[发明专利]一种位置感知的容器调度优化系统及方法

说明书

本发明公开了一种位置感知的容器调度优化系统及方法，系统包含服务器配置管理平台与容器云平台，容器云平台包含节点注册管理模块、节点位置感知模块、容器调度模块、容器调度优化模块；节点注册管理模块用于将一台节点注册到容器云平台的容器云集群中；节点位置感知模块用于在原节点注册管理模块的执行过程中，加入获取将被加入容器云集群的节点在服务器配置管理平台中节点所记录的物理位置信息，并将物理位置信息告知容器云平台；容器调度模块用于应用创建时的调度，在云集群中选择合适的节点，供容器应用在之上运行；容器调度优化模块用于在原容器调度模块的执行过程中，加入根据位置感知进行容器的故障域分散调度和服务访问优化的配置。

技术领域

本发明涉及容器调度优化领域，具体涉及一种位置感知的容器调度优化系统及方法。

背景技术

应用自动调度，弹性和高可用是容器云的优点，而高可用的一个要素是：应用的多个副本要部署在至少一个以上的故障域内；一个故障域不单单是局限一个虚拟机、一个物理服务器等级别，还有机架甚至机房级别，如何在机架甚至机房级别进行容器的“分散部署”，这是目前社区和业界没有解决的困难之一；

上面提到，要在容器云场景下，实现应用的高可用，应用的多个副本要部署在至少一个以上的故障域（FailureDomain，故障域：通常是指集体受故障影响的一组服务器、存储和/或网络连接组件，比如一台服务器是一个故障域：当该某一台服务器出故障，故障仅隔离在这台服务器内）；

故障域的另一个常见示例是服务器机架或叫做机柜（机架是一个物理整体的安装箱，可以容纳多台服务器，为之提供固定导轨、统一供电、统一网络交换机等功能），如果架顶式网络交换机(TopofRack)出现故障，或服务器机架的配电装置出现故障，则该机架中的所有服务器会离线，即使服务器硬件正常运行也是如此，所以该服务器机架可视为一个故障域；

一层楼的机房甚至一个数据中心也是一个更大范围的故障域，这些都是物理故障域，以物理位置或者物理网络拓扑为故障隔离的区域，更复杂的场景下，比如SDN或者SDS的场景，逻辑故障域可能会更加复杂；

业内的容器云调度系统（以最流行的kubernetes为例），会自动实现一个应用的多个副本（replica）在多个服务器节点（node）上的尽量分散的调度，在资源足够的前提下，会避免一个应用的2个副本在同一个服务器上，亦即避免“鸡蛋放在一个篮子”的情况，以期实现应用的高可用（在故障情况下，应用至少有一个或者多个副本仍然可以正常工作和响应，达到较高的业务可用性）；

但是现实情况中，还有许多机架级别的故障会发生：比如架顶式交换机故障，机架配电PDU故障，机架供电线路故障…导致整个机架上的所有服务器无法工作，甚至还有机房级别的故障：机房对外的光缆被切断，机房地震、火灾等；

由于上述容器云的实现，只能处理故障域是单台服务器的情况，无法感知到更进一步的物理分布和位置信息，所以无法避免一个应用的多个副本落到一个机架故障域中等情况，导致高可用性和容灾性的降低；

而在容器云平台（拿主流的kubernetes为例）的集群组建时，每一个集群内的物理机会被“加入”容器云平台管理范畴内（亦即执行join(加入)集群的命令和动作），但是在已有技术框架下，容器云平台只能获取被加入的机器节点的IP地址和机器名，根本不会感知到物理位置等额外信息；

位置感知在具体的实现上：可以给每一个容器主机节点，打上位置信息（通过标签的形式），目前这种标签有两种做法：

（a）公有云：公有云会按照机房的地理位置，把集群中的节点进行区域的划分，比如分为上海机房、东京机房、洛杉矶机房等。部分公有云上，节点位置标签会被自动添加（通过cloudprovider机制），不过标签设置的粒度比较粗，一般只到机房/区域（zone）级别；

（b）私有云（本地数据中心）：私有化的容器平台一般都需要通过手动配置节点标签的方式，效率低而且不一定准确；