[發明專利]一種云環境下的基于鏡像分層技術的容器創建系統及方法

有效

• 申請號: 201911188737.X
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111045786B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 曹東剛;邵嘉倫;馬俊明
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明公開了一種云環境下的基于鏡像分層技術的容器創建系統及方法。該系統包括：容器云集群管理模塊，用于根據用戶提交的容器配置要求以及云集群中各物理節點的資源負載，向各個物理節點分配任務；容器鏡像管理模塊，用于對用戶鏡像和系統鏡像進行管理；分布式文件存儲模塊，用于對用戶鏡像和系統鏡像進行存儲；節點存儲模塊，設置于各物理節點上，用于存儲其所在物理節點的GPU的驅動鏡像；任務控制模塊，運行在各物理節點中，用于根據容器云集群管理模塊分配的任務創建容器、啟動容器、暫停容器、刪除容器、對容器資源進行調整，對物理節點的資源進行監測，并向容器云集群管理模塊匯報監測信息。本發明能夠在容器中更方便的使用多種GPU資源。

技術領域

本發明涉及資源管理技術領域，特別是涉及一種云環境下的基于鏡像分層技術的容器創建系統及方法。

背景技術

虛擬化技術是一種資源管理技術，它將計算機的各種物理資源如存儲、網絡、內存、計算資源等經過抽象轉換后呈現給用戶，并使這些虛擬化的資源不受現有資源的架設方式、地域或物理配置所限制。容器技術是一種內核輕量級的操作系統層虛擬化技術，它將操作系統內核虛擬化，并使用cgroups(全稱Control Group，控制組)、namespace(命名空間)等技術分割物理資源，能為用戶提供一個支持秒級部署、彈性伸縮、且易于移植的運行時環境。

GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理單元)是一種非通用的計算資源，它原本主要用于圖形圖像處理，但由于其出色的并行浮點運算能力，也越來越多地被用于運行科學計算、深度學習等專業任務。常見的基于容器技術的集群管理框架如Hadoop、Kubernetes等都提供了對GPU的支持，和傳統的用法一樣，用戶只需要指定所需要的資源種類和數量，如GPU個數、CPU個數、內存大小等，并選擇合適的鏡像，框架就會自動為用戶創建容器、分配資源、執行任務。

但是，由于GPU的特殊性，必須使用相應的驅動才能正確調用它。因此，為了在容器中使用GPU，用戶必須事先準備好安裝了驅動程序的鏡像，并以此創建容器。然而，GPU型號眾多，以NVIDIA(英偉達)的GPU為例，其顯卡分為了三個系列，Gefore、Tesla和Quadro，每個系列又分了許多種不同的型號，如Gefore 1080Ti、TeslaP100等。每種型號對應的驅動往往會有差異，因此，用戶若想將多種GPU資源同時利用起來，就不得不配置多種基于不同驅動的個人鏡像，并且需要配置好鏡像和對應的GPU的關系，不能混用。現有容器云集群管理系統在創建需要使用GPU的容器時，必須顯式指定GPU型號以及GPU驅動版本號。用戶需要同時利用到多種異構GPU資源時，需要手動一個個配置參數，甚至可能需要提前準備多種用于適配不同GPU的容器鏡像，操作很是不便，無法便捷的實現GPU在容器中的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種云環境下的基于鏡像分層技術的容器創建系統及方法，能夠在容器中更方便的使用GPU資源。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種云環境下的基于鏡像分層技術的容器創建系統，包括：

容器云集群管理模塊，用于根據用戶提交的容器配置要求以及云集群中各物理節點的資源負載，向各個物理節點分配創建容器、啟動容器、暫停容器、刪除容器和對容器資源進行調整的任務；

容器鏡像管理模塊，用于對用戶鏡像和系統鏡像進行管理；

分布式文件存儲模塊，用于對用戶鏡像和系統鏡像進行存儲；

節點存儲模塊，設置于各物理節點上，用于存儲其所在物理節點的GPU的驅動鏡像；

任務控制模塊，運行在各物理節點中，用于根據容器云集群管理模塊分配的任務創建容器、啟動容器、暫停容器、刪除容器以及對容器資源進行調整，對物理節點的資源進行監測，并向容器云集群管理模塊匯報監測信息。