基于云计算平台的虚拟化资源全生命周期管理的研究

云计算（IaaS）虚拟资源全生命周期模型及其实现

【摘要】

随着云计算技术的迅猛发展，企业级的云服务在企业IT架构规划中占据了越来越重要的地位，而在企业云的运营管理过程中，虚拟资源的全生命周期管理又是云战略的重中之重。本文在研究企业云及其虚拟资源的基础上，重点提出了相应的资源管理模型。该管理模型对电信企业搭建企业云服务，完善虚拟资源管理具有参考价值和借鉴意义。

【关键词】

云计算；虚拟资源；虚拟资源集；全生命周期管理；资源日历

【正文】

1.背景

随着云计算技术的不断发展与逐渐成熟，越来越多的企业使用云计算技术来构建自己的企业信息基础架构，承载企业基础或核心业务，这其中既包括面向企业客户的公有云，也包括面向企业内部人员的私有云。根据xx的调查，有xx%的企业正在或计划构建自己的企业云。对于传统的电信企业，云计算这个IT前沿技术，同样是一种有效降低成本投入，提高企业效益的秘方。

即使是在传统电信领域，随着客户规模发展与新业务的快速需求，信息化、移动互联网的发展需求也在占据越来越大的比重。由于传统电信企业通常采用垂直模式的IT基础架构，不仅建设成本较高，同时缺乏灵活性，无法应对当今市场需求的快速变化。如何建设简单而灵活的IT标准结构和体系，实现电信业务与IT的融合，是如今电信企业进行IT发展时重点考虑的问题。

云计算技术对传统的资源使用模式进行了很大的改变，将软硬件抽象为一个个虚拟的逻辑资源，并将这些虚拟资源组合为资源池，供各个业务系统进行使用。所以，业务系统不再独占自己的物理资源了，而是和其它业务系统共同分享一个资源池里的东西，这使业务系统之间的资源共享与灵活调整成为常态。因此，如何有效地对云提供的虚拟资源进行管理，就是企业云使用中一个非常重要的课题。只有有效的管理好虚拟资源，才能充分发挥云的优势和特点。

当电信企业决定基于云计算技术进行IT构建时，应更多的从云的特点、规划、设计角度出发，结合自己的业务需求，提前对其即将拥有的云的问题进行思考和解决，特别是云中的虚拟资源管理，更是重中之重。

在本文中，选择了应用最为广泛的，基于计算机X86体系构建的IaaS（基础设施云）作为主要研究对象，对云的虚拟资源的全生命周期进行分析，提出云的虚拟资源全生命周期管理的模型，并结合实际案例对本模型进行解释和说明。

2.标准化情况

从云计算的概念提出发展到现在，一些产业巨头的技术和产品在云计算领域占据了垄断地位，如Google的DFS、Map-Reduce技术，VMware的虚拟机等，相对于业界其他提供同类产品的厂商或者使用其产品的用户来说，这些技术和产品已经成立事实的标准。

随着时间的推移，一些新兴的联盟和论坛成为云计算标准制定的主力，一些厂商，如惠普、IBM、Cisco、Intel、Microsoft、VMware、Amazon和Google等交叉参与了多个组织，期望将事实标准或者事实产品推广成为行业的开放标准，这些技术联盟和开放论坛关注于云计算业务的互操作性、安全、应用场景、资源管理等多个方面。

传统国际标准化组织如ITU-T、ISO、IEEE、IETF等，虽然在云计算标准方面涉足较晚，但也已经开始介入对云计算标准化的研究，研究的重点包括云计算整体的产业链、业务模型和参考模型。

3.技术分析

随着云计算的进一步的发展，现在的云计算平台也不光只是提供表面上的物理硬件、计算能力等资源，更重要的是它是一个平台，这个平台上可以承载新的应用、新的服务、新的解决方案。云最重要的是服务管理，没有服务和管理，云将永远停留在理论的阶段，如何将各种资源有效的管理起来，成为统一的服务提供，成为云计算当下的技术和业务发展方向：

1、当企业进行私有云计算平台构建时，如何对其即将拥有的云计算平台进行有效的运营管理就成为其必须要提前考虑和解决的核心问题。传统的资源使用模式得到了很大的改变，业务系统不再独占物理资源而是面向虚拟资源，云计算平台为业务系统之间共享各种的资源，并灵活调配。如何面对这种变化提供有效的数据支撑，是资源日历作为整体数据结构的重要缘由，以全方位的数据为基础，解决运营管理的盲目性。

2、一套业务系统从规划、设计、试运行、运营、更替甚至销毁的完整生命周期也和以往的依赖纯物理资源的建设模式有了非常大的变化，针对云计算虚拟化的技术特点，如何为业务系统量身定制新的、全方位、有效、长期的管理策略，虚拟资源的全生命周期管理，成为一个重要的问题解决方向。

4.虚拟资源与虚拟资源集

4.1.虚拟资源

虚拟资源是云计算（IaaS）的核心元素。所谓虚拟资源，云计算平台对构建在其上的业务系统分配、提供与管理的能满足业务系统自身的业务需要的能力，如果某种能力存在缺失，那么业务系统对其最终用户提供的服务内容或者服务质量可能会受到损害，甚至无法提供对外服务；同时这些能力也共同构成了业务系统在云计算平台上的基础生存环境。

虚拟资源是一种分层级的能力抽象。高层虚拟资源是对低层虚拟资源的进一步抽象，不同的低层虚拟资源，可在更高层级上，能被视为一类虚拟资源。虚拟资源抽象到什么样的层级，既取决于业务系统的需求，也取决于云计算平台的实际供给情况。当不再进行抽象或不需要再进行抽象时，虚拟资源就还原到对应的物理资源，这种物理资源可能是硬件、也可能是软件，甚至只是数据。具体来说，虚拟资源在IAAS层面，可以包括计算能力、存储能力、网络资源以及软件授权资源，随着云计算层别的增加，还会逐渐包括数据库资源、邮件资源、开发资源以及各种应用资源等。虚拟资源是一种能力抽象，但是虚拟资源的能力提供依然要依赖于其背后的物理资源。虚拟资源也是有粒度的，物理资

源的粒度很大程度上决定了虚拟资源的粒度。

虚拟资源是一个开放和动态的范畴。它可以随着业务系统实际需求的扩展，以及云计算平台自身能力供给的提升而增加新的内容，也可能随着业务系统实际需求的变化，或者云计算平台自身供给能力的调整而消亡。

4.2.虚拟资源集

虚拟资源集是虚拟资源的集合。出于不同的目的，可以构造出不同的虚拟资源集，譬如说：针对某一特定业务系统需求而构造的特定业务虚拟资源集，针对某一特定管理需求而构造的特定管理虚拟资源集等。包含了全部虚拟资源的虚拟资源集，构成云计算平台的虚拟资源池。界于特定业务虚拟资源集在云计算平台中具有的重要性，下文中的虚拟资源集将特指供业务系统使用的虚拟资源集。

5.虚拟资源全生命周期管理模型

5.1.虚拟资源使用模型

在云计算平台中，业务系统使用的是针对该业务系统需求而定制的虚拟资源集。该虚拟资源集为云计算虚拟资源池的一个子集，云计算平台通过该子集与业务系统发生联系并进行管理。在实际使用过程中，云计算平台根据业务系统的实际需求，把资源池里可以提供的虚拟资源加入到业务系统的虚拟资源集中，或者根据业务系统对虚拟资源的实际使用情况，把虚拟资源集中的某些虚拟资源取出，重新放回到虚拟资源池中；同时，以虚拟资源集为一个整体单元，进行全局的规划与调度。如下图所示：

虚拟资源

虚拟资源

虚拟资源

虚拟资源

图1 虚拟资源使用模型示意图

对于业务系统而言，并不是符合能力要求的任意虚拟资源组合在一起，就能构成有效的虚拟资源集，其使用的虚拟资源集必须是有效的。有效虚拟资源集里必须是那些能够组合在一起，并共同发挥作用的虚拟资源。如果某一虚拟资源不能与虚拟资源集中的其它虚拟资源有效组合，那么即使其能力满足业务系统的需求，也不应该被加入到虚拟资源集中。

虚拟资源具备独立的生命周期，不因底层虚拟资源的更换而消亡。底层虚拟资源的更换并不影响高层虚拟资源及虚拟资源集。

在业务系统的虚拟资源集中，有一些虚拟资源一旦加入，就与业务系统绑定，成为业务系统自身