[發明專利]一種基于關聯度的Docker容器注冊表預取方法

有效

• 申請號: 202010011190.2
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111209082B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 鄧玉輝;張晨
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F11/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔣劍明

本發明公開了一種基于關聯度的Docker容器注冊表預取方法，該發明針對在容器技術的實踐中，由于數據中心存儲的鏡像數量和用戶請求速率呈爆炸式增長，導致用戶從后端存儲中拉取鏡像的時間變長，削弱了部署鏡像的靈活性，增大了容器的啟動時間，提出了一種基于關聯度的Docker容器注冊表預取技術方案。該方法主要包含三個模塊鏡像結構提取器、拉取請求處理器和關聯鏡像層計算器，通過收集鏡像層之間的組合關系、處理請求信息以判斷是否觸發預取操作以及合理利用鏡像層的空間局部性得到關聯鏡像層的操作，將未來用戶未來可能拉取的鏡像層預取到注冊表緩存中，提高了注冊表整體的請求命中率。

技術領域

本發明涉及云計算容器技術領域，具體涉及一種基于關聯度的Docker容器注冊表預取方法。

背景技術

容器技術是一種類似于沙盒機制的運行環境隔離技術，用戶可以在容器中創建運行操作系統，實現操作系統級的虛擬化。同傳統的虛擬機相比，容器技術通過共享內核資源的方式，實現輕量級的應用運行隔離。

現如今，隨著云計算和大數據規模的日益擴大，例如Google和IBM等公司在其云計算系統中使用容器來創建獨立環境。Docker是Linux平臺上一款輕量級容器管理引擎，相對虛擬機可以降低資源和時間的開銷，在共享底層內核的基礎上實現了輕量級的應用隔離環境，不僅具有良好的性能和安全優勢，而且幫助用戶提升CI/CD的效率，使得應用和服務的打包，發布和協調更為靈活和快速。

Docker容器注冊表是Docker生態系統中的核心組件——無狀態的集中式服務，可以提供鏡像的存儲和轉發。Docker容器注冊表中每一個鏡像存儲庫包含特定應用程序或系統鏡像所有版本構成的鏡像組，用戶使用Docker引擎通過RESTful接口連接到注冊表，在請求中包含用戶名、存儲庫名和標記的組合來標志特定的鏡像，對其鏡像推送和拉取操作。同時注冊表存儲著每個鏡像的元數據，用以檢查鏡像信息，保證其安全性和穩定性。

在實際項目部署過程中，企業通常利用Docker容器注冊表來解決容器鏡像的存儲問題。據統計，大型容器公共注冊表Docker?hub至少存儲數百TB數據，并按每天1500個公共存儲庫的速度增加，其他私人鏡像存儲庫也不斷更新。隨著用戶請求速率的提升，注冊表的整體性能降低，后端存儲有限的帶寬不足以支撐短時間高并發的拉取請求，進而導致用戶拉取鏡像的延遲會變高，限制了容器部署的啟動時間，與容器技術高效、敏捷的設計初衷相違背，甚至加大了系統部署的穩定性和安全性。因此，對于將部分鏡像預取到注冊表緩存的工作就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的主要目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提出了一種基于關聯度的Docker容器注冊表預取方法，在請求未命中時發出關聯鏡像層計算并實施預取，提高緩存命中率。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于關聯度的Docker容器注冊表預取方法，Docker容器注冊表所接受的請求會按照圖1中的鏡像結構提取器、拉取請求處理器和關聯鏡像層計算器進行處理，并預取回相關鏡像層。所述的緩存預取方法，可適用于所有完全托管的Docker容器注冊表，分別包括下列步驟：

S1、在Docker引擎將鏡像推送至Docker容器注冊表中后，鏡像結構提取器讀取鏡像元數據，將鏡像層信息存入本地；

S2、當Docker容器注冊表接收到Docker引擎發送的鏡像拉取請求時，拉取鏡像處理器根據請求信息對本地鏡像層緩存進行檢索，以決定是否進行鏡像層相關性計算操作；

S3、當請求沒有命中鏡像層緩存時，關聯鏡像層計算器根據請求所屬的預取窗口信息，從鏡像結構數據庫中計算相關鏡像層，并查詢本地鏡像層緩存，向后端存儲預取緩存中缺失的相關鏡像層。

進一步地，所述的步驟S1中，Docker容器注冊表接收到鏡像，鏡像結構提取器收集信息的過程如下：