[00335304]软件定义的云管理关键技术及系统

云计算已经成为互联网环境下最为重要的信息基础设施,而云管理的复杂度和难度日益增长。为了应对云平台软硬件资源在原生管理能力异构多变、关系交织难控、高级管理任务开放多样三方面的管理挑战,必须改变目前应用和资源管理各自分离的情况,使得资源能够根据应用需求被自动管理和动态配置。本项目自2007年开始,针对以管理为核心的云计算,创新性地以“软件定义”为技术切入点,开展了云管理关键技术与系统的研究工作,重点突破了云管理的若干理论、方法和技术难题。主要特色和技术创新点包括： （1）提出一种基于模型的管理特定语言及支撑平台,在国内外首次提出一种基于MOF/QVT的领域特定语言SM@RT来规约各类异构软硬件的原生资源管理能力,研制了首个符合建模标准QVT-R的递增式同步引擎,管理代码自动生成率1：40,跨平台管理代码可复用率90%,有效地解决了云平台软硬件资源原生管理能力异构易变的问题。 （2）提出了一种数据驱动的管理API生成与调用方法及工具,首次总结出常见云管理模式的管理API生成方法,自动生成90%以上的管理API调用程序,可通过示例代码自动学习出API的调用规约,从而支持对管理API进行定制化组装实现高级的管理任务,有效地解决了云平台软硬件资源高级管理任务开放多变的问题。 （3）提出基于嵌套式自治环路的层次化协同管理体系,实现了资源、跨层以及业务系统与管理系统协同管理,首次实现了同时管理X86虚拟机和PowerVM,完成了首个虚拟机约束和依赖关系的自动分析和重部署方法,有效地解决了云平台软硬件资源融合管理的可信性问题。 （4）以 本项目关键技术为基础研制成功的燕云管理系统已经用于工信部、海南航空、广东电网等100多家大型客户,与联想、方正开展OEM合作,形成若干行业解决方案,在多个项目竞标测试中与OpenStack、VMware和微软等国际云管理系统同台竞争,成为与华为FusionSphere和浪潮云海OS相当的国产云管理系统代表,产生了很好的社会经济效益。 本项目成果发表学术论文52篇,其中在TSE、TSC、JSS、JISA等国际期刊12篇,ICSE、MODELS、ICWS、Middleware等国际会议25篇,中国科学、软件学报等国内一级学报15篇;获得了第5届运行时模型国际研讨会MRT 2009优秀论文;第4届国际服务计算与应用大会SOCA 2010最佳论文奖提名;第11届国际中间件大会Middleware 2010研讨会优秀论文;Google Scholar和CNKI引用500多次,得到了国内外同行的认可。获得国家技术发明专利2项,另有2项进入实审。 与国内外同类技术和产品相比,本项目成果不仅在通用性能指标上具有一定的优势,还具有一系列独有特色功能,主要表现为： （1）采用本项目提出的基于模型的系统管理语言及支撑平台,云管理系统开发者、云中心管理员、应用维护人员甚至开发人员以国际标准建模语言MOF/QVT为主体,编写满足各种管理需求的管理程序,这些管理程序将被自动转换成数十倍代码量的Java或C/C++程序以真正部署和运行。与之相比,国内外其他云管理系统均采用Java、C/C++或Python等程序语言实现管理任务的定制和扩展,开发量数十倍于本项目。同时,这些管理程序在OpenStack、VMWare和Eucalyptus三大云管理系统上的可复用率达到90%,极大地降低了管理任务的开发难度。 （2）采用本项目提出的数据驱动的API生成与调用方法及工具,可以将Web控制台、管理脚本、配置文件等常见形式的管理功能自动化地封装成管理API,并根据这些功能的实现体或调用体自动学习生成API调用的规则和约束,自动修改调用和配置中的错误,实验表明管理API调用代码生成率和自动学习规划的管理任务正确率均达到90%以上。与之相比,国内外其他云管理系统均以资源原生管理API为主,只能手工编写API调用代码。 （3）采用本项目提出的层次化资源协同管理机制,可以实现目前为止全球最全的异构虚拟机接管。不仅可以深度接管VMware,而且实现了首次对接管PowerVM和VMware。同时,最早实现虚拟机关系自动发现和维护,VMWare晚于燕云一年才实现关系的手工描述和自动维护。 （4）本项目研制燕云管理系统,在和主流商用云管理软件VMWare同时接管Linux和Windows后的CPU、内存使用、磁盘读写等性能进行比较时,总体性能表现好于VMWare,后者仅在小文件的读写操作表现方面突出。在同国内同类产品华为FusionSphere、浪潮云海OS、天云比较时,在85项常见云管理功能中,燕云覆盖面最广,并在异构虚拟化集成管理、遗产PowerVM、Vmware环境完整接入、手机USB管理、虚拟机关系管理等方面提供了独有的特色功能。