[發(fā)明專利]一種聲明式的通用Kubernetes調(diào)諧方法

在審

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• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113296809A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹春;汪浩港
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G06F8/65
• 分類號: G06F8/65;G06F8/71;G06F11/30
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32326
• 代理人: 李玉平

本發(fā)明公開一種聲明式的通用Kubernetes調(diào)諧方法，包括：聲明式的監(jiān)視，聲明式的調(diào)諧，聲明式的更新策略；其中聲明式的監(jiān)視指自動創(chuàng)建用戶在配置文件中指定的資源的監(jiān)視流；聲明式的調(diào)諧指在調(diào)諧循環(huán)的每一次循環(huán)中調(diào)用用戶指定的調(diào)諧接口，調(diào)諧接口只需要返回期望存在的子資源，自動在Kubernetes系統(tǒng)中應(yīng)用調(diào)諧接口返回的調(diào)諧結(jié)果；聲明式的更新策略指內(nèi)置很多控制策略，通過聲明式接口供用戶使用，多元化用戶對資源的操作選擇，并且可以實現(xiàn)對滾動更新的支持。本方法通過封裝自定義控制器的常見部分實現(xiàn)聲明式的通用調(diào)諧，以達到減少開發(fā)與運維工作量的目的。對云計算系統(tǒng)中應(yīng)用的自動化部署、管理與運維有很高的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及云計算領(lǐng)域應(yīng)用的自動化運維，具體是一種聲明式的通用Kubernetes調(diào)諧方法，屬于自動化運維技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著云應(yīng)用和平臺的復(fù)雜性增加，需要同時支持數(shù)百甚至數(shù)千的應(yīng)用程序，傳統(tǒng)的自動化方法，如使用特制的、指令式的腳本，被證明是難以管理和擴展的。相反，最近越來越流行的自動化工具旨在遵循基礎(chǔ)設(shè)施即代碼（Infrastructure as code，IaC）原則。根據(jù)這一原則，基礎(chǔ)設(shè)施和核心服務(wù)的整體配置和狀態(tài)要用（典型的聲明性）代碼來定義。然后，借助相關(guān)工具，這個刻畫了期望狀態(tài)定義的代碼，可以自動轉(zhuǎn)換為正確的指令和API調(diào)用，從而產(chǎn)生完全符合期望狀態(tài)的配置資源。這種將期望狀態(tài)的定義與實際狀態(tài)同步的過程被稱為狀態(tài)調(diào)諧，一些現(xiàn)代的基礎(chǔ)設(shè)施和云計算自動化工具都采用了這種方法，其中最受歡迎的是Terraform和基于容器的平臺Kubernetes。

Kubernetes已經(jīng)開始被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施自動化和狀態(tài)調(diào)諧的使用場景。它是目前最受歡迎的管理基于容器的應(yīng)用程序的平臺，它從一開始就圍繞著狀態(tài)調(diào)諧的概念設(shè)計。整個架構(gòu)可以被認為是一個各個模塊通過共享狀態(tài)存儲協(xié)作的調(diào)諧循環(huán)系統(tǒng)。此外，可擴展性是Kubernetes設(shè)計中的一個核心方面。通過結(jié)合這兩個特點，Kubernetes也被用作一個通用的狀態(tài)調(diào)諧引擎，能夠調(diào)諧定制的、特定于應(yīng)用程序的資源和狀態(tài)。為了利用這些功能，應(yīng)用程序需要正確有效地處理與Kubernetes API的通信和集成，這些并不是簡單的工作。

開發(fā)人員可以通過Operator來拓展Kubernetes的聲明式API，這也是最常用的方式。Operator是對Kubernetes的軟件拓展，幫助實現(xiàn)應(yīng)用程序的自動化部署、升級、管理以及運維。一個Operator是自定義資源定義（CustomResourceDefinition）和自定義控制器的組合，自定義控制器實現(xiàn)了自定義調(diào)諧。然而，編寫一個Operator并不容易，具有相當高的門檻，并且需要付出大量的精力和時間。Operator開發(fā)人員需要具備一定程度的Kubernetes和分布式系統(tǒng)知識，需要寫大量的模版代碼或者使用代碼生成工具。編寫出的Operator幫助我們實現(xiàn)了應(yīng)用程序的自動化運維，但是維護這個Operator卻還是要給開發(fā)人員帶來很大的負擔(dān)。因此誕生了很多工具，它們都希望幫助開發(fā)人員更簡單的實現(xiàn)自己的Operator，但它們都帶來了新的問題或者有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：現(xiàn)有的基于自定義調(diào)諧的自動化運維方法需要開發(fā)運維人員把大量的精力放在編寫一些模版代碼或者使用代碼生成工具上，需要學(xué)習(xí)Kubernetes API 相關(guān)的知識，而且Operator的成熟開發(fā)工具都是用Go編寫的，也是為Go項目服務(wù)的，對其他編程語言的使用者極不友好。本發(fā)明針對現(xiàn)有的自動化運維方法的不足和的Operator調(diào)諧具備固定范式的特點，提出一種聲明式的通用Kubernetes調(diào)諧方法，通過實現(xiàn)一個通用控制器，負責(zé)所有自定義控制器必須做的一般操作，管理所有與Kubernetes API的交互，開發(fā)者只需要提供一個包含特定調(diào)諧邏輯的函數(shù)，大幅度簡化了自定義控制器的開發(fā)、部署和管理。

技術(shù)方案：一種聲明式的通用Kubernetes調(diào)諧方法，包括以下內(nèi)容：

（1）聲明式的監(jiān)視：