[發明專利]基于相空間熱力學的云計算系統監控分析方法

無效

• 申請號: 201210094548.8
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102650965A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 王鵬;黃華峰;曹珂
• 申請（專利權）人: 成都靜水飛云科技有限責任公司
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30;H04L29/08
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 李奎書

技術領域

本發明涉及一種云計算系統監控分析方法，尤其涉及一種基于相空間熱力學的云計算系統監控分析方法。

背景技術

云計算技術被提出來后立即引起了全世界科技界的高度關注，并被認為是信息產業技術的一次重大變革。云計算需要將上萬臺甚至上百萬臺服務器整合為一個彈性化的資源池向應用層提供服務，在云計算中，每一個計算設備稱為計算節點，目前一般采用服務器作為計算節點。傳統的云計算系統監控分析方法一般采用的都是對每個服務器的運行狀況逐一進行收集并分析，這種方法在服務器數量巨大而且服務器之間關聯性很高的云計算系統中顯得有些力不從心。在云計算海量集群的環境下，傳統針對單機的監控方法面臨以下問題：

1、傳統監控方法都是基于傳統硬件監控模型，并沒有基礎的理論模型支撐，無法對其進行深入研究；

2、傳統監控方法只是針對單個或少量節點前提下的監控方法，無法對云計算環境下的海量節點的集群整體進行從微觀到宏觀整體性的監控；

3、傳統監控技術無法迅速對具有海量節點數目集群的整體狀態進行迅速高效的判斷，從而不能對集群整體整體的負載情況以及集群調度策略是否得當進行有效判定。

相空間是數學與物理學概念，是一個用以表示出一系統所有可能狀態的空間；系統每個可能的狀態都有一相對應的相空間的點。相空間是一個多維假想空間，分為多個相格(也可稱為網格)，雖然相格的形狀可能十分任意，但實際應用時將其定義為方形。熱力學系統是由大量的高速運動的分子所構成，理論上采用牛頓力學能對每個分子的運動進行完全的追蹤，但這一方法在實際上卻完全行不通，實際不可能通過追蹤每個分子的運動來獲得系統的整體特性，這一點和云計算系統特別相似，當云計算服務器數量大到一定程度后我們對系統宏觀特性的分析就不能采用普通的分析和統計方法了。傳統的信息系統由于服務器數量較少，即使有規模上萬的數據中心但服務器之間關聯性小，從宏觀到微觀的對應關系還不能采用熱力學的方法，而云計算系統服務器數量很大而且服務器之間的工作受相應的調度策略、系統控制流、數據流所關聯影響，服務器之間存在相互作用的機制，所以呈現出與熱力學系統相似的動力學特性。這正是本發明考慮問題的出發點，但將相空間熱力學的分析方法應用到云計算系統監控分析中并不是簡單的套用就能實現的，還有很多具體的細節需要完善，這正是本發明的創造性所在。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于相空間熱力學的云計算系統監控分析方法。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

本發明包括以下步驟：(1)將云計算系統中的每個計算節點的實時狀態信息映射到相空間內，得到基于相空間的云計算系統的計算節點狀態分布圖；(2)將云計算系統中的所有計算節點的整體狀態信息映射到相空間內，得到基于相空間的云計算系統的整體狀態分布圖；(3)采用相空間熱力學的分析方法對云計算系統進行監控分析。

通過將云計算系統中的每個計算節點的實時狀態信息以及所有計算節點的整體狀態信息映射到相空間內，從而獲得基于相空間的云計算系統的計算節點狀態及整體狀態分布圖，這種方法徹底顛覆了傳統單機監控方法中不同服務器之間相互獨立的特性，使云計算系統中的整體監控分析成為可能；由于相空間熱力學中的分子運動與云計算系統中的節點參數變化具有類似特性，所以采用相空間熱力學的分析方法對云計算系統進行監控分析能夠非常精確、非常快速地獲得結論，從而為迅速高效地判斷集群整體的狀態打下堅實的基礎。

具體地，所述步驟(1)中，所述映射的關系為云計算系統中的單個計算節點的狀態與熱力學系統中的分子運動之間的微觀映射關系；所述步驟(2)中，所述映射的關系為云計算系統的整體狀態與熱力學系統中的整體運動之間的宏觀映射關系。

具體地，所述步驟(1)中，首先對所述云計算系統中的計算節點進行信息采集，然后將采集到的信息對應置于相空間的坐標體系中，得到基于相空間的云計算系統計算節點狀態分布圖。上述過程可以用軟件快速完成。

作為優選，所述信息采集中，所述信息包括所述云計算系統中的計算節點的CPU占用率和內存占用率；所述相空間的坐標體系中，包括與CPU占用率對應的x軸和與內存占用率對應的y軸。計算節點的信息包括很多，但實際應用中以CPU占用率和內存占用率為主。

在云計算系統監控分析過程中，根據實際需要可以選擇一種或多種類似于熱力學系統中的參數分析，這些參數包括但不限于廣義溫度、廣義絕對溫度、廣義絕對零度、廣義熵、廣義歸一化熵、相空間投影點重心位置。下述內容為針對上述參數的最佳定義分析方法：