一种基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法、系统、终端及存储介质与流程

本发明星载计算与资源虚拟化，尤其涉及一种基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着卫星星座规模快速扩大与星载计算能力的提升，以卫星星座作为算力底座、对外提供云服务的“卫星云原生”模式日益受到关注。在该模式下，星载算力被组织为算力资源池，通过资源虚拟化技术对外提供虚拟算力资源供业务部署使用。其中，资源池对外可提供的虚拟资源数量，取决于物理资源与虚拟资源之间的映射比例，即单位物理资源所映射的虚拟资源数量，这在地面云计算中通常称为超分配比。

2、现有的资源映射与超分配技术在卫星场景下存在明显不足，其一，现有资源超分配技术采用静态或缓变的映射比，无法适应卫星场景的负载剧烈时变，其二，现有超分配技术主要面向静态或缓变场景，缺乏在大幅度、高频次动态调整映射比例的同时、对超额承诺的资源进行分级管控以保障关键业务的有效机制。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法、系统及计算机可读存储介质，旨在解决现有卫星场景下固定映射比无法适应负载剧烈时变、空闲物理资源无法释放再利用，以及动态超分引入的挤兑风险难以管控的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，所述一种基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法包括如下步骤：

3、获取资源池中已部署业务的运行状态，根据所述运行状态得到资源池当前的实际负载，并根据卫星过境轨迹和所述卫星过境轨迹所经地面区域的分布规律，得到预测负载；

4、根据所述实际负载和所述预测负载，确定当前采用的资源动态映射比，输出保障级额度和尽力级额度；

5、基于所述实际负载、所述预测负载、所述保障级额度和所述尽力级额度，对业务进行两层优先级的调度，得到业务调度信息；

6、根据所述资源动态映射比、所述保障级额度、所述尽力级额度和所述业务调度信息，执行相关业务部署的运行的全部实际动作。

7、可选地，所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，其中，所述获取资源池中已部署业务的运行状态，根据所述运行状态得到资源池当前的实际负载，并根据卫星过境轨迹和所述卫星过境轨迹所经地面区域的分布规律，得到预测负载，具体包括：

8、周期性采集星载算力资源池中已部署业务对物理算力资源的实际占用情况，并将所述实际占用情况进行汇聚和归一化，得到当前卫星的实际负载对于物理资源的实测使用率；

9、基于已知星历参数，通过轨道运算，得到卫星过境地面区域，根据所述卫星过境地面区域的在轨用户分布规律和业务种类部分规律，预测未来一段时间内已部署业务的物理资源使用率的变化趋势；

10、根据所述实测使用率和所述变化趋势得到所述预测负载。

11、可选地，所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，其中，所述根据所述实际负载和所述预测负载，确定当前采用的资源动态映射比，输出保障级额度和尽力级额度，具体包括：

12、获取卫星节点的物理算力资源总量，并为所述卫星节点配置资源基准映射比、初始资源动态映射比和动态映射比档位；

13、根据所述物理算力资源总量和所述资源基准映射比，计算并输出保障级额度：

14、；

15、其中，p表示所述物理算力资源总量，表示所述资源基准映射比，表示所述保障级额度；

16、根据所述实际负载和所述预测负载，基于所述动态映射比档位，对所述初始资源动态映射比进行档位调整，得到资源动态映射比；

17、根据所述物理算力资源总量、所述资源基准映射比和所述资源动态映射比，计算并输出尽力级额度：

18、；

19、其中，表示所述资源动态映射比，表示所述尽力级额度。

20、可选地，所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，其中，所述根据所述实际负载和所述预测负载，基于所述动态映射比档位，对所述初始资源动态映射比进行档位调整，得到资源动态映射比，具体包括：

21、当所述实测使用率低于第一预设阈值，且所述预测负载时，按照预设档位调整规则，基于所述动态映射比档位，对所述初始资源动态映射比进行档位上调，得到用于扩张尽力级额度的资源动态映射比；

22、当所述实测使用率低于第一预设阈值，且所述预测负载时，维持所述初始资源动态映射比的档位不变，将所述初始资源动态映射比作为所述资源动态映射比，以预留出下一阶段负载上升的兑现空间；

23、当所述实测使用率高于第一预设阈值，且所述预测负载时，维持所述初始资源动态映射比的档位不变，将所述初始资源动态映射比作为所述资源动态映射比，以维持现有物理资源充分利用的高效状态；

24、当所述实测使用率高于第一预设阈值，且所述预测负载时，按照预设档位调整规则，基于所述动态映射比档位，对所述初始资源动态映射比进行档位下调，得到用于收缩尽力级额度的资源动态映射比。

25、可选地，所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，其中，所述基于所述实际负载、所述预测负载、所述保障级额度和所述尽力级额度，对业务进行两层优先级的调度，得到业务调度信息，具体包括：

26、按照业务的可靠性和实时性要求，将业务实例进行分级，得到保障级业务和尽力级业务；

27、根据所述实际负载、所述预测负载、所述保障级额度、所述尽力级额度、业务部署位置的时延要求以及卫星轨道运动因素，生成针对所述保障级业务和所述尽力级业务的业务调度信息。

28、可选地，所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，其中，所述根据所述资源动态映射比、所述保障级额度、所述尽力级额度和所述业务调度信息，执行相关业务部署的运行的全部实际动作，具体包括：

29、根据所述资源动态映射比，将固定的物理资源映射为相应数量的虚拟资源，基于所述保障级额度和所述尽力级额度，利用所述虚拟资源建立并维护保障级资源池和尽力级资源池；

30、根据所述业务调度信息，将业务实例部署到所述保障级资源池或所述尽力级资源池中运行；

31、当同时存在保障级业务和尽力级业务时，调整cgroup资源限额，以优先满足保障级业务需求；

32、当保障级业务需求进一步增加时，临时将已部署的尽力级业务挂起，以释放物理计算资源，若所述尽力级业务处于挂起状态的时间超过第二预设阈值，则将所述尽力级业务迁移到其他拥有空闲资源的卫星节点。

33、可选地，所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，其中，所述基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法，还包括：

34、当物理资源紧张时，基于底层资源隔离与抢占机制，对尽力级业务执行限制动作、挂起动作、驱逐动作和回收动作中的至少一种动作，以保证保障级业务优先占用物理资源；

35、其中，所述限制动作为调整cgroup资源限额以压缩尽力级业务的资源占用；

36、所述挂起动作为临时暂停已部署的尽力级业务以释放物理计算资源；

37、所述驱逐动作为强制终止尽力级业务实例以腾出被占用的物理资源；

38、所述回收动作为收回已分配给尽力级业务的虚拟资源，并相应缩减尽力级资源池。

39、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于动态资源映射比的星载算力弹性池化系统，其中，所述基于动态资源映射比的星载算力弹性池化系统包括：

40、负载感知与预测模块，用于获取资源池中已部署业务的运行状态，根据所述运行状态得到资源池当前的实际负载，并根据卫星过境轨迹和所述卫星过境轨迹所经地面区域的分布规律，得到预测负载；

41、动态映射比决策模块，用于根据所述实际负载和所述预测负载，确定当前采用的资源动态映射比，输出保障级额度和尽力级额度；

42、分级资源调度模块，用于基于所述实际负载、所述预测负载、所述保障级额度和所述尽力级额度，对业务进行两层优先级的调度，得到业务调度信息；

43、弹性映射执行模块，用于根据所述资源动态映射比、所述保障级额度、所述尽力级额度和所述业务调度信息，执行相关业务部署的运行的全部实际动作。

44、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端，其中，所述终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化程序，所述基于动态资源映射比的星载算力弹性池化程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法的步骤。

45、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有基于动态资源映射比的星载算力弹性池化程序，所述基于动态资源映射比的星载算力弹性池化程序被处理器执行时实现如上所述的基于动态资源映射比的星载算力弹性池化方法的步骤。

46、本发明中，获取资源池中已部署业务的运行状态，根据所述运行状态得到资源池当前的实际负载，并根据卫星过境轨迹和所述卫星过境轨迹所经地面区域的分布规律，得到预测负载；根据所述实际负载和所述预测负载，确定当前采用的资源动态映射比，输出保障级额度和尽力级额度；基于所述实际负载、所述预测负载、所述保障级额度和所述尽力级额度，对业务进行两层优先级的调度，得到业务调度信息；根据所述资源动态映射比、所述保障级额度、所述尽力级额度和所述业务调度信息，执行相关业务部署的运行的全部实际动作。本发明显著提升了稀缺星载物理资源的利用率，同时确保关键业务的服务质量不受资源挤兑影响。