[發明專利]一種分層分布式云計算體系結構及服務提供方法

無效

• 申請號: 201010548314.7
• 申請日: 2010-11-16
• 公開（公告）號: CN101977242A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 沈玉龍;馬建峰;張志為;陳寅;高飛;習寧;朱小未;許昆;康亞博
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 張問芬

技術領域

本發明涉及計算機領域，具體是涉及一種分層的分布式云計算體系結構及服務提供方法，通過引入邊緣云的概念，減輕了云計算對網絡帶寬的依賴，提高云計算的QoS。

背景技術

云計算(Cloud?Computing)是一種計算機網絡中更加合理、有效的服務提供和運營模式，在這種模式下，傳統上處于本地的各種計算、存儲等服務由大型、集中式的云計算服務取代。在云計算中，用戶能夠便捷透明地按需使用云計算服務提供商提供的各種計算、存儲等資源。這些計算資源可以快速地提供和釋放，降低了企業或者個人用戶購置、管理和維護成本，具有廣泛的應用前途。云計算是計算機業務提供業界提出的服務運營模式，相關技術涉及到網格計算(GridComputing)、分布式計算(Distributed?Computing)、并行計算(Parallel?Computing)、效用計算(Utility?Computing)、網絡存儲(Network?Storage?Technologies)、虛擬化(Virtualization)、負載均衡(Load?Balance)等。

云計算的一個核心理念就是通過不斷提高“云”端(計算中心)的處理能力，進而減少用戶終端的處理負擔，最終使用戶終端簡化成一個單純的輸入輸出設備，并能按需享受“云”的強大計算處理能力。

在現有集中式的云計算體系架構下，建立集中式的大規模數據中心和計算中心，形成云計算的云端，由云端對外提供用戶所需的各種服務；用戶通過網絡直接從云端獲取服務，如圖1所示。由于用戶的數據存儲和計算均在云端進行，云計算對網絡的帶寬和數據傳輸時延的依賴性較強。云計算的應用必然導致大量的數據交互，對計算中心的出口網絡造成沉重的壓力。云端出口網絡的通信量是每個終端與云端的通信量之和。在當前的網絡環境下，集中式的云計算體系結構所能提供的服務質量QoS(可用性、吞吐量、時延、時延變化等)難以滿足用戶對云計算需求；例如，遠程虛擬桌面應用受到網絡擁塞、高延時等問題的困擾。為了保證云計算的QoS，各種相關的技術被研究，其中最典型的是對數據進行壓縮，以減少網絡上傳輸的數據量，降低云計算對網絡帶寬的迫切需求。但是這些技術僅僅能夠部分的減輕云計算環境下的網絡負擔，沒有從根本解決此問題。

發明內容

本發明所要解決的問題是現有計算機網絡在帶寬、時延等方面難以滿足云計算服務需求的問題。為了解決此問題，對現有云計算模型的改進，設計了分層分布式的云計算體系結構，設置了相應的服務器節點組成邊緣云，形成由“核心云”、“邊緣云”和用戶終端組成的分層分布式云計算體系結構。邊緣云與核心云協同，利用通信數據間的相關性對其進行處理，減少核心云出口的數據量，解決云計算對網絡帶寬、時延的依賴性問題。

本發明解決技術問題的方案是所述的分層分布式云計算體系結構由核心云、邊緣云和終端用戶組成：

核心云：具有強大的計算、存儲能力，在邊緣云的支撐下，相互協作，迅速彈性地向用戶提供透明的云計算服務。核心云是擁有強大的存儲和計算能力的服務器集群組成的云計算服務中心，用戶根據自身需求使用核心云提供的各種服務。

邊緣云：由分布在不同網絡和地區的服務器節點組成，為核心云提供相應的輔助功能，與核心云協作迅速并彈性地向用戶提供云計算服務。邊緣云通過骨干網絡與核心云連接，用戶終端在核心云的協調下，就近使用邊緣云提供的服務。邊緣云一方面負責對核心云和用戶終端之間的數據流進行加工處理(如壓縮、加解密等)，利用通信數據間的相關性，減少網絡開銷，降低時延，保證云計算QoS；另一方面，邊緣云存儲終端訪問云計算服務所需要的共性數據和常用數據(例如，用戶常訪問的文件，生成圖形用戶界面所需要的圖形庫等)。

終端：使用云計算相關服務的請求實體。終端用戶主要責任是完成輸入輸出功能：一方面，登陸云計算中心，構建用戶工作環境，向云計算請求所需要的服務；另一方面，為用戶提供瀏覽和顯示云計算服務的接口。

在分層分布式的云計算體系結構中，核心云與邊緣云相互協作，為用戶提供保證QoS的云計算服務：

邊緣云與核心云的協作：核心云提供用戶計算、存儲等云計算服務；邊緣云分擔核心云的相關功能，存儲終端訪問云計算服務所需要的共性數據和用戶常用數據，在核心云的協調下，透明的為用戶提供云計算服務。利用邊緣云與終端之間的高帶寬和低時延的網絡特性，保證云計算服務的QoS。核心云和邊緣云協作，以對用戶透明的方式為終端用戶提供云計算服務；