一种控制使用PaaS云计算平台服务资源的方法和系统

本发明涉及PaaS云计算平台领域，由于涉及一种控制使用PaaS云计算 平台服务资源的方法和系统。

云计算平台为云应用提供了开发、运行和管理环境，在使用这些云计算 服务环境过程中，恶意用户或不知情的用户可能会超量使用系统资源，如CPU 资源、内存资源、存储资源、云计算平台线程资源等，从而导致云服务平台 失去对其他用户的响应能力，对其他用户的正常运行造成危害。

用户的超量资源使用不但会影响多租户架构的云计算平台(如对云计算 平台线程资源的超量占用导致无足够线程为其他用户应用提供服务)，也会 影响单租户架构的云计算平台(如CPU、内存、存储资源的超量占用导致主 机物理资源占用超限，无法为其他PaaS容器提供服务)，因此目前一些云计 算服务商(如谷歌)采用的单租户服务模式并不能解决超量资源使用问题。

为此，必须提供一种更加有效的资源监控机制，保证云计算平台上所有 用户应用的正常运行，避免云计算平台对用户应用的失控，甚至丧失服务能 力。

本发明提供了一种控制使用PaaS云计算平台服务资源的方法和系统，以 解决如何避免用户应用对PaaS云计算平台服务资源超量使用的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制使用PaaS云计算平台服务 资源的方法，所述方法包括：

获取PaaS云计算平台上用户的每个应用对服务资源的占用额度，所述服 务资源包括：CPU资源、内存资源、磁盘空间资源和网络带宽资源；

将获取的用户的每个应用对服务资源的占用额度与该用户在服务等级签 约(SLA)中申请的该应用的服务资源占用额度逐一进行比较，若获取的服 务资源的占用额度大于或等于申请的服务资源占用额度，则对该服务资源进 行超限处理。

进一步地，所述方法还包括：

若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度，则对该服 务资源占用趋势进行预估；若预估结果是该服务资源占用额度将大于或等于 申请的服务资源占用额度，则对该服务资源进行超限预警；若预估结果是该 服务资源占用额度将呈持续下降趋势，则对该服务资源进行恢复处理。

进一步地，所述若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用 额度，则对该服务资源占用趋势进行预估包括：

若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度，判断获取 的服务资源的占用额度是否大于或等于申请的服务资源占用额度与预设的预 警比例P1的乘积，若获取的服务资源的占用额度大于或等于申请的服务资源 占用额度与预设的预警比例P1的乘积，则继续判断未来一段时间内该应用中 该服务资源的占用额度的发展趋势，如果未来一段时间内该应用中该服务资 源的占用额度呈持续上升趋势，则预估结果是该服务资源占用额度将大于或 等于申请的服务资源占用额度；

若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度与预设的预 警比例P1的乘积，判断获取的服务资源的占用额度是否小于申请的服务资源 占用额度与预设的恢复比例P2的乘积，若获取的服务资源的占用额度小于申 请的服务资源占用额度与预设的预警比例P2的乘积，则继续判断未来一段时 间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋势，如果未来一段时间内该应 用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势，则预估结果是该服务资源占用 额度将呈持续下降趋势；

所述P1＞P2，且0＜P1＜1，0＜P2＜1。

进一步地，所述0＜P1＜1，0＜P2＜1包括：

P1∈[0.75，0.9]，P2∈[0.6，0.75]。

进一步地，所述判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度的 发展趋势包括：

设获取服务资源占用额度的时间点为n，在时间点n获取的服务资源占 用额度为Un，n为自然数；

提取时间点n之前(n-m+1)个时间点的该服务资源占用额度Um，…，Un， m为自然数；

根据Um，…，Un预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务资源 占用额度Un+1、Un+2和Un+3；

若Un＜Un+1＜Un+2＜Un+3，则判断出在未来一段时间内该应用中该服务资源 的占用额度呈持续上升趋势；若Un+3＜Un+2＜Un+1＜Un，则判断出未来一段时间 内该应用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制使用PaaS云计算平台服务 资源的系统，所述系统包括服务等级签约管理模块，以及云计算平台管理模 块，其中，

所述服务等级签约管理模块，用于获取PaaS云计算平台上用户的每个应 用对服务资源的占用额度，所述服务资源包括：CPU资源、内存资源、磁盘 空间资源和网络带宽资源；以及将获取的用户的每个应用对服务资源的占用 额度与该用户在服务等级签约(SLA)中申请的该应用的服务资源占用额度 逐一进行比较，若获取的服务资源的占用额度大于或等于申请的服务资源占 用额度，则向云计算平台管理模块发送超限处理指令；

所述云计算平台管理模块，用于根据来自服务等级签约管理模块发送的 指令进行处理。

进一步地，

所述服务等级签约管理模块，还用于在获取的服务资源的占用额度小于 申请的服务资源占用额度时，对该服务资源占用趋势进行预估；当预估结果 是该服务资源占用额度将大于或等于申请的服务资源占用额度时，向所述云 计算平台管理模块发送超限预警指令；当预估结果是该服务资源占用额度将 呈持续下降趋势时，向所述云计算平台管理模块发送恢复处理指令。

进一步地，所述服务等级签约管理模块，用于在获取的服务资源的占用 额度小于申请的服务资源占用额度时，对该服务资源占用趋势进行预估，包 括：

所述服务等级签约管理模块，用于在获取的服务资源的占用额度小于申 请的服务资源占用额度时，判断获取的服务资源的占用额度是否大于或等于 申请的服务资源占用额度与预设的预警比例P1的乘积，若获取的服务资源的 占用额度大于或等于申请的服务资源占用额度与预设的预警比例P1的乘积， 则继续判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋势，如 果未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度呈持续上升趋势，则预估 结果是该服务资源占用额度将大于或等于申请的服务资源占用额度；

若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度与预设的预 警比例P1的乘积，判断获取的服务资源的占用额度是否小于申请的服务资源 占用额度与预设的恢复比例P2的乘积，若获取的服务资源的占用额度小于申 请的服务资源占用额度与预设的预警比例P2的乘积，则继续判断未来一段时 间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋势，如果未来一段时间内该应 用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势，则预估结果是该服务资源占用 额度将呈持续下降趋势；

所述P1＞P2，且0＜P1＜1，0＜P2＜1。

进一步地，

P1∈[0.75，0.9]，P2∈[0.6，0.75]，P1＞P2。

进一步地，所述服务等级签约管理模块，用于判断未来一段时间内该应 用中该服务资源的占用额度的发展趋势，包括，

所述服务资源控制模块，用于将获取服务资源占用额度的时间点设为n， 在时间点n获取的服务资源占用额度为Un，n为自然数；提取时间点n之前 (n-m+1)个时间点的该服务资源占用额度Um，…，Un，m为自然数；根据 Um，…，Un预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务资源占用额度 Un+1、Un+2和Un+3；若Un＜Un+1＜Un+2＜Un+3，则判断出在未来一段时间内该应用 中该服务资源的占用额度呈持续上升趋势；若Un+3＜Un+2＜Un+1＜Un，则判断出 未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势。

上述技术方案通过监控每个应用对服务资源的占用额度，保证了云计算 平台上所有应用的正常运行。

图1为本实施例的控制使用PaaS云计算平台服务资源的方法流程图；

图2为本实施例的控制使用PaaS云计算平台服务资源的系统组成图。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图 对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申 请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本实施例的控制使用PaaS云计算平台服务资源的方法流程图。

S101获取PaaS云计算平台上用户的每个应用对服务资源的占用额度；

所述服务资源包括：CPU资源、内存资源、磁盘空间资源和网络带宽资 源；

为实现获取PaaS云计算平台上用户的每个应用对服务资源的占用额度， 可在PaaS云计算平台上运行用户应用的虚拟机中设置资源监测代理，由该资 源监测代理每隔固定周期采集本虚拟机上应用运行过程中服务资源的占用数 据，将该服务资源占用数据形成资源使用记录后上传；该资源使用记录可包 括：用户标识、应用名、时间戳、资源类型、该类型下服务资源占用额度；

待从资源监测代理接收到服务资源使用记录后，根据用户标识、应用名 和时间戳对接收的服务资源使用记录进行汇总，得到每个用户的每一应用在 对应时间点对服务资源的占用额度；

S102将获取的用户的每个应用对服务资源的占用额度与该用户在服务等 级签约(SLA)中申请的该应用的服务资源占用额度逐一进行比较；若获取 的服务资源的占用额度大于或等于申请的服务资源占用额度，执行步骤S103； 否则，执行步骤S104；

S103对该服务资源进行超限处理，执行步骤S107；

所述超限处理可包括：限制对该应用分配超限的服务资源，使该应用对 超限服务资源的占用额度降低到不超过申请的服务资源占用额度；

S104对该服务资源占用趋势进行预估，当预估结果是该服务资源占用额 度将大于或等于申请的服务资源占用额度时，执行步骤S105；当预估结果是该 服务资源占用额度将呈持续下降趋势时，执行步骤S106；

对该服务资源占用趋势进行预估可包括：

若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度，判断获取 的服务资源的占用额度是否大于或等于申请的服务资源占用额度与预设的预 警比例P1的乘积，若获取的服务资源的占用额度大于或等于申请的服务资源 占用额度与预设的预警比例P1的乘积，则继续判断未来一段时间内该应用中 该服务资源的占用额度的发展趋势，如果未来一段时间内该应用中该服务资 源的占用额度呈持续上升趋势，则预估结果是该服务资源占用额度将大于或 等于申请的服务资源占用额度；若获取的服务资源的占用额度小于申请的服 务资源占用额度与预设的预警比例P1的乘积，判断获取的服务资源的占用额 度是否小于申请的服务资源占用额度与预设的恢复比例P2的乘积，若获取的 服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度与预设的恢复比例P2的 乘积，则继续判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋 势，如果未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势， 则预估结果是该服务资源占用额度将呈持续下降趋势；其中P1＞P2，且0＜P1＜1， 0＜P2＜1；当P1∈[0.75，0.9]，P2∈[0.6，0.75]时，可实现较好的预估效果；

上述判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋势可 包括：

设获取服务资源占用额度的时间点为n，在时间点n获取的服务资源占 用额度为Un，n为自然数；

提取时间点n之前(n-m+1)个时间点的该服务资源占用额度Um，…，Un， m为自然数；

根据Um，…，Un预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务资源 占用额度Un+1、Un+2和Un+3，如使用加权均值算法，预测在未来三个时间点n+1、 n+2和n+3的服务资源占用额度依次为：

$U_{n+1}={\Sigma }_{i=m}^n{\alpha }_i{U}_i;$ $U_{n+2}={\Sigma }_{i=m}^{n+1}{\alpha }_i{U}_i;$ $U_{n+3}={\Sigma }_{i=m}^{n+2}{\alpha }_i{U}_i;$

其中，U_i为第i个时间点服务资源占用额度；α_i为第i个时间点服务资源
占用额度的权值，通常为增加预测的准确性，考虑到距离预测时
间点近的时间点的服务资源占用额度对预测结果的影响比较大，可将距离预
测时间点近的时间点的服务资源占用额度的权值设置得较大，反之将距离预
测时间点远的时间点的服务资源占用额度的权值设置得较小。

若Un＜Un+1＜Un+2＜Un+3，则判断出在未来一段时间内该应用中该服务资源 的占用额度呈持续上升趋势；若Un+3＜Un+2＜Un+1＜Un，则判断出未来一段时间 内该应用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势；

除本实施例记载的上述判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用 额度的发展趋势的方法外，还可采用其他的方法预测所述占用额度的发展趋 势，如卡尔曼滤波算法等；

S105对该服务资源进行超限预警，执行步骤S107；

所述超限预警可包括：修改该应用的所述服务资源的使用状态，通知用 户该应用占用的所述服务资源超限；

S106对该服务资源进行恢复处理；

恢复处理包括：恢复对该应用所需服务资源的调度；；

S107流程结束。

上述对服务资源进行超限处理、恢复处理的步骤也可预先记载在用户与 网络服务提供商签订的服务等级签约(SLA)中。

上述实施例不仅避免了用户应用对PaaS云计算平台服务资源超量使用； 而且还为本领域技术人员在用户应用占用的服务资源暂不超量的情况下，对 服务资源提供了一种处理思路。

下面以一个具体的应用示例对上述实施例作进一步详细说明。

在该应用示例中，用户A在其应用App1上线前与网络服务提供商签订 了服务等级签约(SLA)，该签约中规定了App1运行状态下所能占用的服务 资源限额，如CPU资源限额LC、内存资源限额LM、磁盘空间资源限额LD 等，以及在上述服务资源限额超限时的处理方法和服务资源限额未超限时的 处理方法。

步骤一，应用APP1上线后，接收在PaaS云计算平台上运行App1的虚 拟机中设置的资源监测代理周期性采集后发送的App1在运行过程中所占用 的各类系统服务资源使用记录，该资源使用记录包括：用户标识、应用名 App1、时间戳、资源类型、该类型下服务资源占用额度；

步骤二，根据用户标识、应用名和时间戳对接收的来自所有资源监测代 理上报的服务资源使用记录进行汇总，得到用户的应用APP1在对应时间点n 对服务资源的占用额度，CPU资源的使用情况为UCn，内存资源的使用情况 为UMn，磁盘空间资源的使用情况为UDn；n为自然数；

步骤三，分别比较UCn和LC、UMn和LM、UDn和LD，判断出UCn＜LC， UMn＞LM，UDn＞LD；

步骤四，对用户应用APP1运用过程中的内存资源和磁盘空间资源进行 超限处理；以及，对用户应用APP1运用过程中的CPU资源进行后续判断；

对用户应用APP1运用过程中的CPU资源进行后续判断的过程包括：

若判断出UCn＞LC*P1，P1为预警比例，0＜P1＜1，则提取已得到的时间 点n之前(n-m+1)个时间点的该服务资源占用额度UCm，…，UCn，m为自然数； 根据UCm，…，UCn预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务资源占 用额度UCn+1、UCn+2和UCn+3，其中，

${\mathrm{UC}}_{n+1}={\Sigma }_{i=m}^n{\alpha }_i{\mathrm{UC}}_i;$ ${\mathrm{UC}}_{n+2}={\Sigma }_{i=m}^{n+1}{\alpha }_i{\mathrm{UC}}_i;$ ${\mathrm{UC}}_{n+3}={\Sigma }_{i=m}^{n+2}{\alpha }_i{\mathrm{UC}}_i;$

UCi为第i个时间点服务资源占用额度；αi为第i个时间点服务资源占用 额度的权值， ${\Sigma }_{i=m}^{n+1}{\alpha }_i=1;$

如果UCn＜UCn+1＜UCn+2＜UCn+3，则对应用APP1的CPU资源进行超限预 警；

若应用APP1的CPU资源处于受限状态，且判断UCn＜LC*P1，则继续 将UCn与LC*P2进行比较，P1＞P2＞0；若UCn＜LC*P2，则也提取时间点n之 前(n-m+1)个时间点的该服务资源占用额度UCm，…，UCn，m为自然数；根据 UCm，…，UCn预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务资源占用额 度UCn+1、UCn+2和UCn+3：若UCn+3＜UCn+2＜UCn+1＜UCn，则对该CPU资源进行恢 复处理。

图2为本实施例的控制使用PaaS云计算平台服务资源的系统组成图。

该系统包括服务等级签约管理模块以及云计算平台管理模块，其中，

服务等级签约管理模块，用于获取PaaS云计算平台上用户的每个应用对 服务资源的占用额度，所述服务资源包括：CPU资源、内存资源、磁盘空间 资源和网络带宽资源；以及将获取的用户的每个应用对服务资源的占用额度 与该用户在服务等级签约(SLA)中申请的该应用的服务资源占用额度逐一 进行比较，若获取的服务资源的占用额度大于或等于申请的服务资源占用额 度，则向云计算平台管理模块发送超限处理指令；

所述云计算平台管理模块，用于根据来自服务等级签约管理模块发送的 指令进行处理；；

该服务等级签约管理模块，还用于在获取的服务资源的占用额度小于申 请的服务资源占用额度时，对该服务资源占用趋势进行预估；当预估结果是 该服务资源占用额度将大于或等于申请的服务资源占用额度时，向所述云计 算平台管理模块发送超限预警指令；当预估结果是该服务资源占用额度将呈 持续下降趋势时，向所述云计算平台管理模块发送恢复处理指令；

该服务等级签约管理模块，用于在获取的服务资源的占用额度小于申请 的服务资源占用额度时，判断获取的服务资源的占用额度是否大于或等于申 请的服务资源占用额度与预设的预警比例P1的乘积，若获取的服务资源的占 用额度大于或等于申请的服务资源占用额度与预设的预警比例P1的乘积，则 继续判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋势，如果 未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度呈持续上升趋势，则预估结 果是该服务资源占用额度将大于或等于申请的服务资源占用额度；

若获取的服务资源的占用额度小于申请的服务资源占用额度与预设的预 警比例P1的乘积，判断获取的服务资源的占用额度是否小于申请的服务资源 占用额度与预设的恢复比例P2的乘积，若获取的服务资源的占用额度小于申 请的服务资源占用额度与预设的预警比例P2的乘积，则继续判断未来一段时 间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋势，如果未来一段时间内该应 用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势，则预估结果是该服务资源占用 额度将呈持续下降趋势；

所述P1＞P2，且0＜P1＜1，0＜P2＜1，当P1∈[0.75，0.9]，P2∈[0.6，0.75]时，可实 现较好的预估效果。

为实现判断未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度的发展趋 势，该服务等级签约管理模块，可将获取服务资源占用额度的时间点设为n， 在时间点n获取的服务资源占用额度为Un，n为自然数；提取时间点n之前 (n-m+1)个时间点的该服务资源占用额度Um，…，Un，m为自然数；根据 Um，…，Un预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务资源占用额度 Un+1、Un+2和Un+3；若Un＜Un+1＜Un+2＜Un+3，则判断出在未来一段时间内该应用 中该服务资源的占用额度呈持续上升趋势；若Un+3＜Un+2＜Un+1＜Un，则判断出 未来一段时间内该应用中该服务资源的占用额度呈持续下降趋势。

为了根据Um，…，Un预测时间点n的未来三个时间点n+1、n+2和n+3的服务 资源占用额度Un+1、Un+2和Un+3，可采用加权均值算法，即在未来三个时间点 n+1、n+2和n+3的服务资源占用额度依次为：

$U_{n+1}={\Sigma }_{i=m}^n{\alpha }_i{U}_i;$

$U_{n+2}={\Sigma }_{i=m}^{n+1}{\alpha }_i{U}_i;$

$U_{n+3}={\Sigma }_{i=m}^{n+2}{\alpha }_i{U}_i;$

其中，Ui为第i个时间点服务资源占用额度；αi为第i个时间点服务资源 占用额度的权值， ${\Sigma }_{i=m}^{n+1}{\alpha }_i=1.$

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序 来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读 存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用 硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任 何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及 其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变 和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范 围。