云计算运营系统及向用户提供服务的方法与流程

本发明属于网络技术领域，涉及云计算，特别是一种云计算运营系统的分布式服务方法，用于为云计算用户提供服务。

背景技术：
云计算（CloudComputing）是一种计算机网络中更加合理、有效的服务提供和运营模式，在这种模式下，传统上处于本地的各种计算、存储等服务由大型、集中式的云计算服务取代。在云计算中，用户能够便捷透明地按需使用云计算服务提供商提供的各种计算、存储等资源。这些计算资源可以快速地提供和释放，降低了企业或者个人用户购置、管理和维护成本，具有广泛的应用前途。云计算是计算机业务提供业界提出的服务运营模式，相关技术涉及到网格计算（GridComputing）、分布式计算（DistributedComputing）、并行计算（ParallelComputing）、效用计算（UtilityComputing）、网络存储（NetworkStorageTechnologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（LoadBalance）等。现有技术一的技术方案现有分布式云计算服务提供方式如图1所示，主要通过建立云计算子系统服务器，分别对云计算中的个人家庭应用、企业行业应用和政府公共应用等应用服务器进行管理，应用服务器通过通信网络为用户提供服务。现有技术一的缺点1）服务协同差，各子系统能力有限：子系统考虑当地经济、环境、资源使用率等因素，其设计的服务能力有限；子系统间相互协作困难：各子系统是相对独立的系统，分别管理自身的信息资源，不同子系统之间往往存在利益冲突，管理协调有一定的难度；2）不能实现服务组合，云计算的不断发展，各种应用服务都转移到云平台中，新的应用也不断被开发出来，不同服务之间组合成新的服务提供给用户，在传统的服务管理方式下，只能针对单一服务进行查找。

技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是提出一种云计算运营系统及向用户提供服务的方法，以解决分布式云计算系统各子系统能力有限且相互协作困难的不足，且使云计算平台可以组合不同现有服务为用户提供更为强大的服务。技术方案：为了解决上述技术问题，1.一种云计算运营系统，包括云计算终端设备提供商：用于与用户进行交互，提供良好的用户服务体验；云计算服务提供商：部署云计算平台，为传统互联网服务提供商、物联网服务提供商和服务组合及统一业务提供门户，提供存储、计算、软件及基础设施资源；边缘服务及设备提供商：通过部署目录服务器，内容服务器，边缘服务器，实现与云计算服务提供商，传统互联网服务提供商，云计算服务提供协调中心以及用户之间的互联和信息交互。云计算服务协调中心：对云计算边缘服务提供商提供的云服务进行分类管理，对用户服务请求进行分析拆分，按照用户需求提供当前的服务或根据用户需求将多个服务组合成新的服务提供给用户。所述的边缘服务及设备提供商、云计算服务提供商、服务组合及统一业务提供门户，采用有线方式完成相互协作；所述的云计算终端设备提供商利用无线、有线等多种方式使用云计算服务。2.一种云计算运营系统向用户提供服务的方法，其具体步骤如下：目录服务器分别与其他服务器交互，进行服务内容的管理：（1.1）目录服务器分别与其他服务器交互，进行服务内容的注册：目录服务器与内容服务器交互，实现内容服务器向目录服务器注册其所能够提供的数据及服务；目录服务器与基础设施服务提供中心交互，实现基础设施服务提供中心向目录服务器注册器所能够提供的计算、存储等服务；目录服务器与边缘服务器交互，实现边缘服务器向目录服务器注册的其能够提供的服务信息；目录服务器与传统应用管理平台交互，实现传统应用管理平台向目录服务器注册其能够提供的服务；目录服务器与云计算服务提供协调中心交互，实现服务组合及统一业务提供门户向目录服务器注册其能够提供的服务；（1.2）目录服务器综合服务信息，提供服务分析组合、查找、定位、订购、获取等服务：目录服务器综合内容服务器、基础设施提供中心、边缘服务器、物联网应用管理平台、传统应用管理平台的服务注册信息（服务信息包括：服务类型、服务描述、服务定购方式、服务调用地址、服务调用绑定方式），提供服务分析组合、查找、定位、订购、获取等服务；（2）用户根据所需要的服务内容，查询目录服务器，选择服务的访问方式：如果用户所需要的服务内容在用户所登录的边缘服务器中提供，则用户直接通过该边缘服务器提供的服务；如果用户所需要的服务内容不在用户所登录的边缘云服务器中，则边缘服务器将该用户的服务请求发往云计算服务协调中心，由该中心负责查找出提供服务的地址，将该服务地址返回给用户；如果用户需要的服务内容单个边缘服务器无法独立完成，则边缘服务器向云计算服务协调中心请求，其他边缘服务器相互协作满足用户需求；如果用户需要的服务需要现有的多个服务组合才能满足，则云计算服务协调中心分析该用户需求，协调相关服务共同完成用户需求；（3）云计算平台将用户所需服务的处理结果，通过网络返回给用户。3.根据权利要求2所述的一种云计算运营系统向用户提供服务的方法，所述步骤（2）中其中用户本地使用云服务过程，其具体步骤如下：软件服务：1)用户向界面接口提交所需的软件功能；2)界面接口将该信息发往边缘云中服务管理模块；3)服务管理模块根据软件功能信息查找相关软件，若找到转4)；若未找到转5)；4)服务管理模块将软件接口地址返回给界面，界面以图标的形式将服务地址呈现给用户，转6)；5)将未找到的结果返回给界面，界面向用户显示“无该服务项目”提示信息；6)用户使用服务。整个交互过程中，用户提交其所需软件功能和查看最后的查找结果（若提供该功能，以图标方式呈现给用户。若不提供该功能，则提示“无该服务项目”）是可见的；存储资源服务：数据存储：用户在使用服务的过程中产生数据时，系统存储和备份该数据，服务管理步骤如下：1)用户虚拟机产生存储请求M1(用户标识，数据大小)，存储分配与回收模块接收到请求后，向未使用存储模块请求存储空间M2(存储大小)；2)未使用存储管理模块返回给存储分配与回收模块M3(存储地址)；3)存储分配与回收模块接收到存储空间后发送消息M4(用户ID，数据大小，存储地址)到已使用空间，记录该消息；用户删除数据时，系统会自动回收存储资源，并删除相关的备份，其步骤如下：1)用户确定删除某一数据，系统产生数据删除请求M1(用户ID，数据大小)，发送到存储分配与回收模块；2)存储分配与回收模块接到删除消息后，发送M2(用户ID，数据大小)到已使用存储模块查找数据存储地址；3)已使用存储模块查找到删除数据的存储地址后向存储分配与回收模块发送消息M3(用户ID，数据大小，存储地址)，同时删除该条记录；4)存储分配与回收模块接收到删除数据的地址后发送消息M4(存储地址)给未使用存储模块；计算资源服务：系统在用户使用计算资源服务时提供两种策略选择：(1)在规定的响应时间内完成服务的计算；(2)使用一定量的计算资源完成服务的计算。系统根据用户的选择和用户所使用服务的计算量给用户分配合理的计算资源；1)用户使用需要大量计算资源的服务时，系统提示用户选择计算策略，(1)在规定的时间内响应，(2)使用规定的计算资源计算该服务；2)系统判断用户选择，若选(1)则转3)；选(2)则转4)；3)用户选择在规定时间内完成任务计算，系统根据用户可接受的响应时间及任务的计算量计算出所需的计算资源，转6)；4)用户选择固定的计算资源来完成任务计算，系统提示几种供参考的计算资源的大小和相对应的响应时间；5)用户选择完成任务计算资源的大小；6)系统分配计算资源；计算资源的分配与回收：该过程对用户透明。根据系统所需的计算资源大小，计算资源分配与回收模块根据资源的总体使用情况分配给用户相应的资源，同时在资源使用模块里创建一条记录。4.根据权利要求2所述的云计算运营系统向用户提供服务的方法，所述步骤（2）中用户异地使用云服务访问过程，其具体步骤如下：软件服务：假设用户登录边缘云A1)用户提交所需的软件功能，该信息被portal模块接收，portal模块向边缘云A中服务管理模块提交该软件请求信息；2)边缘云A服务管理模块接收到请求信息后，在软件资源管理中查找相关软件，若找到相关软件，则转7)，若没有找到相关软件则转3)；3)软件资源管理模块中没有找到相关软件，则向核心云计算服务管理模块发送请求查找信息；4)核心云计算服务管理模块接收到查找请求后，查找该软件服务由哪块边缘云提供，若查找到则转5)；若没找到则转；5)假设核心云计算服务管理模块查找到边缘云B提供该软件服务，遂将该软件请求消息路由到该边缘云中；6)该边缘云接收到查找请求时，查找该软件，将该软件服务的地址发送到边缘云A；7)接收到软件服务地址后，portal模块将该地址转换为一个服务图标展现给用户；用户通过图标开始使用服务，转9)；8)为找到相关软件服务，系统向用户发出“没有相关服务”的提示信息；9)结束；该软件服务的查找过程对用户透明，从用户角度看，只有用户提交所需服务和最后查找结果（找到则以图标形式呈现给用户，没找到则发出未找到提示信息）与用户相关；存储资源服务：1)为了保证用户数据的安全性，边缘云计算系统按照一定的策略将用户数据备份到不同的边缘云中；2)当某单个边缘云的存储空间不能满足用户存储需求时，需要其他边缘云协同提供存储空间来满足用户的需求；多边缘云协同服务步骤如下：1)虚拟机产生数据，系统计算出所要存储数据的大小，该信息传到边缘云存储管理模块；2)存储管理模块根据存储数据大小判断是否需要其他边缘云的协助完成，若需要则转4)；3)若不需要其他边缘云协助，则存储管理模块分配相应的存储空间，转6)；4)存储管理模块形成资源请求消息发往核心云存储管理模块，核心云资源管理模块接收到请求消息后，查找能满足需求的边缘云（假设为边缘云B）；5)核心云将该存储请求消息转发到边缘云B，边缘云B接收到该消息后，存储管理模块根据该信息分配相应的存储空间，并将存储空间的地址发送到边缘云A；6)存储成功，向虚拟机发送存储成功信号；7)边缘云A系统解析备份策略，形成备份请求（包括数据大小，备份多少份，等信息）发往核心云存储管理；8)核心云接收到备份请求后，判断欲备份到的边缘云，并将备份数据的信息发送到这些边缘云；9)边缘云接收到备份数据的信息时，为备份数据分配相应的存储空间，并将存储地址发送到边缘云A中；10)边缘云A接收到各个边缘云为备份数据提供的存储地址时，将数据发送到该存储地址，完成备份；11)向虚拟机发送完成备份的提示信息；计算资源服务：系统将计算任务划分为相对独立的块，每个独立块交由不同边缘云计算，将各个边缘云的结果进行综合，最后把最终结果返回给用户，该过程对用户透明。5.根据权利要求2所述的云计算运营系统向用户提供服务的方法，所述步骤（2）中用户使用服务过程中服务的分析组合，其具体步骤如下：1)用户将服务请求发往边缘服务器A，边缘服务器A判断自己是否能满足用户的需求，若能满足转2)，若不能转3)；2)边缘服务器A处理用户需求，并将服务结果返回给用户终端，转7)；3)边缘服务器A将服务请求发往云服务协调中心，云服务协调中心对该服务进行分析；4)经过分析将该需求拆分成若干个可以满足的需求，并将这些需求发送到各自相应提供该服务的边缘云；5)边缘服务器B接到云服务协调中心发来的服务请求，处理该请求，并将处理结果返回给云服务协调中心；6)云服务协调中心接到各个边缘服务器返回的处理结果将该结果进行组合，形成满足用户服务请求的结果，并将该结果返回给用户终端；7)用户终端显示服务的处理结果。有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：本发明由于将边缘服务器部署在不同的区域，使得不同区域使用云服务的人首先获得由边缘服务器提供的服务，若边缘服务器不能满足用户的服务请求则将请求发往云服务管理中心，通过云服务管理中心用户获得所需的服务地址，用户通过该地址访问相应的服务。与现有云计算服务方式相比，有效地解决了边缘服务系统相对独立，协调性差的问题。本发明由于服务分析模块，可以实现不同云服务之间的相互组合，形成新的服务来满足用户的需求。解决了传统云计算服务提供方式不能实现服务组合，的不足，增强了云计算服务提供能力。说明书附图图1为传统云计算服务提供方式；图2为本发明提出的云计算服务提供方式；图3为使用本地资源示意图；图4为数据存储流程图；图5为系统回收被删除数据资源的流程图；图6为计算资源分配流程图；图7为使用异地资源示意图；图8为跨域软件使用过程流程图；图9为存储资源使用过程流程图；图10为任务分解过程示意图；图11为服务组合分析流程图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。参照图2对云计算运营系统进行详细介绍，云计算运营系统包括云计算终端设备提供商，云计算服务提供商，边缘服务提供商，云计算服务协调中心。云计算终端设备提供商：用于为云计算运营系统提供终端设备，包括各种可接入网络的终端设备，如智能手机，平板电脑，个人PC机，电视等，终端主要用于与用户进行信息交互，为用户提供良好服务体验；云计算服务提供商：部署和建设云计算平台，为传统互联网服务提供商、物联网服务提供商和以及云计算服务协调中心提供存储、计算等基础设施资源；边缘服务及设备提供商：通过部署目录服务器，内容服务器，边缘服务器，实现与云计算服务提供商，传统互联网服务提供商，云计算服务提供协调中心以及用户之间的互联和信息交互。云计算服务协调中心：对云计算边缘服务提供商提供的云服务进行分类管理，对用户服务请求进行分析拆分，按照用户需求提供当前的服务或根据用户需求将多个服务组合成新的服务提供给用户。参照图3对本地服务的使用进行详细的描述；本地服务指用户使用的服务是由其所在的边缘服务器提供。用户通过终端提交自己所需的服务，服务需求发送到边缘服务管理器，服务管理器查找在本地边缘服务器中是否提供该服务。若提供该服务，服务管理器将服务地址返回给终端，终端根据服务管理器返回的服务地址访问相应的服务。以下针对三种不同类型的服务资源，对其使用过程进行详细描述：软件服务：云计算通过网络将软件以服务的方式提供给用户，从用户的角度看，他们不再需要关心软件的安装和升级，也不需要一次性购买软件许可证。而是根据租用服务的实际使用情况进行付费。用户在使用本地的软件服务时步骤如下：1)用户向界面接口提交所需的软件功能；2)界面接口将该信息发往边缘云中服务管理模块；3)服务管理模块根据软件功能信息查找相关软件，若找到转4)；若未找到转5)；4)服务管理模块将软件接口地址返回给界面，界面以图标的形式将服务地址呈现给用户，转6)；5)将未找到的结果返回给界面，界面向用户显示“无该服务项目”提示信息；6)用户使用服务。整个交互过程中，用户提交其所需软件功能和查看最后的查找结果（若提供该功能，以图标方式呈现给用户。若不提供该功能，则提示“无该服务项目”）是可见的。存储资源服务：理论上云计算给用户提供无限的存储资源服务。因此，系统自动根据用户的数据大小等因素进行合理的存储和备份。整个过程对用户是透明的。数据存储：用户在使用服务的过程中产生数据时，系统存储和备份该数据，服务管理步骤如下，如图4：1)用户虚拟机产生存储请求M1(用户标识，数据大小)，存储分配与回收模块接收到请求后，向未使用存储模块请求存储空间M2(存储大小)；2)未使用存储管理模块返回给存储分配与回收模块M3(存储地址)；3)存储分配与回收模块接收到存储空间后发送消息M4(用户ID，数据大小，存储地址)到已使用空间，记录该消息。用户删除数据时，系统会自动回收存储资源，并删除相关的备份。其步骤如下，如图5：1)用户确定删除某一数据，系统产生数据删除请求M1(用户ID，数据大小)，发送到存储分配与回收模块；2)存储分配与回收模块接到删除消息后，发送M2(用户ID，数据大小)到已使用存储模块查找数据存储地址；3)已使用存储模块查找到删除数据的存储地址后向存储分配与回收模块发送消息M3(用户ID，数据大小，存储地址)，同时删除该条记录；4)存储分配与回收模块接收到删除数据的地址后发送消息M4(存储地址)给未使用存储模块。计算资源服务：云计算理论上能为用户提供无限的计算资源。云计算系统对用户提供“按需付费”的计算资源服务，而用户在使用计算资源处理任务时可以根据任务对实时性的要求不同，选择两种使用计算资源的方式。因此，系统在用户使用计算资源服务时提供两种策略选择：(1)在规定的响应时间内完成服务的计算；(2)使用一定量的计算资源完成服务的计算。系统根据用户的选择和用户所使用服务的计算量给用户分配合理的计算资源。分配过程如图6所示。1)用户使用需要大量计算资源的服务时，系统提示用户选择计算策略，(1)在规定的时间内响应。(2)使用规定的计算资源计算该服务；2)系统判断用户选择，若选(1)则转3)；选(2)则转4)；3)用户选择在规定时间内完成任务计算，系统根据用户可接受的响应时间及任务的计算量计算出所需的计算资源。转6)；4)用户选择固定的计算资源来完成任务计算，系统提示几种供参考的计算资源的大小和相对应的响应时间；5)用户选择完成任务计算资源的大小；6)系统分配计算资源。计算资源的分配与回收：该过程对用户透明。根据系统所需的计算资源大小，计算资源分配与回收模块根据资源的总体使用情况分配给用户相应的资源，同时在资源使用模块里创建一条记录。参照图7对用户跨域服务的使用进行详细的描述；在边缘云计算环境下，某单个边缘云无法满足用户的需求时，则其他边缘云在核心云的协调下的相互协作，共同为用户提供服务。软件服务：跨域服务中软件服务是指，用户需要某种软件服务，但是本地边缘云并不提供该软件服务。这时，为了能够给用户提供更好的云计算服务。服务管理模块向核心云查询提供该软件服务的边缘云地址，返回其地址到客户端，用户通过该地址访问所需的服务。其服务使用过程如图8所示：假设用户登录边缘云A；1)用户提交所需的软件功能，该信息被portal模块接收，portal模块向边缘云A中服务管理模块提交该软件请求信息；2)边缘云A服务管理模块接收到请求信息后，在软件资源管理中查找相关软件，若找到相关软件，则转7)，若没有找到相关软件则转3)；3)软件资源管理模块中没有找到相关软件，则向核心云计算服务管理模块发送请求查找信息；4)核心云计算服务管理模块接收到查找请求后，查找该软件服务由哪块边缘云提供，若查找到则转5)；若没找到则转；5)假设核心云计算服务管理模块查找到边缘云B提供该软件服务，遂将该软件请求消息路由到该边缘云中；6)该边缘云接收到查找请求时，查找该软件，将该软件服务的地址发送到边缘云A；7)接收到软件服务地址后，portal模块将该地址转换为一个服务图标展现给用户；用户通过图标开始使用服务，转9)；8)为找到相关软件服务，系统向用户发出“没有相关服务”的提示信息；9)结束。该软件服务的查找过程对用户透明。从用户角度看，只有用户提交所需服务和最后查找结果（找到则以图标形式呈现给用户，没找到则发出未找到提示信息）与用户相关。存储资源服务：云计算系统为用户提供无限的存储资源服务。存储资源服务整个过程对用户是透明的，用户不需关心其数据具体的存储地址，备份等。因此，有以下两种情况需要多个边缘云协同才能满足用户的需求，如图9：1)为了保证用户数据的安全性，边缘云计算系统按照一定的策略将用户数据备份到不同的边缘云中；2)当某单个边缘云的存储空间不能满足用户存储需求时，需要其他边缘云协同提供存储空间来满足用户的需求。多边缘云协同服务步骤如下：1)虚拟机产生数据，系统计算出所要存储数据的大小，该信息传到边缘云存储管理模块；2)存储管理模块根据存储数据大小判断是否需要其他边缘云的协助完成，若需要则转4)；3)若不需要其他边缘云协助，则存储管理模块分配相应的存储空间，转6)；4)存储管理模块形成资源请求消息发往核心云存储管理模块，核心云资源管理模块接收到请求消息后，查找能满足需求的边缘云（假设为边缘云B）；5)核心云将该存储请求消息转发到边缘云B，边缘云B接收到该消息后，存储管理模块根据该信息分配相应的存储空间，并将存储空间的地址发送到边缘云A；6)存储成功。向虚拟机发送存储成功信号；7)边缘云A系统解析备份策略，形成备份请求（包括数据大小，备份多少份，等信息）发往核心云存储管理；8)核心云接收到备份请求后，判断欲备份到的边缘云，并将备份数据的信息发送到这些边缘云；9)边缘云接收到备份数据的信息时，为备份数据分配相应的存储空间，并将存储地址发送到边缘云A中；10)边缘云A接收到各个边缘云为备份数据提供的存储地址时，将数据发送到该存储地址，完成备份；11)向虚拟机发送完成备份的提示信息。计算资源服务：有时用户所使用的服务需要大量的计算资源，单独的边缘云可能无法满足用户需求。需要多个边缘云协同满足用户，面对需要大量计算资源的任务，系统有一个Map-reduce[7]过程，如图10。系统将计算任务划分为相对独立的块，每个独立块交由不同边缘云计算，将各个边缘云的结果进行综合，最后把最终结果返回给用户，该过程对用户透明。服务组合分析云计算平台所提供的现有服务无法满足用户的需求，然而通过对用户需求的分析，发现用户将现有服务进行组合则能满足用户的需求，结合图11对该过程进行详细描述。1)用户将服务请求发往边缘服务器A，边缘服务器A判断自己是否能满足用户的需求，若能满足转2)，若不能转3)；2)边缘服务器A处理用户需求，并将服务结果返回给用户终端，转7)；3)边缘服务器A将服务请求发往云服务协调中心，云服务协调中心对该服务进行分析；4)经过分析将该需求拆分成若干个可以满足的需求，并将这些需求发送到各自相应提供该服务的边缘云；5)边缘服务器B接到云服务协调中心发来的服务请求，处理该请求，并将处理结果返回给云服务协调中心；6)云服务协调中心接到各个边缘服务器返回的处理结果将该结果进行组合，形成满足用户服务请求的结果，并将该结果返回给用户终端；7)用户终端显示服务的处理结果。