[发明专利]虚拟机双向自动伸缩服务实现方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及基于云计算的虚拟机自动伸缩服务。

背景技术

自动伸缩服务（Auto Scaling）是亚马逊云计算的一项服务，通过用户自定义的相关条件，自动增加或减少提供服务的虚拟机数量来满足服务的需求。通过自动伸缩服务，可以确保能有足够数量的虚拟机来满足应用服务各方面性能需求的同时，最大化的节约服务的运营成本。当需求增加时，无缝地自动增加虚拟机；当需求下降时，自动削减不需要的虚拟机，以节省费用。自动伸缩服务特别适合每小时、每天或每周使用率都不同的应用程序。例如某网站白天的访问量很大，而到了晚上访问量则骤降，通过自动伸缩服务，可以在白天尽可能地满足服务需求，而到了晚上可以节约成本。

目前自动伸缩服务存在的问题是：无法对单个虚拟机本身进行伸缩控制。当虚拟机数量已经无法再增加时，或者当运行在虚拟机中的服务即使通过增加虚拟机数量也无法支撑其运行的时候，只能依靠扩展单个虚拟机的计算能力和存储能力来满足其运行要求，例如服务需要的存储空间不够，但不能通过分布式或共享的方式来解决，只能通过动态扩展虚拟机本身的存储空间来满足要求；同时，由于虚拟机在整个云环境中运行，必然会引起与其他虚拟机的资源竞争问题，当虚拟机自动减少到单个虚拟机时，仍需要减少其使用的资源时，或者当运行在虚拟机中的服务即使通过减少虚拟机数量也无法节约资源的时候，只能通过减少该虚拟机的资源使用数，例如减少计算资源（CPU和内存资源）来实现。

发明内容

针对现有自动伸缩服务的以上需要和技术缺陷，申请人进行了研究改进，提供了一种虚拟机双向自动伸缩服务实现方法及其系统，通过在虚拟机自动横向伸缩的基础上，增加虚拟机自动纵向伸缩功能，解决目前无法提供自动双向伸缩服务的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种虚拟机双向自动伸缩服务实现方法，包括以下步骤：

（1）搭建云计算基础设施硬件环境，使用不少于2台服务器，连接内部局域网环境；

（2）安装云计算操作系统，配置云计算IaaS环境；

（3）准备基于网络的应用服务虚拟机镜像和负载均衡服务虚拟机镜像，并上传至云环境中；

（4）运行监控服务、双向自动伸缩服务；

（5）配置监控参数、负载均衡参数、双向自动伸缩参数，创建双向自动伸缩服务实例，系统根据配置的各项参数，启动应用服务虚拟机集群和负载均衡服务虚拟机；

（6）双向自动伸缩服务每隔设定时间向监控服务请求监控数据，监控服务则监控应用服务虚拟机集群，并将监控数据反馈给双向自动伸缩服务；

（7）同时，随着应用请求的不断到来，负载均衡服务将应用请求分别负载到应用服务虚拟机集群中不同的应用服务虚拟机上；

（8）双向自动伸缩服务根据配置的参数和监控返回的数据，采用自动化决策算法决定是否进行虚拟机集群的伸缩，以及采用横向还是纵向伸缩方式；所述自动化决策算法为：当发生单个虚拟机的计算/存储能力不足、无法启动更多虚拟机、单个虚拟机计算能力过剩、无法关闭更多虚拟机四种情况之一时，自动采取纵向伸缩的方式；上述情况发生的依据来自于监控反馈和服务的配置阈值；

（9）当需要进行伸缩时，则调用虚拟化服务接口，进行虚拟机集群的伸缩，横向伸缩则启停虚拟机，纵向伸缩则按虚拟机的编号依次动态调整虚拟机的计算资源和存储资源；

（10）当双向自动伸缩服务实例不再被需要时，通过管理接口将该实例删除。

本发明还提供一种应用于上述方法的虚拟机双向自动伸缩服务系统，从底到上依次包括基础设施层、系统层、服务层和管理层；

基础设施层，为基础架构云平台提供基础的硬件设施，包括服务器、存储设备和网络设备；

系统层，实现云操作系统，基于CentOS操作系统和KVM虚拟化技术，提供虚拟化的管理和对外接口；

服务层，包括监控服务、虚拟化服务、负载均衡服务和双向自动伸缩服务；

监控服务，为双向自动伸缩服务提供虚拟机监控信息，包括CPU使用率、内存使用率、磁盘使用率和网络状况；

虚拟化服务，为双向自动伸缩服务提供了虚拟机操作接口服务，包括启动虚拟机、关闭虚拟机、动态调整虚拟机的CPU、内存和磁盘大小；

负载均衡服务，为应用服务的外部请求分配不同的虚拟机进行响应，以确保虚拟机之间的负载均衡；