[發明專利]一種位置感知的容器調度優化系統及方法

有效

• 申請號: 202110373082.4
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112995335B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 潘遠航;徐俊杰;顏開
• 申請（專利權）人: 上海道客網絡科技有限公司
• 主分類號: H04L67/1021
• 分類號: H04L67/1021;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 上海市匯業律師事務所 31325
• 代理人: 王函

本發明公開了一種位置感知的容器調度優化系統及方法，系統包含服務器配置管理平臺與容器云平臺，容器云平臺包含節點注冊管理模塊、節點位置感知模塊、容器調度模塊、容器調度優化模塊；節點注冊管理模塊用于將一臺節點注冊到容器云平臺的容器云集群中；節點位置感知模塊用于在原節點注冊管理模塊的執行過程中，加入獲取將被加入容器云集群的節點在服務器配置管理平臺中節點所記錄的物理位置信息，并將物理位置信息告知容器云平臺；容器調度模塊用于應用創建時的調度，在云集群中選擇合適的節點，供容器應用在之上運行；容器調度優化模塊用于在原容器調度模塊的執行過程中，加入根據位置感知進行容器的故障域分散調度和服務訪問優化的配置。

技術領域

本發明涉及容器調度優化領域，具體涉及一種位置感知的容器調度優化系統及方法。

背景技術

應用自動調度，彈性和高可用是容器云的優點，而高可用的一個要素是：應用的多個副本要部署在至少一個以上的故障域內；一個故障域不單單是局限一個虛擬機、一個物理服務器等級別，還有機架甚至機房級別，如何在機架甚至機房級別進行容器的“分散部署”，這是目前社區和業界沒有解決的困難之一；

上面提到，要在容器云場景下，實現應用的高可用，應用的多個副本要部署在至少一個以上的故障域（FailureDomain，故障域：通常是指集體受故障影響的一組服務器、存儲和/或網絡連接組件，比如一臺服務器是一個故障域：當該某一臺服務器出故障，故障僅隔離在這臺服務器內）；

故障域的另一個常見示例是服務器機架或叫做機柜（機架是一個物理整體的安裝箱，可以容納多臺服務器，為之提供固定導軌、統一供電、統一網絡交換機等功能），如果架頂式網絡交換機(TopofRack)出現故障，或服務器機架的配電裝置出現故障，則該機架中的所有服務器會離線，即使服務器硬件正常運行也是如此，所以該服務器機架可視為一個故障域；

一層樓的機房甚至一個數據中心也是一個更大范圍的故障域，這些都是物理故障域，以物理位置或者物理網絡拓撲為故障隔離的區域，更復雜的場景下，比如SDN或者SDS的場景，邏輯故障域可能會更加復雜；

業內的容器云調度系統（以最流行的kubernetes為例），會自動實現一個應用的多個副本（replica）在多個服務器節點（node）上的盡量分散的調度，在資源足夠的前提下，會避免一個應用的2個副本在同一個服務器上，亦即避免“雞蛋放在一個籃子”的情況，以期實現應用的高可用（在故障情況下，應用至少有一個或者多個副本仍然可以正常工作和響應，達到較高的業務可用性）；

但是現實情況中，還有許多機架級別的故障會發生：比如架頂式交換機故障，機架配電PDU故障，機架供電線路故障…導致整個機架上的所有服務器無法工作，甚至還有機房級別的故障：機房對外的光纜被切斷，機房地震、火災等；

由于上述容器云的實現，只能處理故障域是單臺服務器的情況，無法感知到更進一步的物理分布和位置信息，所以無法避免一個應用的多個副本落到一個機架故障域中等情況，導致高可用性和容災性的降低；

而在容器云平臺（拿主流的kubernetes為例）的集群組建時，每一個集群內的物理機會被“加入”容器云平臺管理范疇內（亦即執行join(加入)集群的命令和動作），但是在已有技術框架下，容器云平臺只能獲取被加入的機器節點的IP地址和機器名，根本不會感知到物理位置等額外信息；

位置感知在具體的實現上：可以給每一個容器主機節點，打上位置信息（通過標簽的形式），目前這種標簽有兩種做法：

（a）公有云：公有云會按照機房的地理位置，把集群中的節點進行區域的劃分，比如分為上海機房、東京機房、洛杉磯機房等。部分公有云上，節點位置標簽會被自動添加（通過cloudprovider機制），不過標簽設置的粒度比較粗，一般只到機房/區域（zone）級別；

（b）私有云（本地數據中心）：私有化的容器平臺一般都需要通過手動配置節點標簽的方式，效率低而且不一定準確；