专利名称：支持弹性云计算平台开发的资源外包方法
技术领域：
本发明涉及一种支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，尤其适用于一个云计 算平台不具备终端用户所需的部分或全部资源时，云计算平台从其外部资源注册机构中选 择合适的外包资源，以满足终端用户的资源需求并保证云计算平台的资源弹性。
背景技术：
长期以来对于资源进行重用和共享的理念不断推动计算模式的持续演化。从早期 的分布式计算，到后来的网格计算、服务计算，再到今天的云计算，IT资源的使用及配置模 式正在经历前所未有的变革。在云计算环境下，所有的IT资源(包括硬件资源、软件资源、 基础架构资源和平台资源)都可以作为可供调用的计算能力被用户所使用，从而使得IT资 源成为一种类似电力、水源的便利能源，便于终端用户的按需使用和按用付费，极大地提高 了 IT资源的利用效率并降低了资源的使用及维护成本[Michael Armbrust,et al. . Above the Clouds :A Berkeley View of Cloud Computing. Technical Report,UCB/EECS,2009]。 然而终端用户的资源需求是无限并不断增加的，而一个有限的云计算平台不可能持有终端 用户所需的无限IT资源。因此，当一个云计算平台不具备终端用户所需的IT资源或者云 计算平台具备所需IT资源但资源的使用代价过高时，终端用户会转而寻求其他云计算平 台以满足其资源需求，从而造成当前云计算平台的客户流失，使得其在激烈的市场竞争中 处于不利位置。此外，云计算环境下的资源外包涉及到终端用户、资源提供方和云计算平台 三方的利益，而各方的利益往往不一致，这使得资源外包面临新的困境。发明内容
发明目的本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种支持弹 性云计算平台开发的资源外包方法，从而实现外包资源评估以及在云计算环境下提高资源 调用的鲁棒性。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种支持弹性云计算平台开发的资源外包 方法，在确定了云计算平台的终端用户的功能需求和非功能需求之后，包括以下步骤
功能需求匹配步骤，通过订阅云计算平台终端用户的功能需求，在云计算平台外 部的资源注册机构中搜索满足终端用户功能需求的候选资源；
非功能需求匹配步骤，通过订阅云计算平台终端用户的非功能需求，在上述功能 需求匹配的候选资源中搜索满足终端用户非功能需求的候选资源，称为匹配候选资源；
非功能质量指标聚合步骤，对于匹配候选资源，根据其参照指标和从属指标之间 的依赖关系确定其参照指标的聚合匹配域；
匹配候选资源评估步骤，根据云计算平台的评估标准及参照指标的聚合匹配域， 确定匹配候选资源的优劣排序；所述资源的参照指标和从属指标之间的依赖关系来源于资 源提供方指定的质量依赖模型，不同的依赖关系将触发不同类型的依赖转换方式；
确定最佳外包资源步骤，取评估排序中最优的匹配候选资源作为云计算平台的最4佳外包资源，从而完成弹性云计算平台开发中的资源外包过程。
本发明中，云计算平台终端用户的功能需求以关键字的形式提供。
本发明中，云计算平台终端用户的非功能需求以质量约束的形式提供。
本发明中，参照指标和从属指标之间的依赖关系为依赖函数。
本发明中，云计算平台的评估标准为满意度函数。所述满意度函数来源于云计 算平台的质量满意度模型，它是一个云计算平台评估外包资源的唯一依据。(具体参见文 献 Mohammad Alrifai, Thomass Risse, "Combining global optimization with local selection for efficient QoS-aware service composition,，，18th International Conference on World WideWeb (WWW)，pp. 881-890，2009)满意度是定性描述的，如效用型 质量指标的取值越大，满意度越大；成本型质量指标的取值越小，满意度越大。这种定性的 描述不利于云平台的定量评估，因此在本专利中我们假设满意度的大小与质量指标的取值 之间存在一种函数依赖关系，这种依赖关系称为满意度函数。举例说明对于成本型质量指 标“价格P”，如果P < 100，云平台关于它的满意度函数S(P)可以是S(P) = 1-P/100)。
本发明中，对匹配候选资源进行评估的依据为云计算平台的满意度函数在参照指 标的聚合匹配域内的最大取值。
本发明中，参照指标和从属指标之间的依赖关系包括如下三种情形(1)显函数 关系；(2)隐函数关系；(3)无函数关系。
本发明中，所述功能需求匹配步骤包括以下子步骤
订阅云计算平台的终端用户提供的功能需求关键字；
根据语义匹配技术计算资源注册机构中候选资源的功能描述说明与功能需 求关键字的相似度；(所述语义匹配技术可以参见=Giunchiglia, F.，Yatskevich, M.， Shvaiko, P. Semantic matching !Algorithms and implementation. Journal on Data Semantics (2007))
设定相似度阈值，相似度不小于阈值的候选资源作为功能需求匹配的结果。
语义匹配技术所述非功能需求匹配步骤包括以下子步骤
订阅云计算平台的终端用户提供的非功能质量约束；
对于功能需求匹配的候选资源，比较其质量表现值是否符合相应的非功能质量约 束；
如果候选资源的所有质量表现值均符合终端用户对应的非功能质量约束，则将该 候选资源作为非功能需求匹配的结果，反之则抛弃该候选资源。
本发明中，所述质量依赖模型描述了资源发布者发布的资源各质量指标之间的依 赖关系。在进行资源发布时，发布者通常会同时发布多种不同的质量水平版本，以便吸引具 有不同质量偏好的终端用户。这些不同的质量水平版本构成了一个候选资源的质量水平空 间，定义了候选资源的参照指标和从属指标之间的质量依赖关系。质量依赖模型通过依赖 关系刻画了参考指标和从属指标之间的质量折中，它是为云计算平台对匹配候选资源的质 量评估服务的。
本发明中，所述质量满意度模型刻画了云计算平台的综合满意程度与外包资源各 质量指标取值之间的关系，为匹配候选资源的评估和选择提供了量化的依据。
云计算作为一种按需付费的IT资源应用模式，资源的价格在云计算平台的综合评估中往往占据重要的位置，因此可以将价格指标作为质量依赖模型和质量满意度模型的 参照指标。
有益效果与现有技术相比，本发明的效果体现在1)提出了一种资源外包机制 来弥补云计算平台自身资源种类和内容的不足，实现云计算平台的“资源无限性”。2)设计 了一种云计算环境下资源外包的评估方法，用于平衡资源外包中涉及的三方(终端用户、 资源发布者、云计算平台)利益。3)通过资源外包机制，不同云计算平台之间的资源实现了 最大程度的共享，提高了资源的复用程度并降低了云计算平台开发和维护成本。
本发明可以广泛应用于大型科研问题求解环境、中小企业的资源优化配置、电子 商务以及个性化的终端应用，支持外包资源的配置选择和弹性云计算平台的开发部署，属 于计算机应用领域。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为本发明的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法流程图。
图2为本发明的云计算平台资源外包实例。
图3为实施例中资源注册及调用模型。
具体实施方式
图3是SOA架构下的资源注册、查询及调用模型。持有资源的提供者向资源注册中 心发布资源的调用接口，主要包括输入/输出参数(I/O)、消息类型、操作以及功能性及非 功能性质量描述等。同时资源提供者还需要提供自身的信息，如资源提供者的名称、联系途 径以及请求该资源的访问地址URL。终端用户根据其功能需求和非功能需求向资源注册中 心进行资源查询，并返回符合终端用户需求的资源信息，如输入/输出参数和访问地址等。 根据获得的资源信息，终端用户向该资源的提供者提出资源请求并商定有关调用契约(如 服务时间、服务水平及服务费用等)，根据调用契约绑定终端用户和所需资源，完成资源调 用过程。
图1是本发明的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法流程图，步骤如下
步骤1 订阅云计算平台终端用户的功能需求，从云计算平台外部的资源注册机 构中搜索满足终端用户功能需求的候选资源，包括以下子步骤
(1)订阅云计算平台终端用户提供的功能需求关键字，关键字可以是单个键码，也 可以是以“AND”或“OR”或“NOT”形式提供的若干关键字组合序列；( 根据语义匹配技术 计算资源注册机构中候选资源的功能描述说明与功能需求关键字的相似度，通过预先定义 好的资源本体语义库确定候选资源的功能描述说明与功能需求关键字之间的关联关系及 关联程度；C3)设定相似度阈值，如果某候选资源的功能描述说明与功能需求关键字的相 似度不小于设定的阈值，则将该候选资源加入功能需求匹配的结果队列之中；否则，抛弃该 候选资源。
步骤2 订阅云计算平台终端用户的非功能需求，在功能匹配的候选资源中确定 满足终端用户非功能需求的候选资源，称为匹配候选资源，包括以下子步骤
(1)订阅云计算平台终端用户提供的非功能质量约束，质量约束是施加在每一维 质量属性上的取值约束，用以体现终端用户的质量偏好，如对于一个终端用户user，其非功 能质量约束可能是{价格< lOOdollars，执行时间< 10s} ； (2)对于功能需求匹配的候选 资源，比较其质量表现值是否符合相应的非功能质量约束；(3)如果候选资源的所有质量 表现值均符合终端用户对应的非功能质量约束，则将该候选资源加入非功能需求匹配的结 果队列，反之则抛弃该候选资源。
步骤3 对于每个满足终端用户功能需求和非功能需求的匹配候选资源，确定其 参照指标和每个从属指标之间的依赖关系。由资源提供者发布的质量依赖关系可以分为 如下三种显函数关系、隐函数关系、无关。将所有不同类型的质量依赖关系进行函数转换 (从属指标作为自变量，将参照指标转换成关于从属指标的函数)，以确定由从属指标向参 照指标的映射关系。根据映射关系将从属指标的匹配域等价转化为参照指标的匹配域，进 而确定参照指标的聚合匹配域。
步骤4:对于每个满足终端用户功能需求和非功能需求的匹配候选资源，根据云 计算平台的质量满意度模型以及该匹配候选资源的参照指标的聚合匹配域，计算该匹配候 选资源在质量满意度模型上的最大取值。对于所有的匹配候选资源，按照其计算所得的最 大满意度取值进行降序排序，该排序即为匹配候选资源的优劣排序。
步骤5 按照匹配候选资源的优劣序列，选择其中最优的候选资源作为最佳的外 包资源反馈给云计算平台的终端用户，完成弹性云计算平台开发中的资源外包过程。
实施例2
下面以图2中的地图服务资源请求为例说明弹性云计算平台中的资源外包方法。 当用户向云计算平台请求地图服务资源而云计算平台自身不具备该服务资源时，资源外包 过程启动，其步骤如下
步骤1 功能需求匹配步骤，云计算平台内部的资源搜索引擎启动，在云计算平台 外部的资源空间中搜索包含关键字“地图(map)”的服务资源，找到与关键字相似度大于 规定阈值的四个候选服务资源谷歌地图(GoogleMap)、百度地图(BaiduMap)、雅虎地图 (YahooMap)和微软地图(MicroMap)。
步骤2 非功能需求匹配步骤，云计算平台终端用户希望地图服务资源的定位精 度足够高(有效分辨率< 30米，此为非功能需求)，故将专业化程度较高且用户群较大的谷 歌地图(GoogleMap)和百度地图(BaiduMap)作为待评估的匹配候选资源。
步骤3 非功能质量指标聚合步骤，选取价格指标price (i. e.，P)作为外包资源评 估中的参照指标，而将定位响应时间time(i. e.，T)作为从属指标，分别建立谷歌地图和百 度地图的价格和响应时间之间的映射关系Te = fG(P)和Tb = fB(P)。结合终端用户对资 源价格和响应时间的需求域，以及由资源提供者发布的资源本身的价格域和响应时间域， 分别确定谷歌地图和百度地图在价格及响应时间上的匹配域。进一步地，结合映射关系Te =fG(P)和Tb = fB (P)，分别确定两个地图服务资源在参照指标--价格上的匹配域，记为 Rangec(P)和 RangeB (P) (G 和 B 分别代表 GoogleMap 和 BaiduMap)。
步骤4 匹配候选资源评估步骤，根据云计算平台关于参照指标一价格的满意度 函数S(P)以及步骤三中得到的参照指标一价格的聚合匹配域Rangee(P)和Rangq(P),分 别计算云计算平台对谷歌地图和百度地图的满意度Sg和满意度&。
步骤5 确定最佳外包资源步骤，如果满意度知 >满意度&，则谷歌地图为最佳的 匹配候选资源并将其反馈给云计算平台，再由云计算平台反馈给终端用户；如果满意度& <满意度&，则百度地图为最佳的匹配候选资源并将其反馈给云计算平台，再由云计算平 台反馈给终端用户；如果满意度Sg =满意度&，则二者同为最佳的匹配候选资源。
在云计算应用飞速发展的今天，终端用户希望从云计算平台方便而廉价的获取所 需IT资源，而云计算平台也希望借助资源外包来实现其资源无限性，以吸引更多终端用户 来提高其经济效益。本发明达到以下效果(1)从云计算平台的外部资源空间中动态地寻 找合适的外包资源以满足终端用户的资源需求，提高云计算平台的资源可扩展性。(2)当资 源调用失败或资源异常发生时快速地定位可供替代的外包资源，提高云计算环境下资源调 用的鲁棒性。
本发明提供了一种支持弹性云计算平台开发的资源外包方法的思路及方法，具体 实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和 润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可 用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，在确定了云计算平台 的终端用户的功能需求和非功能需求之后，包括以下步骤功能需求匹配步骤，通过订阅云计算平台终端用户的功能需求，在云计算平台外部的 资源注册机构中搜索满足终端用户功能需求的候选资源；非功能需求匹配步骤，通过订阅云计算平台终端用户的非功能需求，在上述功能需求 匹配的候选资源中搜索满足终端用户非功能需求的候选资源，称为匹配候选资源；非功能质量指标聚合步骤，对于匹配候选资源，根据其参照指标和从属指标之间的依 赖关系确定其参照指标的聚合匹配域；匹配候选资源评估步骤，根据云计算平台的评估标准及参照指标的聚合匹配域，确定 匹配候选资源的优劣排序；确定最佳外包资源步骤，取评估排序中最优的匹配候选资源作为云计算平台的最佳外 包资源，从而完成弹性云计算平台开发中的资源外包过程。
2.根据权利要求1所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，云 计算平台终端用户的功能需求以关键字的形式提供。
3.根据权利要求1所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，云 计算平台终端用户的非功能需求以质量约束的形式提供。
4.根据权利要求3所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，参 照指标和从属指标之间的依赖关系为依赖函数。
5.根据权利要求3所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，云 计算平台的评估标准为满意度函数。
6.根据权利要求5所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，对 匹配候选资源进行评估的依据为云计算平台的满意度函数在参照指标的聚合匹配域内的 最大取值。
7.根据权利要求1所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，参 照指标和从属指标之间的依赖关系包括如下三种情形(1)显函数关系；(2)隐函数关系；(3)无函数关系。
8.根据权利要求2所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，所 述功能需求匹配步骤包括以下子步骤订阅云计算平台的终端用户提供的功能需求关键字；根据语义匹配技术计算资源注册机构中候选资源的功能描述说明与功能需求关键字 的相似度；设定相似度阈值，相似度不小于阈值的候选资源作为功能需求匹配的结果。
9.根据权利要求3所述的支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，其特征在于，所 述非功能需求匹配步骤包括以下子步骤订阅云计算平台的终端用户提供的非功能质量约束；对于功能需求匹配的候选资源，比较其质量表现值是否符合相应的非功能质量约束；如果候选资源的所有质量表现值均符合终端用户对应的非功能质量约束，则将该候选资源作为非功能需求匹配的结果，反之则抛弃该候选资源。
全文摘要
本发明公开了支持弹性云计算平台开发的资源外包方法，在确定了云计算平台终端用户的功能需求和非功能需求之后，包括以下步骤功能需求匹配步骤；非功能需求匹配步骤；非功能质量指标聚合步骤，对于匹配候选资源，根据其参照指标和从属指标之间的依赖关系确定参照指标的聚合匹配域；匹配候选资源评估步骤，根据云计算平台的评估标准及参照指标的聚合匹配域，确定匹配候选资源的优劣排序；确定最佳外包资源步骤，取评估排序中最优的匹配候选资源作为云计算平台的最佳外包资源。本发明可以广泛应用于大型科研问题求解环境、中小企业的资源优化配置、电子商务以及个性化的终端应用，支持外包资源的配置选择和弹性云计算平台的开发部署。
文档编号H04L29/08GK102033909SQ20101055008
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者王励民, 窦万春, 齐连永 申请人:南京大学