云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機及其應用，屬于云計算【技術領域】。該虛擬機被映射在計算機的存儲裝置中以文件形式存在，其具體包括：用于存放應用的應用數(shù)據(jù)鏡像文件，用于存放操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)（OS）鏡像文件，以及對應應用的應用中間件；其中，應用中間件的中間件內(nèi)核被置放于OS鏡像文件中，應用中間件的中間件配置被置放于應用數(shù)據(jù)鏡像文件中，中間內(nèi)核與中間件配置之間被關聯(lián)以實現(xiàn)所述中間內(nèi)核指定相應的中間件配置。該虛擬機可以在應用中間件環(huán)境下的應用也實現(xiàn)無狀態(tài)化，靈活性好、配置管理能力強。
【專利說明】云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機及其應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于云計算【技術領域】，涉及應用中間件環(huán)境下的應用實現(xiàn)無狀態(tài)化的無狀 態(tài)化虛擬機及其應用方法。

【背景技術】
[0002] 云計算環(huán)境的一個典型特征是"通用性"，該特征確保同一片"云"可以支撐應用在 云環(huán)境中的任何物理位置、任意配置組合下正常運行，從而達到應用靈活配置管理的目的。
[0003]目前，云計算環(huán)境中提倡資源的無狀態(tài)化使用，因此有關研究人員提出了無狀態(tài) 虛擬機。無狀態(tài)虛擬機的主要設計理念為將虛擬機分拆為0S (操作系統(tǒng)）鏡像文件以及應 用數(shù)據(jù)業(yè)務鏡像文件。
[0004] 圖1所示為常規(guī)的無狀態(tài)化虛擬機的分拆示意圖。如圖1所示，物理系統(tǒng)盤中存 在的OS. qcow2文件對應操作系統(tǒng)，其為0S鏡像文件，可以負責運行操作系統(tǒng)、以及安裝通 用軟件(例如JDK、Jboss等);物理數(shù)據(jù)盤中存在的data. qcow2文件對應為應用數(shù)據(jù)業(yè)務鏡 像文件，其可以存放應用自身的運行代碼、配置文件、日志以及業(yè)務數(shù)據(jù)。這樣設計的目的 是希望任何數(shù)據(jù)盤與其他系統(tǒng)盤任意組合后都能夠使應用正常運行，而不會受限于操作系 統(tǒng)盤的限制。同時，0S鏡像文件將會作為模板鏡像，新創(chuàng)建的虛擬機通常復制模板鏡像作 為基礎，并動態(tài)創(chuàng)建一個空文件作為數(shù)據(jù)業(yè)務鏡像。
[0005] 雖然如圖1所示的無狀態(tài)虛擬機在簡單的應用場景中，如直接運行Java程序，可 以達到應用與系統(tǒng)分離解耦合的目標，然而當存在應用中間件（Middleaware)時的復雜場 景卻有諸多的困難。現(xiàn)有的存在應用中間件的無狀態(tài)虛擬機的技術方案主要存在以下圖2 和圖3兩種結構。
[0006] 圖2所示為現(xiàn)有的一實施例的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示意圖。如圖2所示， 無狀態(tài)化虛擬機10主要包括分離置放的0S鏡像文件11和應用數(shù)據(jù)鏡像文件13，還包括 應用中間件15，其中，應用中間件15全部存放在對應操作系統(tǒng)的0S鏡像文件11中。具體 地，在0S鏡像文件11中存放了中間件程序(即應用中間件15的中間件內(nèi)核151)與相關配 置（即應用中間件15的中間件配置153)，在應用數(shù)據(jù)鏡像文件13中存放了應用代碼與其 相關數(shù)據(jù)（即應用數(shù)據(jù))。該實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，操作系統(tǒng)與中間件存在于同一塊 物理存儲盤中，即在同一 0S鏡像文件中。雖然該實施例的無狀態(tài)化虛擬機方案便于制作統(tǒng) 一的模板鏡像，但是由于中間件配置153與在應用鏡像數(shù)據(jù)文件13的應用131存在關聯(lián)關 系，如應用131的啟動配置參數(shù)等，因此對于不同的應用，實際上中間件配置153是個性化 和差異化的。這樣，當應用數(shù)據(jù)鏡像文件13與其他0S鏡像文件11組合后，由于中間件配 置153與應用131無法匹配，將會造成應用無法正常啟動。
[0007] 圖3所示為現(xiàn)有的又一實施例的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示意圖。如圖3所 示，無狀態(tài)化虛擬機20主要包括分離置放的0S鏡像文件21和應用數(shù)據(jù)鏡像文件23，還包 括應用中間件25，其中，應用中間件25全部存放在應用數(shù)據(jù)鏡像文件23中，因此，應用231 和應用中間件25都存放在應用數(shù)據(jù)鏡像文件23中。需要理解的是，0S鏡像文件21本質只 是高度標準化的操作系統(tǒng)。該實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，由于應用數(shù)據(jù)鏡像文件23將所 有應用個性化有關的配置（即中間件配置253)包含了，因此，其和任意其他標準化的OS鏡 像文件21可以任意組合使用，克服了圖2所示實施例的虛擬機的問題。
[0008] 然而，正是圖3所示實施例的虛擬機的架構特征也使得數(shù)據(jù)中心部署應用的效率 大大降低。這是由于，第一，0S鏡像文件(模板鏡像）21沒包含應用中間件25，因此每新生 成虛擬機后都需要在應用數(shù)據(jù)鏡像文件23中重新安裝一下應用中間件25和應用231 (因 為應用數(shù)據(jù)鏡像初始為空的磁盤空間)，相比于0S鏡像文件(模板鏡像）具有已安裝好的應 用中間件的情形（圖2所示實施例)，圖2中只需重新部署應用，因此圖3所示實施例的部 署復雜度大大提升；第二，由于應用自動啟動服務往往關聯(lián)在操作系統(tǒng)中，由于應用中間件 25未安裝在操作系統(tǒng)所在的磁盤中（即0S鏡像文件21 )，操作系統(tǒng)無法定位應用中間件25， 因此無法做到虛擬機重啟后，應用自動啟動。
[0009] 因此，現(xiàn)有的使用應用中間件的無狀態(tài)化虛擬機的架構特征導致存在各種各樣的 問題，難以兼顧效率和個性化配置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決以上或者其他技術問題，本發(fā)明提供一種以下技術方案。
[0011] 按照本發(fā)明的一方面，提供一種云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機，其被映射在計 算機的存儲裝置中以文件形式存在，其具體包括： 用于存放應用的應用數(shù)據(jù)鏡像文件， 用于存放操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)（0S)鏡像文件，以及 對應所述應用的應用中間件； 其中，所述應用中間件的中間件內(nèi)核被置放于所述os鏡像文件中，所述應用中間件的 中間件配置被置放于所述應用數(shù)據(jù)鏡像文件中，所述中間內(nèi)核與中間件配置之間被關聯(lián)以 實現(xiàn)所述中間內(nèi)核指定相應的中間件配置。
[0012] 按照本發(fā)明一實施例的無狀態(tài)化虛擬機，其中，所述中間件內(nèi)核中設置有配置項， 通過所述配置項指向相應中間件配置所在的位置，以實現(xiàn)所述關聯(lián)。
[0013] 按照本發(fā)明又一實施例的無狀態(tài)化虛擬機，其中，多個所述無狀態(tài)化虛擬機被共 同配置一數(shù)據(jù)庫，相應的中間件內(nèi)核所指向的中間件配置的存放位置信息被存入所述數(shù)據(jù) 庫，所述中間件內(nèi)核啟動時讀取所述數(shù)據(jù)庫以指向相應的相應中間件配置所在的位置，進 而實現(xiàn)所述關聯(lián)。
[0014] 在之前所述任一實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，所述中間件內(nèi)核主要用于執(zhí)行中間 件的基礎服務。
[0015] 在之前所述任一實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，所述中間件配置主要用于配置中間 件自身所需的配置和應用的配置。
[0016] 在之前所述任一實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，所述中間件內(nèi)核被固化在0S鏡像 文件中。
[0017] 在之前所述任一實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，所述中間件內(nèi)核指定應用數(shù)據(jù)鏡像 文件中的固定目錄作為中間件配置的目錄。
[0018] 在之前所述任一實施例的無狀態(tài)化虛擬機中，所述0S鏡像文件存放于所述存儲 裝置的物理系統(tǒng)盤中，所述應用數(shù)據(jù)鏡像文件存放于所述存儲裝置的物理數(shù)據(jù)盤中。
[0019] 按照本發(fā)明的又一方面，提供一種以上所述及的任一無狀態(tài)化虛擬機的應用，其 中，其應用于至少對0S鏡像文件中的版本升級。
[0020] 按照本發(fā)明的還一方面，提供一種以上所述及的任一無狀態(tài)化虛擬機的應用，其 中，其應用于對所述虛擬機進行備份，其中僅備份應用數(shù)據(jù)鏡像文件。
[0021] 按照本發(fā)明的還一方面，提供一種以上所述及的任一無狀態(tài)化虛擬機的應用，其 中，其在0S鏡像文件損毀時用于恢復所述虛擬機，其中從鏡像模板庫中重新生成0S鏡像文 件。
[0022] 本發(fā)明的技術效果是，將原本一起放置的應用中間件的中間件內(nèi)核與中間件配置 進行解耦合，分別安裝在虛擬機的0S鏡像和數(shù)據(jù)業(yè)務鏡像中，并通過新增的關聯(lián)機制使得 中間件內(nèi)核與中間件配置進行關聯(lián)。因此，即使在應用中間件環(huán)境下的應用也實現(xiàn)了無狀 態(tài)化，靈活性好、配置管理能力強，并且新建虛擬機無需重復安裝應用中間件，虛擬機重啟 動后可以自啟動應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 從結合附圖的以下詳細說明中，將會使本發(fā)明的上述和其他目的及優(yōu)點更加完整 清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標號表示。
[0024] 圖1是常規(guī)的無狀態(tài)化虛擬機的分拆示意圖。
[0025] 圖2是現(xiàn)有的一實施例的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示意圖。
[0026] 圖3是現(xiàn)有的又一實施例的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示意圖。
[0027] 圖4是按照本發(fā)明一實施例的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示意 圖。
[0028] 圖5是按照本發(fā)明又一實施例的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示 意圖。
[0029] 圖6是按照本發(fā)明還一實施例的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構示 意圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了 解，并不旨在確認本發(fā)明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。容易理解，根據(jù)本 發(fā)明的技術方案，在不變更本發(fā)明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互 替換的其他實現(xiàn)方式。因此，以下【具體實施方式】以及附圖僅是對本發(fā)明的技術方案的示例 性說明，而不應當視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術方案的限定或限制。
[0031] 圖4所示為按照本發(fā)明一實施例的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結構 示意圖。虛擬機30同樣地映射在計算機的存儲裝置中以文件形式存在，其映射的文件具體 包括：存放于計算機的存儲裝置的物理系統(tǒng)盤中的0S鏡像文件31、存放于計算機的存儲裝 置的物理數(shù)據(jù)盤中的應用數(shù)據(jù)鏡像文件33，還包括應用中間件。其中，0S鏡像文件31至少 地對應操作系統(tǒng)，應用數(shù)據(jù)鏡像文件33至少地對應應用程序數(shù)據(jù)，因此其存放了包括應用 代碼與應用數(shù)據(jù)的應用331，主要為應用執(zhí)行代碼和應用日志等。具體地，應用中間件抽象 為主要由中間件內(nèi)核351和中間件配置353組成，中間件內(nèi)核351主要用于執(zhí)行中間件的 基礎服務，中間件配置353主要用于配置中間件自身所需的配置和應用的配置，其決定了 應用的啟動參數(shù)等。
[0032] 在現(xiàn)有技術的無狀態(tài)化虛擬機中，應用中間件的中間件內(nèi)核與中間件配置綁定在 一起，因為本領域技術人員認為，這樣設置使得中間件啟動時的配置固化在內(nèi)核中。
[0033] 而在本發(fā)明的實施例中，如圖4所示，應用中間件的中間件內(nèi)核351和中間件配置 352被解耦合，它們分別存放于0S鏡像文件31和應用數(shù)據(jù)鏡像文件33中，因此，它們的存 放位置是相互獨立的，需要通過新的關聯(lián)機制39來實現(xiàn)中間內(nèi)核指定相應的中間件配置。
[0034] 圖5所示為按照本發(fā)明又一實施例的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結 構示意圖。虛擬機40同樣地映射在計算機的存儲裝置中以文件形式存在，其映射的文件具 體包括：存放于計算機的存儲裝置的物理系統(tǒng)盤中的0S鏡像文件41、存放于計算機的存儲 裝置的物理數(shù)據(jù)盤中的應用數(shù)據(jù)鏡像文件43，還包括應用中間件。其中，0S鏡像文件41至 少地對應操作系統(tǒng)，應用數(shù)據(jù)鏡像文件43至少地對應應用程序數(shù)據(jù)，因此其存放了包括應 用代碼與應用數(shù)據(jù)的應用431，主要為應用執(zhí)行代碼和應用日志等。具體地，應用中間件抽 象為主要由中間件內(nèi)核451和中間件配置453組成，中間件內(nèi)核451主要用于執(zhí)行中間件 的基礎服務，中間件配置453主要用于配置中間件自身所需的配置和應用的配置，其決定 了應用的啟動參數(shù)等。
[0035] 如圖5所示實施例示出了解耦合的中間件內(nèi)核與中間件配置之間的其中一種關 聯(lián)機制。在該實施例中，在中間件內(nèi)核451中設置了配置項455，通過配置項455指向相應 中間件配置453所在的位置，以實現(xiàn)二者之間的關聯(lián)。在該實施例的方案中，相當于一層關 于中間件配置的配置信息，即包括中間件配置所存儲的位置信息，通過多加入一層對應配 置項455的元數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)中間件內(nèi)核451與相應的中間件配置453的關聯(lián)。
[0036] 圖6所示為按照本發(fā)明還一實施例的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機的模塊結 構示意圖。虛擬機50同樣地映射在計算機的存儲裝置中以文件形式存在，其映射的文件具 體包括：存放于計算機的存儲裝置的物理系統(tǒng)盤中的0S鏡像文件51、存放于計算機的存儲 裝置的物理數(shù)據(jù)盤中的應用數(shù)據(jù)鏡像文件53，還包括應用中間件。其中，0S鏡像文件51至 少地對應操作系統(tǒng)，應用數(shù)據(jù)鏡像文件53至少地對應應用程序數(shù)據(jù)，因此其存放了包括應 用代碼與應用數(shù)據(jù)的應用531，主要為應用執(zhí)行代碼和應用日志等。具體地，應用中間件抽 象為主要由中間件內(nèi)核551和中間件配置553組成，中間件內(nèi)核551主要用于執(zhí)行中間件 的基礎服務，中間件配置553主要用于配置中間件自身所需的配置和應用的配置，其決定 了應用的啟動參數(shù)等。
[0037] 如圖6所示實施例示出了解耦合的中間件內(nèi)核與中間件配置之間的其中又一種 關聯(lián)機制。在該實施例中，無狀態(tài)化虛擬機50還配置有一個數(shù)據(jù)庫555，具體地，數(shù)據(jù)庫555 可以為多個虛擬機50共用，多個虛擬機的所有相應的中間件內(nèi)核551所指向的中間件配置 553的存放位置信息被存入數(shù)據(jù)庫555，從而進行集中管理；中間件內(nèi)核551啟動時讀取數(shù) 據(jù)庫555以指向相應的相應中間件配置553所在的位置，進而實現(xiàn)中間件內(nèi)核551與中間 件配置553之間的關聯(lián)。
[0038] 盡管以上示出了圖5和圖6所示的兩種關聯(lián)機制實施例，本領域技術人員將可以 根據(jù)以上示例的教導或啟示，使用其他的關聯(lián)機制。因此，中間件內(nèi)核與中間件配置之間的 關聯(lián)并不限于本發(fā)明的實施例的情形。
[0039] 綜上，將原本一起放置的應用中間件的中間件內(nèi)核與中間件配置解耦合，分別安 裝在虛擬機的0S鏡像和數(shù)據(jù)業(yè)務鏡像中，并通過新增的關聯(lián)機制使得中間件內(nèi)核與中間 件配置進行關聯(lián)，從而使在中間件環(huán)境下虛擬機的數(shù)據(jù)業(yè)務盤（即應用數(shù)據(jù)鏡像文件）上的 應用配合其他的0S鏡像都可以正常運行。因此，該發(fā)明的虛擬機的數(shù)據(jù)業(yè)務鏡像將達到以 下類似效果，即現(xiàn)實生活中的安裝了綠色應用軟件的移動硬盤，連接至任何PC電腦都可以 運行該綠色軟件。
[0040] 具體地，本發(fā)明的虛擬機具有以下優(yōu)點。
[0041] 第一，在本發(fā)明的虛擬機中，將原本只能在操作系統(tǒng)層面做到的無狀態(tài)化延伸到 了應用層面，使得即使在應用中間件環(huán)境下的應用也實現(xiàn)了無狀態(tài)化，也即，虛擬機的任意 數(shù)據(jù)業(yè)務盤（即應用數(shù)據(jù)鏡像文件)上的應用配合其他的0S鏡像都可以正常運行。因此，采 用本發(fā)明的虛擬機將具備更好地靈活性和配置管理能力； 第二，新建虛擬機無需重復安裝應用中間件，因其已固化在鏡像模板（0S鏡像文件） 中； 第三，通過在鏡像模板（0S鏡像文件）中配置應用中間件自動啟動項，虛擬機重啟后可 自動啟動相應的應用。
[0042] 因此，本發(fā)明的虛擬機將大大增加應用以及計算資源管理的便捷性，其主要可以 但不限于在以下業(yè)務場景模式應用。
[0043] (1)0S鏡像中的操作系統(tǒng)、基礎軟件以及應用中間件等補丁或版本升級的替換。一 個計算機系統(tǒng)(在此指虛擬機）根據(jù)規(guī)劃經(jīng)常需要系統(tǒng)版本的升級或者中間件軟件版本(如 Jboss)的升級，基于本方案，系統(tǒng)管理員不需要再對每一臺虛擬機(云計算環(huán)境中可能有數(shù) 萬臺虛擬機）進行升級，只須對鏡像模板（0S鏡像）進行一次升級，隨后一一掛載替換，即可 對基于此鏡像模板創(chuàng)建的虛擬機完成全部升級，這樣系統(tǒng)升級的風險也將大為降低。
[0044] (2)在對虛擬機備份時只須備份應用業(yè)務數(shù)據(jù)鏡像文件。由于采用本方案后，0S 鏡像文件趨于同一化，因此只須保留一份鏡像模板即可，在備份時只需備份個性化的業(yè)務 數(shù)據(jù)鏡像文件。
[0045] (3)當0S鏡像文件損毀時，恢復虛擬機。首先，采用無狀態(tài)虛擬機后，故障域已經(jīng) 隔離成0S鏡像與業(yè)務鏡像；其次，0S鏡像通常因其中運行操作系統(tǒng)等復雜服務，存在更高 的使鏡像文件損壞的風險，因此當0S鏡像文件損毀時，可以從鏡像模板庫中重新生成0S鏡 像，以恢復虛擬機。
[0046] 以上例子主要說明了本發(fā)明的云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機及其各種應用方 法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解， 本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施 方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發(fā)明精神及范 圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
【權利要求】
1. 一種云計算環(huán)境下的無狀態(tài)化虛擬機，其被映射在計算機的存儲裝置中以文件形式 存在，其具體包括： 用于存放應用的應用數(shù)據(jù)鏡像文件， 用于存放操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)（OS)鏡像文件，以及 對應所述應用的應用中間件； 其特征在于，所述應用中間件的中間件內(nèi)核被置放于所述OS鏡像文件中，所述應用中 間件的中間件配置被置放于所述應用數(shù)據(jù)鏡像文件中，所述中間內(nèi)核與中間件配置之間被 關聯(lián)以實現(xiàn)所述中間內(nèi)核指定相應的中間件配置。
2.如權利要求1所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，所述中間件內(nèi)核中設置有配置 項，通過所述配置項指向相應中間件配置所在的位置，以實現(xiàn)所述關聯(lián)。
3.如權利要求1所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，多個所述無狀態(tài)化虛擬機被共 同配置一數(shù)據(jù)庫，相應的中間件內(nèi)核所指向的中間件配置的存放位置信息被存入所述數(shù)據(jù) 庫，所述中間件內(nèi)核啟動時讀取所述數(shù)據(jù)庫以指向相應的中間件配置，進而實現(xiàn)所述關聯(lián)。
4.如權利要求1或2或3所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，所述中間件內(nèi)核主要用 于執(zhí)行中間件的基礎服務。
5.如權利要求1或2或3所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，所述中間件配置主要用 于配置中間件自身所需的配置和應用的配置。
6.如權利要求1或2或3所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，所述中間件內(nèi)核被固化 在OS鏡像文件中。
7.如權利要求1或2或3所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，所述中間件內(nèi)核指定應 用數(shù)據(jù)鏡像文件中的固定目錄作為中間件配置的目錄。
8.如權利要求1或2或3所述的無狀態(tài)化虛擬機，其特征在于，所述OS鏡像文件存放 于所述存儲裝置的物理系統(tǒng)盤中，所述應用數(shù)據(jù)鏡像文件存放于所述存儲裝置的物理數(shù)據(jù) 盤中。
9. 一種如權利要求1所述的無狀態(tài)化虛擬機的應用，其特征在于，其應用于至少對OS 鏡像文件中的版本升級。
10. 一種如權利要求1所述的無狀態(tài)化虛擬機的應用，其特征在于，其應用于對所述虛 擬機進行備份，其中僅備份應用數(shù)據(jù)鏡像文件。
11. 一種如權利要求1所述的無狀態(tài)化虛擬機的應用，其特征在于，其在OS鏡像文件損 毀時用于恢復所述虛擬機，其中從鏡像模板庫中重新生成os鏡像文件。
【文檔編號】H04L29/08GK104142847SQ201310161987
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月6日 優(yōu)先權日:2013年5月6日
【發(fā)明者】祖立軍, 王海冰, 才華, 何朔 申請人:中國銀聯(lián)股份有限公司