CN110119308B - 管理大规模容器应用的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管理大规模容器应用的系统,大规模容器包括至少一个容器组,至少一个容器组形成一个节点;系统包括主控节点,其中的接口模块接收请求节点发送的针对目标容器组的操作请求;管理模块通过接口模块监听操作请求,若大规模容器中包括目标容器组则通过接口模块向目标容器组所在的目标节点发送操作请求;目标节点管理目标容器组执行相应的操作;请求节点通过接口模块监听目标节点中的目标容器组的操作执行状态。本发明实现了采用集群的方式管理大规模容器,通过主控节点将大规模访问压力按需分配至不同的目的节点中的容器组中,从而使每一容器组中的每一容器具有高可用率,并且能够做到根据需求启动相应数量的容器组。
Description
技术领域
本发明涉及计算机科学中的云计算技术领域,具体涉及一种管理大规模容器应用的系统。
背景技术
目前,容器技术发展如火如荼,容器化和微服务成为软件开发行业的热门话题。应用部署容器化的发展促使了docker这样的优秀的应用容器引擎的诞生。应用开发者在从搭建开发环境、开发应用、测试应用、部署应用、上线运维的过程中再也不用担心因为环境的因素而造成的各种莫名其妙的线上错误。应用的容器化使得开发部署变得更加容器和轻便,因为容器化可以让应用以及应用依赖打包到一个可以移植的容器中,并且发布到任何流行的linux机器上,并且也可以实现虚拟化。容器化的应用完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口,这就做到了应用与应用之间的隔离。但是当应用面临大规模用户访问的时候,独立的容器已经不能支撑大规模访问压力,这时候便需要一种方法来管理容器,使得应用变的高可用。因此,亟需一种新的管理大规模容器应用的系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有容器化的应用管理方式无法承受大规模访问压力,进而提供一种管理大规模容器应用的系统。
为解决上述技术问题,本发明提供一种管理大规模容器应用的系统,所述大规模容器包括至少一个容器组,每一所述容器组中包括至少一个容器;至少一个所述容器组形成一个节点;
所述系统包括主控节点,所述主控节点包括接口模块和管理模块;
所述接口模块接收请求节点发送的针对目标容器组的操作请求;所述管理模块通过所述接口模块监听所述操作请求,若所述大规模容器中包括所述目标容器组则通过所述接口模块向所述目标容器组所在的目标节点发送所述操作请求;所述目标节点管理所述目标容器组执行相应的操作;所述请求节点通过所述接口模块监听所述目标节点中的所述目标容器组的操作执行状态。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,所述管理模块通过所述接口模块监听所述操作请求后,若所述大规模容器中不包括所述目标容器组,则根据所述操作请求中记录的所述目标容器组的信息创建一新容器组作为所述目标容器组;
所述主控节点中还包括调度模块;所述调度模块根据预设条件选择一个已有节点作为所述目标节点,将所述新容器组调度至选择的所述已有节点中。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,所述主控节点中还包括存储模块,所述接口模块将所述操作请求、所述目标容器组的操作执行状态、所述新容器组的创建记录、选择的已有节点的信息、新容器组调度至选择的所述已有节点中的调度记录发送至所述存储模块进行存储。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,每一所述容器中加载有至少一个应用进程;
每一所述节点中还包括代理模块和节点管理模块;所述节点通过所述节点管理模块向所述接口模块发送操作请求;所述节点通过所述节点管理模块从所述接口模块接收操作请求;所述代理模块与所述接口模块之间通信连接,用于根据所述操作请求控制所述节点中不同的应用进程,并将每一应用进程的状态数据汇总得到所述操作执行状态反馈至所述接口模块。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,属于同一节点中的不同容器组之间,其容器中加载的应用进程具有耦合关系。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,所述代理模块还用于根据所述节点中不同容器组和/或不同容器的负载量,将所述操作请求按照负载均衡标准分配至不同容器组和/或不同容器中。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,所述主控节点中还包括复制控制器,所述复制控制器用于定义容器组副本;所述管理模块通过所述复制控制器创建所述新容器组。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,所述复制控制器还用于获取所述操作请求的容器组数量需求,将所述容器组数量需求与当前处于运行状态中的容器组数量进行比较;若所述容器组数量需求小于所述容器组数量,则所述管理模块通过所述接口模块控制部分运行的容器组停止。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,还包括存储卷;
所述容器组在运行期间对所述存储卷执行读写操作,从所述存储卷中读取执行操作请求所需的数据;将执行操作请求/运行应用程序过程产生的数据保存至所述存储卷中。
优选地,上述的管理大规模容器应用的系统中,所述存储卷为EmptyDir或HostPath类型。
本发明提供的以上技术方案,与现有技术相比,至少具有如下有益效果:
(1)本发明提供的管理大规模容器应用的系统,其中的大规模容器包括至少一个容器组,通过将多个容器组分配至一个节点中进行管理,同时配置一主控节点对不同节点中的容器组进行调配、控制,从而实现了采用集群的方式管理大规模容器,即便是有大规模的访问压力,也可以通过主控节点将访问压力按需分配至不同的目的节点中的容器组中,从而使每一容器组中的每一容器具有高可用率,并且能够做到根据需求启动相应数量的容器组。
(2)本发明提供的管理大规模容器应用的系统,当获取到某一请求节点发送的操作请求之后,如果分析之后确定当前应用的节点中不存在相应的容器组为该请求节点提供服务,则主控节点能够为该请求节点创建一组新的容器组,以保证为该请求节点提供正常的服务。
(3)本发明提供的管理大规模容器应用的系统,在每一节点下的容器组中,相应的容器内部加载的应用进程具有紧密的耦合性,因此本发明提供的系统能够将一组容器组看做一个集群来提供服务,一个服务可以看作一组提供相同服务的容器组的对外访问接口,由此能够实现对大规模容器组进行调度控制。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述应用进程、容器、容器组与节点之间的关系示意图;
图2为本发明一个实施例所述管理大规模容器应用的系统的原理框图;
图3为本发明另一个实施例所述管理大规模容器应用的系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明的简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。另外,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种管理大规模容器应用的系统,其中的所述大规模容器包括至少一个容器组,每一所述容器组中包括至少一个容器;至少一个所述容器组形成一个节点,节点是工作主机,可以是一台物理机器,也可以是一台虚拟机。如图1所示,其表示了应用、容器、容器组和节点之间的关系。每一个容器中可以加载多个应用进程,多个容器能够组成一个容器组,每一个节点中又包括了多个容器组,也就是说,容器组是在节点上被创建、启动和销毁的。以上,在容器组中可以使用docker来对应用程序进行打包、实例化和运行。如图2所示,所述系统包括主控节点200,所述主控节点200又进一步包括了接口模块201和管理模块202,其中的管理模块202与接口模块201能够通信连接。大规模容器100与所述接口模块201之间能够通信连接,所述管理模块202,能够通过所述接口模块201对所述大规模容器100中的不同节点进行管理。
在本发明的一些实施例中,接口模块可以采用API服务器来实现,以REST方式提供服务,这些API是容器组的增删改查以及监听容器组变化或服务变化的接口,比如创建容器组、创建复制集控制器等。因此API服务器提供资源对象的唯一的操作入口,节点以及管理模块等其他所有的组件都必须通过它提供的API来操作资源数据,通过对相关的资源数据的全量查询和变化监听,这些组件可以实时的完成相关的业务功能。图中的节点101、节点102、节点103……节点N均如图1所示,其内部包括多个容器组。其中的任一个节点可以请求对其他节点进行操作则其他节点为该节点提供服务,此时发出请求的节点作为请求节点,提供服务的节点作为目标节点。在这一过程中,接口模块201作为唯一的操作入口,承担请求节点、目标节点和管理模块之间的数据传输。
所述接口模块201接收请求节点发送的针对目标容器组的操作请求;所述管理模块202通过所述接口模块201监听所述操作请求,若所述大规模容器中包括所述目标容器组则通过所述接口模块201向所述目标容器组所在的目标节点发送所述操作请求;所述目标节点管理所述目标容器组执行相应的操作;所述请求节点通过所述接口模块201监听所述目标节点中的所述目标容器组的操作执行状态。
以上方案中,在操作请求中可以包括目标容器组的相关信息,例如对于目标容器的容量要求、容器数量要求等,在容器化应用管理中,每一个容器组都会被分配一个单独的IP地址,请求节点也可以将目标容器组的IP地址发送给节点模块201。而所述操作请求,可以包括创建一个服务、对当前服务进行调整、或者取消一个服务等。如果所述管理模块202通过所述接口模块201监听所述操作请求后,若所述大规模容器中不包括所述目标容器组,则所述管理模块202根据所述操作请求中记录的所述目标容器组的信息创建一新容器组作为所述目标容器组;相应地,如图3所示,所述主控节点200中还包括调度模块203;所述调度模块203根据预设条件选择一个已有节点作为所述目标节点,将所述新容器组调度至选择的所述已有节点中。所述预设条件可以按照负载均衡的原则来选择,例如可以获取当前所有节点的负载情况,哪一节点所携带的负载少(或者说服务的节点数少),可以将该新容器组加入到该节点中。
在上述方案中,所述管理模块还能够用于实现各个节点中的容器组的故障检测和回复,容器组的复制和移除,以确保集群中容器组的数量如何复制集中副本的定义。
本实施例的上述方案,通过将多个容器组分配至一个节点中进行管理,同时配置一主控节点对不同节点中的容器组进行调配、控制,从而实现了采用集群的方式管理大规模容器,即便是有大规模的访问压力,也可以通过主控节点将访问压力按需分配至不同的目的节点中的容器组中,从而使每一容器组中的每一容器具有高可用率,并且能够做到根据需求启动相应数量的容器组。
另外,如图3所示,以上的管理大规模容器应用的系统中,所述主控节点200中还包括存储模块204,所述接口模块201将所述操作请求、所述目标容器组的操作执行状态、所述新容器组的创建记录、选择的已有节点的信息、新容器组调度至选择的所述已有节点中的调度记录发送至所述存储模块204进行存储。也即,通过存储模块204对大规模容器中各个节点的状态变化进行监听并记录。本实施例中,存储模块204是高可用的,用于持久化并且存储大规模容器中的所有资源对象,例如其中的节点、服务、容器组等。
进一步优选地,如图3所示,所述的管理大规模容器应用的系统,在每一所述节点中还包括代理模块和节点管理模块;如图中节点101中包括代理模块A1和节点管理模块B1,代理模块A1能够用于控制容器组11至容器组1m执行服务的代理以及软件模式的负载均衡。节点N中包括代理模块AN和节点管理模块BN,代理模块AN能够用于控制容器组N1至容器组Nm执行服务的代理以及软件模式的负载均衡。也就是说所述代理模块根据所述节点中不同容器组和/或不同容器的负载量,将所述操作请求按照负载均衡标准分配至不同容器组和/或不同容器中。
所述节点管理模块可以通过nodelet服务实现,nodelet负责管理本节点上容器组的创建、修改、监控和删除等管理,并且将本节点的状态信息实时上报给接口模块201中;作为请求节点,所述节点通过所述nodelet向所述接口模块201发送操作请求,作为所述目标节点,所述节点通过nodelet从所述接口模块201接收操作请求;而每一节点中的所述代理模块与所述接口模块201之间通信连接,将每一应用进程的状态数据汇总得到所述操作执行状态反馈至所述接口模块201。另外,在每一节点中还可运行的服务进程包括node-proxy和docker daemon等。
在以上方案中,属于同一节点中的不同容器组之间,其容器中加载的应用进程具有耦合关系。因此上述方案中提供的系统能够将一组容器组看做一个集群来提供服务,一个服务可以看作一组提供相同服务的容器组的对外访问接口,由此能够实现对大规模容器组进行调度控制。
优选地,以上方案中所述主控节点200中还包括复制控制器,所述复制控制器用于定义容器组副本;所述管理模块202通过所述复制控制器创建所述新容器组。所述复制控制器还用于获取所述操作请求的容器组数量需求,将所述容器组数量需求与当前处于运行状态中的容器组数量进行比较;若所述容器组数量需求小于所述容器组数量,则所述管理模块通过所述接口模块控制部分运行的容器组停止。
也就是说,复制控制器在集群中用于定义容器组副本的数量,在主控节点上,管理模块通过复制控制器的定义来完成容器组的创建、启动、停止和监控等操作。根据复制控制器的定义,能够保证在任一时刻都能够运行用户指定的容器组副本数量。如果有过多的容器组在运行,系统就会停掉一些容器组;如果运行的容器组副本数量太少,系统就会再次启动一些容器组,通过定义复制控制器,可以保证集群中运行着用户期望数量的副本容器组数量。
在上述方案中,系统还包括存储卷,所述容器组在运行期间对所述存储卷执行读写操作,从所述存储卷中读取执行操作请求所需的数据;将执行操作请求/运行应用程序过程产生的数据保存至所述存储卷中。存储卷是容器组中能够被多个容器访问的共享目录,存储卷与容器组的生命周期相同,但是与容器的生命周期不相关。当容器终止或者重新启动的时候,存储卷中的数据也不会丢失。该方法支持多种类型的存储卷,并且一个容器组可以同时使用任意多个存储卷。本实施例中存储卷可采用如下两种实现方式:
(1)EmptyDir:当容器组被分配到节点上时创建EmptyDir类型的存储卷,其初始内容为空,同一个容器组中的所有容器都可以读写EmptyDir中相同的文件。当容器组从节点上删除时,EmptyDir中的数据也会被永久删除。
(2)HostPath:在容器组上挂载宿主机上的文件或者目录,通常用于应用程序生成的日志文件需要永久保存,可以使用宿主机的高速文件系统进行存储或者需要访问宿主机上面docker引擎内部数据结构的容器应用,可以通过HostPath作为宿主机的docker目录,使容器内部应用可以直接访问docker的文件系统。
本实施例提供的以上技术方案解决了容器应用高可用以及管理问题。
实施例2
本实施例创建复制集控制器和相关服务的的完成流程来进一步说明该系统的工作流程。
首先,请求节点通过节点管理模块提交一个创建复制集控制器的请求至目标容器组,并将目标容器组相关参数发送至接口模块,该请求通过接口模块被写入存储模块,此时管理模块通过接口模块的监听资源变化的接口监听到这个复制集事件以及目标容器组的相关信息,分析之后发现当前节点中的容器组中还没有它所需要的目标容器组的实例,于是根据复制集里面的目标容器组的模版定义生成一个新的容器组对象,通过接口模块写入存储模块,接着此事件被调度模块发现,调度模块会立即执行一个复杂的调度流程,根据预设条件为这个新的容器组选定一个运行的节点,然后又通过接口模块将这一结果写入存储模块,随后目标节点上面运行的节点管理模块通过接口模块监听到这个新生成的容器组并且根据它的定义,启动该容器组并且负责该容器组的运行。
随后,请求节点通过其内部的节点管理模块提交一个映射到新建的目标容器组的服务创建请求,管理模块会查询到已有相关联的目标容器组的实例,然后生成服务的信息并且通过接口模块写入存储模块。接下来目标节点上的代理模块通过接口模块查询并且监听服务对象与其对应的信息,建立一个软件方式的负载均衡器来实现服务访问到其内部的目标容器组的流量转发功能,从而实现容器组的高可用。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种管理大规模容器应用的系统,其特征在于:
所述大规模容器包括至少一个容器组,每一所述容器组中包括至少一个容器;至少一个所述容器组形成一个节点;
所述系统包括主控节点,所述主控节点包括接口模块和管理模块;
所述接口模块接收请求节点发送的针对目标容器组的操作请求;所述管理模块通过所述接口模块监听所述操作请求,若所述大规模容器中包括所述目标容器组则通过所述接口模块向所述目标容器组所在的目标节点发送所述操作请求;所述目标节点管理所述目标容器组执行相应的操作;所述请求节点通过所述接口模块监听所述目标节点中的所述目标容器组的操作执行状态;
其中,所述管理模块通过所述接口模块监听所述操作请求后,若所述大规模容器中不包括所述目标容器组,则根据所述操作请求中记录的所述目标容器组的信息创建一新容器组作为所述目标容器组;
所述主控节点中还包括调度模块;所述调度模块根据预设条件选择一个已有节点作为所述目标节点,将所述新容器组调度至选择的所述已有节点中;
其中,所述主控节点中还包括存储模块,所述接口模块将所述操作请求、所述目标容器组的操作执行状态、所述新容器组的创建记录、选择的已有节点的信息、新容器组调度至选择的所述已有节点中的调度记录发送至所述存储模块进行存储;
其中,每一所述容器中加载有至少一个应用进程;
每一所述节点中还包括代理模块和节点管理模块;所述节点通过所述节点管理模块向所述接口模块发送操作请求;所述节点通过所述节点管理模块从所述接口模块接收操作请求;所述代理模块与所述接口模块之间通信连接,用于根据所述操作请求控制所述节点中不同的应用进程,并将每一应用进程的状态数据汇总得到所述操作执行状态反馈至所述接口模块。
2.根据权利要求1所述的管理大规模容器应用的系统,其特征在于:
属于同一节点中的不同容器组之间,其容器中加载的应用进程具有耦合关系。
3.根据权利要求1或2所述的管理大规模容器应用的系统,其特征在于:
所述代理模块还用于根据所述节点中不同容器组和/或不同容器的负载量,将所述操作请求按照负载均衡标准分配至不同容器组和/或不同容器中。
4.根据权利要求1或2所述的管理大规模容器应用的系统,其特征在于:
所述主控节点中还包括复制控制器,所述复制控制器用于定义容器组副本;所述管理模块通过所述复制控制器创建所述新容器组。
5.根据权利要求4所述的管理大规模容器应用的系统,其特征在于:
所述复制控制器还用于获取所述操作请求的容器组数量需求,将所述容器组数量需求与当前处于运行状态中的容器组数量进行比较;若所述容器组数量需求小于所述容器组数量,则所述管理模块通过所述接口模块控制部分运行的容器组停止。
6.根据权利要求1或2所述的管理大规模容器应用的系统,其特征在于,还包括:
存储卷;
所述容器组在运行期间对所述存储卷执行读写操作,从所述存储卷中读取执行操作请求所需的数据;将执行操作请求/运行应用程序过程产生的数据保存至所述存储卷中。
7.根据权利要求6所述的管理大规模容器应用的系统,其特征在于:
所述存储卷为EmptyDir或HostPath类型。
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