[發明專利]在KUBERNETES系統中運行的狀態控制器及其操作方法

在審

• 申請號: 201980090159.8
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN113366802A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 萊拉·阿卜杜拉瓦耶漢;默罕默德·艾曼·賽義德;瑪麗亞·特勒;費爾哈特·亨德克
• 申請（專利權）人: 瑞典愛立信有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;G06F9/455
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 穆童

本公開涉及一種在Kubernetes系統中運行的方法和狀態控制器。狀態控制器操作以向容器莢分配標簽，該標簽指示向容器莢分配的服務和容器莢的高可用性狀態；檢測未就緒的故障容器莢，該故障容器莢具有指示高可用性狀態的標簽；以及將故障容器莢的指示高可用性狀態的標簽重新分配給健康容器莢，從而將服務流和所提供的服務的端點從故障容器莢改變為健康容器莢。

技術領域

本公開涉及網絡功能虛擬化，且涉及在Kubernetes系統中運行的狀態控制器及其操作方法。

背景技術

Kubernetes是實現容器化應用的自動化部署和管理的開源平臺。它已成為用于部署基于微服務的應用的流行平臺。有關Kubernetes及其組件的詳細說明，請參考https：//kubernetes.io。

Kubernetes集群具有主從架構。主節點協調集群，并托管維護所需集群狀態的進程。從節點(被稱為節點)運行托管應用容器和與主節點通信所需的進程。容器莢(pod)是Kubernetes部署和維護的最小單元。容器莢是一個或多個容器的群組，該一個或多個容器共享容器莢的IP地址及其端口空間。在實踐中，基于微服務的應用被容器化并作為容器莢部署在Kubernetes集群上。

Kubernetes的管理實體是控制器。他們基于相關聯的部署規范創建和維護所需數量的容器莢?？刂破鞑粩嘀铝τ谑辜旱臓顟B達到所需的狀態。例如，如果托管容器莢的節點崩潰，則該容器莢的控制器在另一節點上重新調度該容器莢。Kubernetes具有不同類型的控制器，每個控制器都針對特定目的。例如，有狀態集(StatefulSet)控制器管理有狀態應用，而部署(Deployment)控制器通常用于管理無狀態應用。

控制器動態地刪除和恢復容器莢，這繼而導致容器莢的IP地址經常改變。因此，不能依賴于容器莢的IP地址進行通信。替代地，可以向容器莢分配可自定義的標簽，以基于這些標簽對它們進行分組和查詢。Kubernetes還定義了被稱為服務(Service)的抽象概念，服務基于容器莢的標簽來對容器莢進行分組。服務基于容器莢的標簽選擇的容器莢被稱為服務端點。服務具有靜態虛擬IP地址。在服務的IP地址處接收到的所有請求都以隨機或循環(round robin)方式在服務端點之間進行負載平衡。

Kubernetes還通過提供兩個API資源(持久卷(PV)和持久卷聲明(PVC))來從存儲解決方案的細節中進行抽象。PV是集群中的一塊存儲，其生命周期獨立于使用它的容器莢的生命周期。PV可以被動態地或靜態地提供。另一方面，PVC是容器莢對某個存儲的請求。PVC將容器莢綁定到與PVC特性相匹配的PV。

服務可用性被計量為在給定時間段內服務可訪問的時間百分比。它是定義了在一段時間內的可接受的服務中斷的非功能性要求。

為了實現服務可用性，Kubernetes針對其管理的應用提供修復。這意味著故障容器莢被重新啟動，而其主機發生故障的容器莢在另一主節點上被重新調度。在任何一種情況下，當檢測到故障時，將容器莢從其各自的服務端點列表中刪除，并在它們再次變得健康時重新添加回來。

對于基于無狀態微服務的應用，這種修復機制意味著不健康的容器莢一旦被從服務端點列表中刪除，它就會停止參與傳入請求的分發，這些請求在代表健康容器莢的其余服務端點之間分發。因此，提高了服務可用性。