，尤其指一种虚拟计算机集群及其实施方法。

背景技术

计算系统的虚拟化(Virtualization)包含多层含义，它可以指多物理资源的单一逻辑表示，如存储系统的虚拟化；或多个逻辑资源共用同一个物理资源，如服务器虚拟化。当前服务器虚拟化技术是虚拟化技术应用的一个重要领域，各种支撑平台不断出现，它能够在单一的物理计算机/服务器上同时运行多个操作系统，多个用户通过远程登录到不同的虚拟操作系统上就像独自拥有一台计算机(虚拟机)一样。服务器虚拟化技术出现了多种支撑平台，如VMware、XEN、KVM、Virtual Box等，它们在各种领域得到了广泛应用。服务器虚拟化技术主要包括全虚拟化技术和半虚拟化技术，其中半虚拟化技术需要和硬件相结合(如CPU支持VT-x技术)，而全虚拟化则完全脱离硬件约束运行在宿主操作系统之上。服务器虚拟化技术是计算机技术领域的一场重大的革命，它将极大地提高硬件利用效率、降低企业的硬件实施成本。

云计算是虚拟化、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。云计算表述了一种新的计算模式：应用、数据和IT资源以服务的方式通过网络提供给用户使用。云计算机在国外发展迅速，Amazon、Google、IBM、Microsoft和Yahoo等公司是云计算的先行者，云计算领域的众多成功公司还包括Salesforce、Facebook、Youtube、Myspace等。虚拟化是云计算技术的支柱，无论是在“公有云”(如Amazon的EC2)、“私有云”或“混合云”的建设过程中，虚拟计算机技术均被广泛采用。云计算技术为虚拟化技术的稳定性、可扩展性、安全性等提出了更高的需求。

由于单一物理机的硬件资源有限，虚拟机的性能无法超越宿主物理机；此外由于虚拟化方式(全虚拟化/半虚拟化)的约束，虚拟机也无法取得效率的最大化。当前计算机虚拟化领域缺乏一种有效的单一虚拟资源的扩展方法以支持用户对计算系统的计算资源、存储资源、安全以及稳定性有特殊需求的场合。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种虚拟计算机集群，可解决当前虚拟化计算系统硬件资源有限、性能无法超越宿主物理机等不足。

本发明解决的技术问题之二在于提供一种虚拟计算机集群的实施方法；具有低成本、高效率、强鲁棒性、易扩展性和高可靠性等特点。

本发明解决上述技术问题之一的技术方案是：

包括有前端机和若干集群节点，所述前端机为虚拟机或物理机；所述的集群节点为虚拟机节点或物理机节点；前端机与集群节点及集群节点之间通过物理或虚拟网卡连接。

所述的前端机与虚拟机节点位于同一台宿主物理机上。

所述的集群节点为位于不同物理机上的虚拟机节点。

所述的集群节点为虚拟机节点和物理机节点。

本发明解决上述技术问题之二的技术方案是：

包括有应用服务模块、集群控制器、节点控制器等组成部分；

所述的应用服务模块运行在应用服务器上，用于接收虚拟计算计集群用户请求，并调度虚拟计算机集群；

所述的集群控制器运行在前端机上，负责管理、监控、调度整个虚拟计算机集群，作为虚拟计算机集群面对用户应用的直接入口；

所述的节点控制器运行在集群节点上，用于接受集群控制器的调度请求，定时报告节点状态信息，以及完成与本机软硬件系统的交互；

所述的集群从接收用户请求到返回集处理结果的流程如下：

(1)用户请求被应用客户端或浏览器获取，首先被传送到应用服务模块，应用服务模块将用户请求转化为集群作业的形式发送到集群控制器；

(2)集群控制器解析应用服务模块发送的集群作业，将作业进行分解或直接发送到不同的节点控制器；

(3)节点控制器接受集群控制器发送的子作业请求，分别在各集群节点完成对应的子作业；

(4)节点控制器将子作业的处理结果返回给集群控制器，集群控制器将作业结果进行合成后返回给应用服务模块；或者，节点控制器将处理结果直接返回给应用服务模块；最后由应用服务模块将结果返回给最终用户。

还包括有存储控制器，用于支持集群节点间数据的共享，实现集群的协同处理需求；

如果需要使用网络存储，集群控制器将存储请求发送到存储控制器；

如果节点控制器需要使用网络存储，由存储控制器获得访问许可，然后对网络存储进行读写操作。