[發明專利]基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法

在審

• 申請號: 201711064396.6
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107766157A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 朱憲;李超;孫元田
• 申請（專利權）人: 山東浪潮云服務信息科技有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F3/06
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 張靖

1.基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述方法將分布式容器集群框架設置為主節點、工作節點和狀態存儲節點三部分，其中：

主節點是分布式容器集群框架的管理節點，負責整個分布容器集群的管理功能；

工作節點是分布容器集群的工作節點，運行容器化的應用和服務；

狀態存儲節點是分布容器集群的狀態存儲節點，引入分布式一致性k-v存儲系統保存分布式容器集群框架的運行狀態信息。

2.根據權利要求1所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述主節點、工作節點采用集群部署方式。

3.根據權利要求1或2所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述主節點包含分布式容器集群框架的核心管理組件，負責實現整個集群的資源管理、容器調度、授權驗證、安全控制管理功能，其中核心管理組件主要包含“交互服務組件”、“控制管理組件”、“調度組件”三個核心組件。

4.根據權利要求3所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述交互服務組件是連接其他所有服務組件的樞紐，提供了資源對象的唯一操作入口，接受并執行用戶對集群管理系統的管理操作，并提供認證、授權、訪問控制、API注冊和發現機制，其他所有的組件都必須通過它提供的API來操作資源對象；所有集群資源對象的生命周期維護都是通過調用該組件提供的API Server的接口來完成。

5.根據權利要求3所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述控制管理組件是分布式容器集群內部的管理控制中心，主要目的是實現分布式容器集群的狀態維護如故障檢測和自動恢復工作，包含兩個核心子模塊：節點控制器和資源對象控制器，其中節點控制器負責計算工作節點的加入和退出，實現計算節點的擴容和縮容；資源對象控制器用于分布式容器集群資源對象的管理，實現應用的擴容、縮容功能。

6.根據權利要求3所述的基于國產CPU和操作系統的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述調度組件是容器中的調度器，通過“交互服務組件”提供的接口監聽待分配“容器組”任務列表，獲取待調度“容器組”，然后根據一系列的預選策略和優選策略給各個工作節點打分，然后將“容器組”發送到得分最高的工作節點上。

7.根據權利要求3所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述工作節點部署在基于國產CPU和操作系統的物理主機上，在工作節點上運行的組件主要包含“節點管理組件”和“節點代理組件”，“節點管理組件”管理的最小運行單元是“容器組”，一個“容器組”代表集群中運行的一個進程，“容器組”封裝著應用的一個或多個容器，存儲獨立的網絡IP、管理容器如何運行的策略選項；

工作節點還運行容器運行環境；

所述節點管理組件主要負責工作節點的管理，通過與交互服務組件通訊，獲取相應的事件，實現容器的啟動、停止、刪除操作；

所述節點代理組件提供工作節點的代理服務功能，為服務提供統一接口并提供負載均衡功能。

8.根據權利要求3所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述狀態存儲節點是集群的狀態存儲節點，用以保存分布式容器集群框架的運行狀態信息；狀態存儲節點上主要運行“配置和狀態存儲組件”，“配置和狀態存儲組件”采用強一致性鍵值對數據庫來存儲分布式容器集群所有對象的生命周期，保存所有組件的定義以及狀態。

9.根據權利要求7所述的基于國產CPU和OS的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述方法實現步驟包括：

1）、在基于國產CPU和操作系統的國產主機上部署狀態存儲節點，部署并啟動“配置和狀態存儲組件”，搭建分布式一致性k-v存儲系統，用以保存分布式容器集群框架的運行狀態信息；交互服務組件會實時的將整個集群的運行狀態信息存儲到中“配置和狀態存儲組件”；

2）、在基于國產CPU和操作系統的國產主機上部署主節點，依次部署并啟動“交互服務組件”、“控制管理組件”、“調度組件”三個管理組件，實現整個集群的資源管理、容器調度、安全控制、擴展維護功能；

3）、在基于國產CPU和操作系統的國產主機上部署工作節點，啟動“節點管理組件”及“節點代理組件”。

10.根據權利要求1或2所述的基于國產CPU和操作系統的分布式容器集群框架實現方法，其特征在于，所述方法部署應用系統的步驟包括內容如下：

1）基于Docker技術完成基于國產CPU和操作系統的應用系統的移植和改造，構建該環境下應用系統運行所必須的容器鏡像；

2）“交互服務組件”采用命令方式與用戶進行交互，完成應用系統的部署，應用系統的各個功能模塊在分布式容器集群中以服務的形式運行；

對于每個服務，配置相應的xml文件信息，用戶通過執行命令解析XML文件，運行相應的服務；

3）“交互服務組件”接收到用戶請求后，對首先進行授權認證，授權認證通過后會將請求存儲到“配置和狀態存儲組件”中，并相應的請求傳遞給“控制管理組件”、“調度組件”；

“控制管理組件”接收到請求后，檢測集群中是否有同樣模板的“容器組”實例，若不存在，則會定義相應數量的“容器組”對象，并通過交互服務組件將信息寫入“配置和狀態存儲組件”中；

“調度組件”發現該事件后，按照預定的調度策略，將新定義的“容器組”對象分配到合適的工作節點上，并信息保存到“配置和狀態存儲組件”中；

4）運行在工作節點上的“節點管理組件”，與主節點的“交互服務組件”進行通訊，檢測到分配的“容器組”對象后，根據定義在本工作節點上創建相應的“容器組”實例，并通過Docker API控制Docker生成相應數量的運行容器；

5)“容器組”對象創建完成后，“節點代理組件”按照服務相關配置，在對應的物理主機上給服務暴露相應的端口，實現服務的外部訪問。