[發(fā)明專利]一種基于Kubernetes的動態(tài)資源配額及調(diào)度組件

在審

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• 申請日: 2022-07-31
• 公開（公告）號: CN115297112A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張賀;呂國駿;周鑫;榮國平;邵棟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京匡吉信息科技有限公司
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L67/1008;H04L41/0631;H04L43/08;H04L43/50
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明公開了一種基于Kubernetes的動態(tài)資源配額及調(diào)度組件，該組件包括：獲取Kubernetes集群中的應(yīng)用服務(wù)的歷史資源使用量；采用ARIMA和LSTM預(yù)測模型分析各應(yīng)用資源使用量并進(jìn)行動態(tài)調(diào)整配額；獲取每個Node節(jié)點的各資源實際使用量；從多個維度評估節(jié)點Node和待調(diào)度Pod的適配程度；將待調(diào)度Pod調(diào)度至目標(biāo)Node節(jié)點。本發(fā)明提供的組件對傳統(tǒng)Kubernetes資源配額方法進(jìn)行改造，利用時間序列預(yù)測模型預(yù)測Pod資源使用量并動態(tài)調(diào)整配額；將Kubernetnes調(diào)度模塊改造，利用節(jié)點Node實際資源使用量，從CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬、磁盤IO和優(yōu)先級等維度進(jìn)行評估將Pod調(diào)度到目標(biāo)節(jié)點Node。降低Kubernetes用戶在部署應(yīng)用時確定資源使用量的難度，解決了數(shù)據(jù)密集型或I/O密集型應(yīng)用調(diào)度不均衡的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于云計算技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于Kubernetes的動態(tài)資源配額及調(diào)度組件。

背景技術(shù)

Kubernetes是一個開源的容器集群管理系統(tǒng)，為大規(guī)模容器組提供了編排、自動化部署、服務(wù)發(fā)現(xiàn)以及資源調(diào)度功能，為使用者提供了一整套容器化應(yīng)用的解決方案。其使用場景非常廣泛，已經(jīng)成為了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。然而當(dāng)前Kubernetes在資源分配和調(diào)度上還存在以下不足：

1)Kubernetes將給Pod分配資源的權(quán)力交于用戶，讓用戶根據(jù)需求請求資源。在實際場景中，據(jù)統(tǒng)計，在大約70％的情況下，用戶請求的資源超過了所需的資源，而應(yīng)用資源過度分配會導(dǎo)致吞吐量和集群資源利用率降低，過少分配雖然可以在各節(jié)點中部署更多的服務(wù)，但在業(yè)務(wù)繁忙時會使應(yīng)用爭奪資源，導(dǎo)致任務(wù)等待時間增加。

2)Kubernetes默認(rèn)調(diào)度器，在衡量節(jié)點資源容量時，是通過節(jié)點上已經(jīng)部署的應(yīng)用申請資源的總和，屬于靜態(tài)值，并不能準(zhǔn)確表示節(jié)點實際負(fù)載，且調(diào)度時只關(guān)注CPU和內(nèi)存，因此在對文件存儲、鏡像中心以及一些數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用進(jìn)行調(diào)度時，會將多個該類型應(yīng)用調(diào)度到少數(shù)重復(fù)節(jié)點，造成節(jié)點資源瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于Kubernetes的動態(tài)資源配額及調(diào)度組件，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于Kubernetes的動態(tài)資源配額及調(diào)度組件，包括通過時間序列模型預(yù)測Pod未來一段時間資源使用量并動態(tài)調(diào)整，利用節(jié)點的實際負(fù)載信息從CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬、磁盤I/O和節(jié)點高優(yōu)應(yīng)用部署情況五個方面為Pod選擇最合適的Node節(jié)點進(jìn)行部署，進(jìn)一步包括：

資源監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控、告警和采集數(shù)據(jù)，具體為監(jiān)控Kubernetes集群中各個節(jié)點的各種資源實際使用情況，當(dāng)節(jié)點負(fù)載過高時發(fā)送告警信息給管理人員，同時為用戶提供查詢資源負(fù)載功能；

動態(tài)資源配額模塊，用于對Pod資源使用量進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測值和當(dāng)前Pod資源配額值進(jìn)行對比，若超過或低于閾值區(qū)間，則對Pod申請的資源量進(jìn)行調(diào)整，具體為為用戶提供應(yīng)用服務(wù)自動調(diào)整配額功能；

動態(tài)調(diào)度模塊，用于調(diào)度還未綁定節(jié)點的Pod，通過監(jiān)控模塊獲取到的各節(jié)點信息，從多個維度衡量Pod與每個Node節(jié)點的適配程度，最后選擇最適合的節(jié)點Node將Pod部署在Node節(jié)點上。

優(yōu)選的，所述資源監(jiān)控模塊包括：

指標(biāo)監(jiān)控單元，用于監(jiān)控Kubernetes集群中各個節(jié)點的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬、磁盤I/O實時使用情況、監(jiān)控節(jié)點上各個Pod的資源實際使用情況以及Pod工作工作狀態(tài)；

告警管理單元，用于對監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的Node節(jié)點、Pod進(jìn)行告警，通過用戶制定的告警規(guī)則，包括Node節(jié)點和Pod的資源使用量是否超過閾值、Pod接口工作狀態(tài)是否能正常對外提供服務(wù)；

數(shù)據(jù)管理單元，用于采集監(jiān)控獲取到的各資源歷史數(shù)據(jù)，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，為用戶查詢接口。