一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其具体过程包括：定义应用场景；搭建系统基础架构；分配网络资源；分配服务器存储资源。该一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法与现有技术相比，通过使用异构网络适配器、PXE网络安装等技术手段和一整套完整的资源管理分配流程，将安装操作系统、划分网络、挂载存储的过程流程化、自动化，实现数据中心计算、存储、网络资源的自动分配，高效、科学、实用、节省运维成本，实用性强。
【专利说明】一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机【技术领域】，具体地说是一种实用性强、数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法。
【背景技术】
[0002]随着信息科技的发展，数据中心逐步投入到科学、教育、文化、卫生、政府、高性能计算、电子商务、物联网等多个领域进行使用，并成为企业建设不可或缺的一部分。
[0003]随着企业多年的发展以及技术的革新，数据中心在不断地更新换代，同时企业间的收购，合并重组等商业行为，都会给企业带来新的数据中心或资源设备。一方面，企业临时的市场活动，需要IT资源快速配置和响应，并且能够满足未知的业务弹性需求；另一方面，大型数据中心资源过剩，许多资源不能够得到有效利用，而且运维成本巨大，造成严重的资源浪费。在企业业务越来越依赖IT的背景下，如何能够灵活有效地对数据中心资源进行整合与动态分配，成为企业面临的日益迫切的问题。
[0004]为了有效的降低运维成本，统一分配、管理数据中心的各类计算、存储、网络资源，提高资源使用率与配置响应效率，现提出一种易扩展、易开发、易维护的数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法。
【发明内容】
[0005]本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法。
[0006]一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其具体实现过程为: 定义应用场景，即描述该方法的使用场景，该应用场景的定制过程为:调研数据中心的资源使用现状，总结抽象出统一的业务应用场景，在该应用场景中，当用户申请资源时，系统自动为空闲服务器安装操作系统，分配IP地址，分配存储资源，并以远程服务的形式提供给用户使用；
设置系统基础架构，该系统基础架构包括计算、存储、网络三大管理模块，模块间通过Rest接口进行接口调用，通过消息总线进行消息交互，以松耦合的形式对外提供资源管理分配服务；
分配网络资源，完成网络管理:引入异构网络适配器，将各类厂商、型号的网络设备进行适配，提供统一的VlaruIP管理接口 ；
分配服务器存储资源:通过PXE网络安装技术，为空闲服务器自动安装操作系统；通过调用网络模块的网络规则配置接口，将存储与计算资源连通，实现存储资源的分配。
[0007]所述应用场景的详细定义过程为:
51、用户向管理员申请服务器、存储资源；
52、管理员在服务器池中选择空闲服务器，通过网络自动安装操作系统并为其划分Vlan与IP地址； 53、管理员在存储池中选择空闲的IPSAN存储，通过设置网络规则，允许该服务器访问该存储；
54、将服务器以远程桌面或SSH的形式分配给用户，用户得到服务器后通过执行挂载动作，使用相应的存储资源；
55、用户资源使用完成后，系统自动回收服务器与存储资源，放回服务器池与存储池待用。
[0008]所述系统基础架构描述系统的整体逻辑层次及模块间调用关系，其具体配置及使用过程为:
1)将整个系统按照功能分为计算、存储、网络资源分配三大模块，其中网络模块负责整个数据中心所有交换机、路由器设备的Vlan、IP管理；计算模块负责数据中心所有服务器资源的资产维护、操作系统部署与分配；存储模块负责存储资源的资产维护管理；
2)计算、存储、网络模块共用相同的数据库，通过Rest接口进行接口调用，并通过消息总线进行信息交换；资源管理系统对外提供Rest API接口，第三方用户通过认证、鉴定合法后，通过调用本方案提供的接口，自动管理分配数据中心的计算、存储、网络资源。
[0009]所述网络资源分配实现异构网络设备的统一管理及Vlan、IP划分，其具体分配过程为:
一、安装异构网络适配器，对底层不同厂商、型号的L2/L3层网络设备API接口进行统一封装，实现Vlan划分、IP分配，与底层复杂的网络设备解耦；同时通过封装，对上层暴露统一的网络管理接口；
二、调用交换机API，查询交换机上各端口连接的网卡MAC地址，建立“MAC—端口”绑定表；通过手动录入各物理机与MAC地址的绑定关系，建立“主机一MAC”绑定关系表；通过调用交换机创建Vlan的API，建立“端口一Vlan”关系表；通过调用L3层设备DHCP接口，为各个Vlan创建DHCP服务器，并实现为指定MAC地址分配IP，即建立“MAC — IP”表；通过动态维护“主机一MAC—端口一Vlan — IP”关系表，实现为服务器动态划分Vlan、IP的功能。
[0010]服务器存储资源分配实现管理计算、存储设备，实现为裸服务器安装系统、分配IP、分配存储的功能，其具体分配过程为:
步骤一、通过PXE方式为服务器自动安装操作系统:将支持PXE的服务器设置成网络启动，通过自启动芯片PXE BootROM从DHCP服务器索取IP地址信息，进而请求下载启动文件、自动应答文件，下载软件包，完成自动安装操作系统的过程；
步骤二、调用网络资源分配模块划分Vlan、IP的接口，为新安装好系统的服务器配置IP地址，以远程桌面或ssh的形式分配给用户使用；
步骤三、为存储配置好IP地址后，由网络模块配置访问规则，允许服务器与存储相连；在步骤二分配到服务器的用户通过为服务器挂载存储，使用存储资源。
[0011]本发明的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，具有以下优点: 该发明的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法通过引入异构网络适配器，将异构厂商、型号的物理网络设备进行抽象，将底层网络设备的差异屏蔽，使得管理人员不必关心底层网络的具体情况，直接通过界面操作即可管理整个系统网络的配置与服务，管理更加简便快捷；基于异构网络适配器、PXE网络安装等关键技术，设计数据中心的一整套资源分配流程，实现计算、存储、网络资源的自动分配管理。整个过程只需要管理员的少量干预，大幅度提高资源的配置、管理、分配效率；减少劳力物力的浪费，降低数据中心的维护成本，实用性强，适用范围广泛，易于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为本发明的应用场景示意图。
[0013]附图2为本发明的应用场景流程图。
[0014]附图3为本发明的资源管理架构图。
[0015]附图4为本发明的系统模块交互图。
[0016]附图5为本发明的网络管理流程示意图。
[0017]附图6为PXE操作系统安装流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0019]本发明针对当前数据中心设备复杂多样、难于管理、存在资源浪费的弊端，提出一种计算、存储、网络设备统一管理分配方法，该方法通过使用异构网络适配器、PXE网络安装等技术手段和一整套完整的资源管理分配流程，将安装操作系统、划分网络、挂载存储的过程流程化、自动化，实现数据中心计算、存储、网络资源的自动分配，高效、科学、实用、节省运维成本。如附图1所示，其具体实现过程为:
一、定义应用场景，该应用场景描述该方案的使用场景。当用户申请资源时，系统自动为空闲服务器安装操作系统，分配IP地址，分配存储资源，并以远程服务(远程桌面或SSH)的形式提供给用户使用。
[0020]通过广泛调研通信、政府、机关、商场等多个代表性数据中心的资源使用现状，总结、抽象出统一的业务应用场景，符合大多数企业数据中心的使用流程，具有较高的广泛性与适用性。
[0021]二、设置系统基础架构，该架构是该方案的核心架构。该系统基础架构包括计算、存储、网络三大管理模块，模块间通过Rest接口进行接口调用，通过消息总线进行消息交互，以松耦合的形式对外提供资源管理分配服务。
[0022]上述系统基础架构通过计算、存储、网络三大管理模块，将复杂的数据中心资源管理过程，按照资源类型分配到不同的管理模块进行处理，具有松耦合特性，降低单一管理模块的性能风险，提高资源管理效率，简化资源配置过程。
[0023]三、分配网络资源，完成网络管理:通过引入异构网络适配器，将各类厂商、型号的网络设备进行适配，对外暴露统一接口，使得网管人员不必关心底层网络的具体分布情况，直接通过网络模块的界面即可管理整个系统的网络架构，自动划分Vlan与IP，操作更加灵活，成本更加低廉，管理更加便捷；统一适配各厂商、型号的网络设备API，提供统一的Vlan, IP管理接口，具有较高的兼容性。
[0024]分配服务器存储资源。该步骤是本方案的计算、存储资源管理环节。通过PXE网络安装技术，实现为空闲服务器自动安装操作系统的功能；通过调用网络模块的网络规则配置接口，将存储与计算资源连通，实现存储资源的分配。整个分配过程仅需要极少的人为干预，大幅度提高资源交付的效率，实现服务器与存储资源的分配，操作简便，自动化水平极高。
[0025]进一步的。如附图2，本方案的应用场景设计过程如下:
S1、用户向管理员申请服务器、存储资源。
[0026]S2、管理员在服务器池中选择空闲服务器，通过网络自动安装操作系统并为其划分Vlan与IP地址。
[0027]S3、由于存储的特殊性，本方案只考虑IP SAN类型的存储分配。管理员在存储池中选择空闲的IP SAN存储，通过设置网络规则，允许该服务器访问该存储。
[0028]S4、将服务器以远程桌面(Windows)或SSH (Linux)的形式分配给用户，用户得到服务器后通过执行挂载动作，使用相应的存储资源。
[0029]S5、用户资源使用完成后，系统自动回收服务器与存储资源，放回服务器池与存储池待用。
[0030]上述系统基础架构是该方案的核心架构，描述系统的整体逻辑层次及模块间调用关系，其搭建过程如下:
51、基于前文描述的应用场景，设计资源管理架构如附图3，系统按照功能分为计算、存储、网络资源分配三大模块。网络模块负责整个数据中心所有交换机、路由器设备的Vlan、IP管理；计算模块负责数据中心所有服务器资源的资产维护、操作系统部署与分配；存储模块负责存储资源的资产维护管理；
52、各模块间的交互如附图4，计算、存储、网络模块共用相同的数据库，通过Rest接口进行接口调用，并通过消息总线进行信息交换。资源管理系统对外提供Rest API接口，第三方用户通过认证、鉴定合法后，可以通过调用本方案提供的接口，自动管理分配数据中心的计算、存储、网络资源。
[0031]网络资源分配是该方案管理网络设备的环节。该环节实现异构网络设备的统一管理及Vlan、IP划分，具体分配过程如下:
51、如附图2，设计异构网络适配器。一方面，对底层不同厂商、型号的L2/L3层网络设备API接口进行统一封装，实现Vlan划分、IP分配等功能，与底层复杂的网络设备解耦；另一方面，通过封装，对上层暴露统一的网络管理接口 ；
52、如附图5，通过调用交换机API，查询交换机上各端口连接的网卡MAC地址，建立“MAC—端口 ”绑定表；通过手动录入各物理机与MAC地址的绑定关系，建立“主机一MAC”绑定关系表；通过调用交换机创建Vlan的API，建立“端口一Vlan”关系表；通过调用L3层设备DHCP接口，为各个Vlan创建DHCP服务器，并实现为指定MAC地址分配IP，即建立“MAC—IP”表。通过动态维护“主机一MAC—端口一Vlan — IP”关系表，实现为服务器动态划分Vlan、IP的功能。
[0032]服务器存储资源分配是该方案管理计算、存储设备的环节，实现为裸服务器安装系统、分配IP、分配存储的功能，具体分配过程如下:
51、如附图6，通过PXE方式为服务器自动安装操作系统。将支持PXE的服务器设置成网络启动，通过PXE BootROM (自启动芯片)从DHCP服务器索取IP地址等信息，进而请求下载启动文件、自动应答文件，下载软件包，完成自动安装操作系统的过程；
52、调用网络资源分配模块划分Vlan、IP的接口，为新安装好系统的服务器配置IP地址，以远程桌面(Windows)或ssh (Linux)的形式分配给用户使用； S3、为存储配置好IP地址后，由网络模块配置访问规则，允许服务器与存储相连。在S2步分配到服务器的用户通过为服务器挂载存储，使用存储资源。
[0033]上述【具体实施方式】仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述【具体实施方式】，任何符合本发明的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法的权利要求书的且任何所述【技术领域】的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
【权利要求】
1.一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，其具体实现过程为: 定义应用场景，即描述该方法的使用场景，该应用场景的定制过程为:调研数据中心的资源使用现状，总结抽象出统一的业务应用场景，在该应用场景中，当用户申请资源时，系统自动为空闲服务器安装操作系统，分配IP地址，分配存储资源，并以远程服务的形式提供给用户使用； 设置系统基础架构，该系统基础架构包括计算、存储、网络三大管理模块，模块间通过Rest接口进行接口调用，通过消息总线进行消息交互，以松耦合的形式对外提供资源管理分配服务； 分配网络资源，完成网络管理:引入异构网络适配器，将各类厂商、型号的网络设备进行适配，提供统一的VlaruIP管理接口 ； 分配服务器存储资源:通过PXE网络安装技术，为空闲服务器自动安装操作系统；通过调用网络模块的网络规则配置接口，将存储与计算资源连通，实现存储资源的分配。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，所述应用场景的详细定义过程为: 51、用户向管理员申请服务器、存储资源； 52、管理员在服务器池中选择空闲服务器，通过网络自动安装操作系统并为其划分Vlan与IP地址； 53、管理员在存储池中选择空闲的IPSAN存储，通过设置网络规则，允许该服务器访问该存储； 54、将服务器以远程桌面或SSH的形式分配给用户，用户得到服务器后通过执行挂载动作，使用相应的存储资源； 55、用户资源使用完成后，系统自动回收服务器与存储资源，放回服务器池与存储池待用。
3.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，所述系统基础架构描述系统的整体逻辑层次及模块间调用关系，其具体配置及使用过程为: 1)将整个系统按照功能分为计算、存储、网络资源分配三大模块，其中网络模块负责整个数据中心所有交换机、路由器设备的Vlan、IP管理；计算模块负责数据中心所有服务器资源的资产维护、操作系统部署与分配；存储模块负责存储资源的资产维护管理； 2)计算、存储、网络模块共用相同的数据库，通过Rest接口进行接口调用，并通过消息总线进行信息交换；资源管理系统对外提供Rest API接口，第三方用户通过认证、鉴定合法后，通过调用本方案提供的接口，自动管理分配数据中心的计算、存储、网络资源。
4.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，所述网络资源分配实现异构网络设备的统一管理及Vlan、IP划分，其具体分配过程为: 一、安装异构网络适配器，对底层不同厂商、型号的L2/L3层网络设备API接口进行统一封装，实现Vlan划分、IP分配，与底层复杂的网络设备解耦；同时通过封装，对上层暴露统一的网络管理接口； 二、调用交换机API，查询交换机上各端口连接的网卡MAC地址，建立“MAC—端口 ”绑定表；通过手动录入各物理机与MAC地址的绑定关系，建立“主机一MAC”绑定关系表；通过调用交换机创建Vlan的API，建立“端口一Vlan”关系表；通过调用L3层设备DHCP接口，为各个Vlan创建DHCP服务器，并实现为指定MAC地址分配IP，即建立“MAC — IP”表；通过动态维护“主机一MAC—端口一Vlan — IP”关系表，实现为服务器动态划分Vlan、IP的功能。
5.根据权利要求1所述的一种数据中心计算、存储、网络设备自动管理分配方法，其特征在于，服务器存储资源分配实现管理计算、存储设备，实现为裸服务器安装系统、分配IP、分配存储的功能，其具体分配过程为: 步骤一、通过PXE方式为服务器自动安装操作系统:将支持PXE的服务器设置成网络启动，通过自启动芯片PXE BootROM从DHCP服务器索取IP地址信息，进而请求下载启动文件、自动应答文件，下载软件包，完成自动安装操作系统的过程； 步骤二、调用网络资源分配模块划分Vlan、IP的接口，为新安装好系统的服务器配置IP地址，以远程桌面或ssh的形式分配给用户使用； 步骤三、为存储配置好IP地址后，由网络模块配置访问规则，允许服务器与存储相连；在步骤二分配到服务器的用户通过为服务器挂载存储，使用存储资源。
【文档编号】H04L12/24GK104468223SQ201410779770
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】吕广杰, 刘正伟, 朱波 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司