本发明涉及云计算领域，特别涉及一种云基础设施服务的计费方法，本发明根据云服务用户对基础设施资源的需求差异制定相应的计费策略，能使资源租赁计费方法更加灵活，同时保证云服务厂商的合理利润。
背景技术：
云计算服务(简称云服务)的发展使得信息的处理从本地计算转向云端计算，用户可以通过互联网访问动态可配置的资源共享池(包括CPU、内存、块存储、外网网络、对象存储等)，它向用户提供可用便捷的网络访问。云计算服务一般按不同层次可以分为基础设施即服务(IaaS,Infrastructure as a Service)、平台即服务(PaaS,Platform as a Service)和软件即服务(SaaS,Software as a Service)。IaaS将硬件设备等基础设施资源封装成服务提供给用户使用，通常云基础设施服务以虚拟机(VM,Virtual Machine)的形式提供给用户使用，用户相当于是独占了虚拟机的所有资源。跟在传统的物理机上运行程序不存在差别，它不仅可以运行Windows系统，也可以运行Linux等其它系统。当前大家公认的全球领先的三家云基础设施服务提供商为3A(Amazon、Azure和AliCloud)，本发明专利中所指的云服务都指的是基础设施即服务。PaaS提供用户应用程序的开发环境和运行环境，典型的有Google App Engine，它能够自身负责资源的动态扩展和容错管理，但是用户必须使用指定的编程环境并遵照特定的编程模型进行应用程序的开发，存在的缺点是它只适用于解决某些特定的计算问题。SaaS将某些特定应用软件功能封装成服务，提供某些专门用途的服务供应用程序调用，例如数据存储服务和数据分析服务等。
云计算拥有超大规模、虚拟化、高可靠性、通用型、高扩展性、按需付费和极其廉价等优点，本发明从高可扩展性(Resource Scalability)和按需付费(Pay-as-you-go)两个方面对当前的云基础设施服务的计费模式进行改进。高扩展性指的是云计算服务用户可以随时的更改所租赁基础设施资源的配置参数。在单机应用的情况下，可以使用纵向资源伸缩的方法，比如在资源过多分配(Over-provisioning)时可以释放(Scale down)部分相应的资源，在资源过少分配(Under-provisioning)时可以增加(Scale up)部分相应的资源，在暂时没有处理任务的时候挂起(Suspend)或者关闭(Stop)虚拟机进入睡眠模式或者停机模式。在多机并行应用的情况下，除了纵向伸缩还可以使用横向伸缩的方法，比如在资源过多分配时可以释放(Scale in)一部分虚拟机，在资源过少分配时可以增加(Scale out)一部分虚拟机。按需付费指的是用户只要对自己虚拟机生命周期内(从虚拟机创建到虚拟机释放)所使用的资源进行付费，而不需要支付额外的硬件购买和管理费用，目前大部分的IaaS服务厂商采用以小时为最小计费时间单位。在虚拟机上应用程序没有工作负载或者工作负载比较低时，用户可以选择释放全部或者部分资源来减少租赁费用，因为虚拟机的配置较低通常租赁价格也较低。为了更合理的按供需关系进行定价，Amazon推出了竞价机制，在申请虚拟机的时候，如果EC2的计算资源比较富余，那么通过竞价，用户可以低于普通方式的价格来获得虚拟机的使用权。由于竞价型虚拟机相对于正常定价有一定的优惠，因此您可以大大降低应用程序的运行成本，在预算不变的情况下提升应用程序的计算容量和吞吐量。
传统的计费机制主要存在四个缺点：(1)最小计费时间单位太长，通常为一个小时，对于很多小型计算任务来说，处理时间往往不需要一小时，所以按小时计费相对增加了费用，并浪费了资源，不符合当前提倡的绿色计算主流；(2)虚拟机的配置种类较少，并且每一种配置的虚拟机价格固定，不考虑虚拟机运行后资源的动态伸展和缩减；(3)不考虑虚拟机的状态，在部署启动后到虚拟机释放回收的整个时间段内，都认为虚拟机在运行状态，并按运行状态的价格计费。(4)当用户申请了虚拟机后，即时启动虚拟机，没有资源预留租赁机制，不考虑虚拟机资源租赁启动时间和结束时间。鉴于上述问题，在本发明中，我们考虑虚拟机预留租赁请求和按需付费请求两种情况，并考虑在虚拟机部署启动后，虚拟机状态的更改和各个维度资源的动态伸缩。对于预留租赁请求给予相应的价格优惠，并对暂停状态和睡眠状态的虚拟机收取较低的费用。
技术实现要素：
本发明针对原来云基础设施服务计费方法中存在的上述问题，提供了一种新型的云基础设施服务的计费方法。
为实现上述目的，本发明采取了下述技术方案：
一种云基础设施服务的计费方法，包括以下步骤：
S1、云基础设施服务平台指定虚拟机镜像类型、资源计费维度、资源计费粒度、最小计费时间单位和资源粒度价格，并构造资源总量价格模型；
S2、云基础设施服务平台接收用户的虚拟机申请后加入到虚拟机信息表，计算虚拟机运行价格；
S3、计费引擎获取用户申请的虚拟机的配置信息，从计费策略池选取对应的计费策略对用户虚拟机进行计费，计费策略包括预留租赁和按需付费两种。
进一步的，步骤S1中，所述虚拟机类型包括Windows镜像和Linux镜像两种，所述资源计费维度包括CPU、内存、云硬盘、外网网络；所述资源计费维度为CPU时，对应的资源计费粒度为核数，所述资源计费维度为内存时，对应的资源计费粒度为GB，所述资源计费维度为云硬盘时，对应的资源计费粒度为GB，所述资源计费维度为外网网络时，对应的资源计费粒度为MB；所述云硬盘包括SATA存储、SAS存储和SSD存储三种类型，所述外网网络包括外网带宽和外网流量。
进一步的，步骤S1中，所述资源粒度价格为单个资源计费粒度在最小计费时间单位UTIME内的价格，资源粒度价格Utype包括：1核CPU的资源粒度价格UCPU，1GB内存的资源粒度价格UMEM，1GB云硬盘的资源粒度价格UDIS-1、UDIS-2和UDIS-3，1MB外网带宽的资源粒度价格UNET-BANDWIDTH，1MB外网流量的资源粒度价格UNET-FLOW；其中，UDIS-1、UDIS-2和UDIS-3分别对应云硬盘为SATA存储、SAS存储和SSD存储三种存储类型的资源粒度价格。
进一步的，步骤S1中，所述资源总量价格Ptype为多个资源计费粒度在最小计费时间单位UTIME内的价格，且
Ptype＝Ctype×Utype
或者Ptype＝Utypeloga(Ctype+1),(a＞1)，
其中，type表示资源类型，Ctype表示资源计费粒度数量，Utype表示资源粒度价格。
进一步的，步骤S2中，所述虚拟机信息表包括虚拟机镜像类型、CPU核数、内存容量、SATA云硬盘容量、SAS云硬盘容量、SSD云硬盘容量、外网网络带宽、外网网络流量、启动时间、预留租赁时间、虚拟机状态、虚拟机价格、计费时刻和虚拟机租赁费用。
进一步的，步骤S2中，所述虚拟机运行价格为一台运行状态的虚拟机在最小计费时间单位内的价格，其计算方法如下：
其中，PVM-RUNNING虚拟机运行价格，PDIS＝PDIS1+PDIS2+PDIS3，当外网网络选择按流量计费时，PNET取值0，外网网络产生的费用按每个计费时间单位内实际产生的流量计算。
进一步的，步骤S3中，所述计费策略为预留租赁时，用户申请虚拟机时指定预留租赁时间TRESERVE，虚拟机的租赁费用COSTRESERVE的计算方法为：
其中，α为价格系数，TRESERVE越大，α值越小。
进一步的，步骤S3中，所述计费策略为预留租赁时，若虚拟机运行了TUSED时间后，用户想要提前申请释放虚拟机资源，则收取一部分违约金后退还剩余的已缴纳费用，需要退回给用户的费用计算方法为：
其中，β是惩罚系数，TUSED/TRESERVE越小，β值越大。
进一步的，步骤S3中，所述计费策略为按需付费时，虚拟机状态包括运行状态、停机状态或睡眠状态，虚拟机状态改变包括运行状态关机变成停机状态、停机状态启动变成运行状态、运行状态挂起变成睡眠状态以及睡眠状态恢复变成运行状态；虚拟机状态为运行状态时对应的虚拟机价格为PVM-RUNNING，虚拟机状态为停机状态时对应的虚拟机价格为PVM-SHUTDOWN，虚拟机状态为睡眠状态时对应的虚拟机价格为PVM-SLEEP，且PVM-SHUTDOWN＝a×PVM-RUNNING，PVM-SLEEP＝b×PVM-RUNNING，其中，a、b为大于0小于1的常数；当虚拟机在运行过程中用户监控到某个维度的资源利用率过高或者过低时，在线伸展或缩减这个维度的资源，虚拟机某个维度资源纵向缩减后，重新计算得到的虚拟机价格为PVM-SCALEDOWN，虚拟机某个维度资源纵向扩展后，重新计算得到的虚拟机价格为PVM-SCALEUP。
进一步的，步骤S3中，当虚拟机状态改变、维度资源伸缩或者经过一个最小计费时间单位时，计算所述虚拟机从上一计费时刻到当前时刻的租赁费用，并从账户余额扣除；如果账户余额不够支付当前时间单位租赁费用，则强制回收虚拟机；假设当前虚拟机价格为P，如果目前的虚拟机外网网络按带宽计费，那么此台虚拟机租赁费用在原来的基础上增加P，如果目前的虚拟机外网网络按流量计费，那么此台虚拟机租赁费用在原来的基础上增加P+CNET-FLOW×UNET-FLOW。
本发明具有以下的有益效果：
根据用户的应用程序差异，提供更多配置组合的虚拟机给用户选择，可以选择Linux和Windows两种镜像，外网网络可以选择按带宽和流量两种方法计费。提供了两种计费策略，包括预留租赁和按需付费。对于采取预留租赁计费策略的虚拟机，根据预留租赁时间长短对于预留租赁的虚拟机给予一定的价格优惠，并对提前释放的预留租赁虚拟机收取一定的违约惩罚。对于采取按需付费计费策略的虚拟机，使用了更小的最小计费时间单位，对于小型计算任务来说可以节约租赁费用，并避免浪费资源。同时，在运行过程中用户可以单独地伸缩某个维度的资源数量，用最合适的资源量来保证虚拟机上应用程序服务质量；用户还可以修改虚拟机的状态，对于停机状态和睡眠状态的虚拟机制定更低的价格。
本发明的计费方法，通过制定差异化的计费策略，能使虚拟机资源租赁计费方法更加灵活，用户可以使用最合理的资源量来保证应用程序服务质量，同时保证厂商的合理利润。
附图说明
图1为虚拟机生命周期示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种云基础设施服务的计费方法，包括以下步骤：
S1云基础设施服务平台指定虚拟机镜像类型、资源计费维度、资源计费粒度、最小计费时间单位和资源粒度价格，并构造资源总量价格模型；
S2云基础设施服务平台接收用户的虚拟机申请后加入到虚拟机信息表，计算虚拟机运行价格；
S3计费引擎获取用户申请的虚拟机的配置信息，从计费策略池选取对应的计费策略对用户虚拟机进行计费，计费策略包括预留租赁和按需付费两种。
下面结合附图1，通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例
一种云基础设施服务的计费方法，包括以下具体步骤：
1)、虚拟机类型包括Windows镜像和Linux镜像两种，资源计费维度包括CPU(计费粒度为核数)、内存(计费粒度为GB)、云硬盘(包括SATA存储/SAS存储/SSD存储三种类型，计费粒度都为GB)、外网网络(外网带宽和外网流量的计费粒度都为MB)。
2)、最小计费时间单位UTIME＝1小时，1核CPU的资源粒度价格为UCPU＝1，1GB内存的资源粒度价格为UMEM＝1，1GB云硬盘的资源粒度价格为UDIS-1＝0.1、UDIS-2＝0.2和UDIS-3＝0.3(1/2/3分别对应SATA存储/SAS存储/SSD存储三种类型)，1MB外网带宽的资源粒度价格为UNET-BANDWIDTH＝1，1MB外网流量的资源粒度价格为UNET-FLOW＝0.01，CPU、内存、硬盘和外网网络的价格增长模型都为P＝C×U。
3)、某一时刻接受到用户两台虚拟机申请。虚拟机信息分别为：VM1是Windows镜像，包括2个核CPU、4GB容量内存、40GB容量SATA云硬盘和4MB带宽的外网网络，预留了48小时的租赁时间；VM2是Linux镜像，包括1个核CPU、2GB容量内存、80GB容量SAS云硬盘，外网网络按照流量计费，并且采取按需付费的形式租赁。我们取λ＝1.2时，计算得到PVM1-RUNNING＝14，PVM2-RUNNING＝19。
4)VM1为预留租赁的虚拟机，预留租赁时长TRESERVE＝48小时，我们计算它在预留租赁时间里的租赁费用为COSTRESERVE＝537.6，价格优惠系数取值0.8。
5)当虚拟机VM1运行了24小时后想要提前申请释放虚拟机资源，需要退回给用户的费用为COSTREPAY＝134.4，违约惩罚系数取值1.2。
6)VM2的虚拟机运行价格为PVM2-RUNNING＝14、虚拟机睡眠价格为PVM-SLEEP＝2.8(b取值0.2)，以及虚拟机停机价格PVM-SHUTDOWN＝1.4(b取值0.1)，运行过程中虚拟机和配置变化过程如下：
a.第一小时内，虚拟机处于运行状态，价格为14，外网流量为500MB，那么第一个小时的费用为19；
b.第二小时内，虚拟机处于睡眠状态，价格为2.8，外网流量为0，那么第二小时的费用为2.8；
c.第三小时内，虚拟机处于运行状态，价格为14，外网流量为200MB，那么第三个小时的费用为16；
d.第四小时内，虚拟机处于停机状态，价格为1.4，外网流量为0，那么第四小时的费用为1.4；
e.第五小时内，虚拟机处于运行状态，虚拟机CPU参数由1核改为2核，价格为15，外网流量为400MB，那么第五小时的费用为19；
f.第五小时内，虚拟机处于运行状态，虚拟机CPU参数由2核改为1核，价格为14，外网流量为300MB，那么第五小时的费用为17；
g.用户释放虚拟机，系统回收虚拟机资源，虚拟机的总租赁费用为75.2。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。