CN109800055A - 容器调度编排方法和系统 - Google Patents

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邹萍
姜海森
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本发明提供一种容器调度编排方法和系统。所述方法包括提供云平台，所述云平台上部署有Docker集群；在所述云平台上构建PaaS层用以对所述Docker集群进行管理，所述PaaS层包括Cloudfoundry平台和Kubernetes平台；其中，所述Paas层对Docker集群进行管理的方法包括：在所述Cloudfoundry平台上以Docker镜像的方式部署应用，在所述Kubernetes平台上部署Docker镜像并采用Docker结合Kubernetes平台部署应用。同时对于企业方，可以显著减少启动和管理的虚拟机数量。减少了整体计算开销，减少了浪费、重复的操作系统和资源从而节省了巨大的成本，同时，也使云服务成本降低。

Description

容器调度编排方法和系统
技术领域
本发明涉及计算机软件应用开发技术领域，具体而言涉及一种容器调度编排方法和系统。
背景技术
由于微服务将应用程序分解为不同的微应用程序，许多开发人员会请求更多的服务器节点进行部署。为了正确地管理微服务，开发者倾向于在每个VM中部署一个微服务，这进一步降低了资源利用率。在许多情况下，这会导致CPU和内存的过度分配。
Docker平台使用容器化技术，将所有运行一个应用程序所需的资源打包到一个单独的容器中。不像VMs(虚拟机技术)，容器不需要绑定一个完整的操作系统，只需要运行某个应用程序所需的类库和相关设置，并且在一台物理机上部署多个容器。Docker周边生态系统包含很多工具来管理容器的生命周期。例如，Docker Command Line Interface(CLI)满足在单个主机上管理容器的需求，但是面对部署在多个主机上的容器时就无所适从了。
为了解决现有技术中的问题，有必要提出一种新的容器调度编排方法和系统。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种容器调度编排方法，包括：
提供云平台，所述云平台上部署有Docker集群；
在所述云平台上构建PaaS层用以对所述Docker集群进行管理，所述PaaS层包括Cloudfoundry平台和Kubernetes平台；其中，所述Paas层对Docker集群进行管理的方法包括：在所述Cloudfoundry平台上以Docker镜像的方式部署应用，在所述Kubernetes平台上部署Docker镜像并采用Docker结合Kubernetes平台部署应用。
示例性地，还包括：采用BOSH对所述平台上的所述集群进行运维管理。
示例性地，还包括：在所述Cloudfoundry平台上部署TCP流量负载、支持HTTPS的域名管理的功能模块。
示例性地，还包括：在所述Cloudfoundry平台和Kubernetes平台上实现中间件部署。
示例性地，所述中间件部署包括将利用Docker部署在Cloudfoundry平台之上的单节点中间件与应用解绑以实现独立部署和运行，将利用Docker部署在Kubernetes之上的集群式中间件服务与应用解绑以实现独立部署和运行。
示例性地，还包括：在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上部署镜像仓库，用以集中管理所述Docker镜像。
示例性地，所述镜像仓库包括Docker镜像管理模块和Docker镜像灰度发布模块。
示例性地，在所述Cloudfoundry平台采用BOSH结合Docker镜像的方式进行Docker镜像的部署。
示例性地，采用所述Docker集群结合所述Kubernetes平台进行应用部署的步骤包括：
在minion节点上安装Docker；
将minion节点配置成跨主机容器通信；
部署master节点并启动etcd、kube-controller-manager和kube-scheduler组件；
部署minion节点并启动kubeler、kube-proxy组件。
本发明还提供了一种容器编排系统，其特征在于，包括存储有程序指令的存储器和处理器，所述处理器在执行所述程序指令时，所容器编排系统执行如上面任意一项所述的方法。
根据本发明的容器调度编排方法和系统，可以实现通过多种方式将应用部署到云平台并稳定运行。同时对于企业方，可以显著减少启动和管理的虚拟机数量。通过消除每个应用程序都需要运行一个虚拟机的需求，减少了整体计算开销，减少了浪费、重复的操作系统和资源从而节省了巨大的成本。通过减少所需硬件的数量而降低总体CAPEX，这不仅仅是在私有数据中心内部，而且由于容器消耗的资源更少，云服务成本也同样降低。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为根据本发明的一个实施例的容器调度编排方法的示意性流程图；
图2为根据本发明的一个实施例的容器编排系统的产品技术构架图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明的容器调度编排方法和系统。显然，本发明的施行并不限于计算机软技术件应用开发领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
由于微服务将应用程序分解为不同的微应用程序，许多开发人员会请求更多的服务器节点进行部署。为了正确地管理微服务，开发者倾向于在每个VM中部署一个微服务，这进一步降低了资源利用率。在许多情况下，这会导致CPU和内存的过度分配。
Docker平台使用容器化技术，将所有运行一个应用程序所需的资源打包到一个单独的容器中。不像VMs(虚拟机技术)，容器不需要绑定一个完整的操作系统，只需要运行某个应用程序所需的类库和相关设置，并且在一台物理机上部署多个容器。Docker周边生态系统包含很多工具来管理容器的生命周期。例如，Docker Command Line Interface(CLI)满足在单个主机上管理容器的需求，但是面对部署在多个主机上的容器时就无所适从了。
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种容器调度编排方法和系统。
下面参考图1和图2对本发明的容器调度编排方法进行示意性说明，其中图1为根据本发明的一个实施例的容器调度编排方法的示意性流程图；图2为根据本发明的一个实施例的容器编排系统的产品技术构架图。
实施例一
本发明提供了一种车辆监控方法。参看图1，其示出了根据本发明的一个实施例的容器调度编排方法的示意性流程图。
首先，参看图1，执行步骤S1：提供云平台，所述云平台上部署有Docker集群。
示例性的，所述云平台是任何能够实现IaaS、DaaS、PaaS和SaaS的云平台。示例性的，所述云平台为INDICS平台，其能够提供涵盖IaaS、DaaS、PaaS和SaaS的完整工业互联网服务功能，适合不同层次、类型、规模的企业；可支持各种工业设备接入、集成各类工业应用服务，构建良性工业生态体系，使制造管理更加便捷高效；构建了涵盖设备安全、网络安全、控制安全、应用安全、数据安全和商业安全的工业互联网完整安全保障体系。
示例性的，采用包括Docker Swarm、consul和pipework的构架进行Docker集群的部署。
接着，继续参看图1，执行步骤S2：在所述云平台上构建PaaS层用以对所述Docker集群进行管理，所述PaaS层包括Cloudfoundry平台和Kubernetes平台；其中，所述Paas层对Docker集群进行管理的方法包括：在所述Cloudfoundry平台上以Docker镜像的方式部署应用，在所述Kubernetes平台上部署Docker镜像并采用Docker结合Kubernetes平台部署应用。
PssS层通过网络进行程序提供的服务称之为SaaS(Software as a Service)，而云计算时代相应的服务器平台或者开发环境作为服务进行提供就成为了PaaS(Platformas a Service)。事实上，PaaS层是位于IaaS层和SaaS层之间的一种云服务，它提供了应用程序的开发和运行环境。IaaS主要提供了虚拟计算、存储、数据库等基础设施服务，SaaS为用户提供了基于云的应用，PaaS则为开发人员提供了构建应用程序的环境。借助于PaaS服务，你无须过多的考虑底层硬件，并可以方便的使用很多在构建应用时的必要服务，比如安全认证等。
在本发明的示例中，所述PssS层包括Cloudfoundry平台和Kubernetes平台。
示例性的，采用Bosh工具部署Cloudfoundry平台，采用ansible playbook方式部署Kubernetes平台。需要理解的是，上述部署Cloudfoundry平台和Kubernetes平台的方式仅仅是示例性的，任何在PaaS层上部署Cloudfoundry平台和Kubernetes平台的方式均适用于本发明。
在所述Cloudfoundry平台上以Docker镜像的方式部署应用，在所述Kubernetes平台上部署Docker镜像并采用Docker结合Kubernetes平台部署应用。
示例性的，首先在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上部署Docker镜像，再在Docker镜像上部署Docker容器。Docker镜像是生成Docker容器的基础。在一个Docker镜像可以构建于另一个Docker镜像之上，在所述由的镜像层之上增加可写层，从而生成Docker容器。
在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上均部署Docker镜像，从而实现Docker容器在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上的同时部署，有助于通过最大限度地利用可用资源，有效地构建、部署和管理应用程序。
在本发明的配置下，通过在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上均部署Docker镜像，从而实现Docker容器在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上的同时部署，能处理有大量机器的应用程序和容器的自动部署。支持多个版本的应用程序容器，并且还支持跨越大量集群机器的滚动升级。这些工具还能够处理故障回滚。
采用所述Docker集群结合所述Kubernetes平台进行应用部署，其实现的功能模块包括应用部署运行、身份认证、支持HTTP的域名管理、用户中心多租户集成、支持HTTP的流量负载、国际化、代码管理、应用监控日志、持续集成、定时任务、灰度发布、中间件服务申请适用、集群管理动态扩展。
采用Docker集群结合所述Kubernetes平台进行应用部署使活动自动化。例如有效地向基础设施分配容器，这一行为对开发人员和管理员都是透明的。为开发人员提供一个抽象层，以便他们可以在不知道使用哪个机器托管他们的应用程序的情况下，将应用程序部署到数据中心。对部署设置规则或约束。提供更高的敏捷性，为开发人员和管理员提供最小的管理开销和最少的人为交互。通过最大限度地利用可用资源，有效地构建、部署和管理应用程序。
根据本发明的一个示例，在Cloudfoundry平台上进行应用部署，其实现的功能模块包括：应用部署运行、身份认证、应用监控日志、灰度发布、国际化、用户中心多租户集成、中间件服务申请适用、定时任务、域名管理、代码管理、持续集成以及流量管理。
在本发明的一个示例中应用全生命周期管理产品已经实现采用代码包的形式在CloudFoundry上进行应用的直接部署，产品的再次升级则需要采用Docker镜像的形式在CloudFoundry之上部署应用，同时实现支持TCP流量负载和支持HTTPS域名管理。基于CloudFoundry的应用部署方案如下：应用全生命周期管理产品需要利用BOSH结合Docker技术进行应用的部署，其中，BOSH是一个针对大规模分布式系统的部署和生命周期管理的开源工具。
也可以在已有CloudFoundry上实现升级改造的部分，包括支持Docker镜像部署应用、支持TCP流量负载、支持HTTPs形式的域名管理。
在Kubernetes平台之上以Docker镜像的方式部署应用包括：
在minion节点上安装Docker；
将minion节点配置成跨主机容器通信；
部署master节点并启动etcd、kube-controller-manager和kube-scheduler组件；
部署minion节点并启动kubeler、kube-proxy组件。
根据本发明的一个示例，还包括在Cloudfoundry平台和Kubernetes平台之上部署镜像仓库，用以集中管理所述Docker镜像。所述镜像仓库包括Docker镜像管理模块和Docker镜像灰度发布模块。
根据本发明的一个示例，还包括采用BOSH对Cloudfoundry平台和Kubernetes平台整体运维环境进行管理。实现整个运维环境的同时管理。达到对整个平台资源的维护和管理。
在Cloudfoundry平台和Kubernetes平台进行中间件部署，所述中间件部署包括将利用Docker部署在Cloudfoundry平台之上的单节点中间件与应用解绑，实现独立部署和运行，将利用Docker部署在Kubernetes之上的集群式中间件服务与应用解绑以实现独立部署和运行。原有的应用全生命周期管理产品只实现了中间件以Docker镜像的方式部署在Kubernetes之上以及实现集群的管理。根据本发明实现Docker应用在Kubernetes之上的部署和管理，并实现了原有的中间件服务的升级，以及实现支持动态扩展的集群管理。
相较于传统的虚拟机上部署应用平均的启动时间是15分钟，并需要每一台虚拟机都要重新安装mysql，根据本发明，在传Cloudfoundry平台实现Docker的方式进行应用的部署，其平均启动时间降低为3分钟，并且可以快速部署。
参看图2，其示出了根据本方发明的一个实施例的实施产品的构架图。其在Cloudfoundry上实现应用Docker镜像的部署和在Kubernetes之上实现Docker镜像的部署。同时，实现glusterfs、镜像管理、jerkins持续集成等功能模块。基于现有的在Cloudfoundry平台之上构件上应用的版本进行升级而获得。在原有的应用部署方式的基础上增加了支持Docker镜像的方式部署应用、支持TCP流量负载和支持HTTPS域名管理。包括CloudFoundry上的应用部署，镜像仓库，和中间件。采用Docker结合Kubernetes实现应用部署。
实施例二
本发明还提供了一种容器编排系统，包括存储有程序指令的存储器和处理器，所述处理器在执行所述程序指令时，所容器编排系统执行如权利要求1-9任意一项所述的方法。
综上所述，根据本发明的容器调度编排方法和系统，可以实现通过多种方式将应用部署到云平台并稳定运行。同时对于企业方，可以显著减少启动和管理的虚拟机数量。通过消除每个应用程序都需要运行一个虚拟机的需求，减少了整体计算开销，减少了浪费、重复的操作系统和资源从而节省了巨大的成本。通过减少所需硬件的数量而降低总体CAPEX，这不仅仅是在私有数据中心内部，而且由于容器消耗的资源更少，云服务成本也同样降低。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种容器调度编排方法，其特征在于，包括
提供云平台，所述云平台上部署有Docker集群；
在所述云平台上构建PaaS层用以对所述Docker集群进行管理，所述PaaS层包括Cloudfoundry平台和Kubernetes平台；其中，所述Paas层对Docker集群进行管理的方法包括：在所述Cloudfoundry平台上以Docker镜像的方式部署应用，在所述Kubernetes平台上部署Docker镜像并采用Docker结合Kubernetes平台部署应用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：采用BOSH对所述平台上的所述集群进行运维管理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述Cloudfoundry平台上部署TCP流量负载、支持HTTPS的域名管理的功能模块。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述Cloudfoundry平台和Kubernetes平台上实现中间件部署。
5.权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中间件部署包括将利用Docker部署在Cloudfoundry平台之上的单节点中间件与应用解绑以实现独立部署和运行，将利用Docker部署在Kubernetes之上的集群式中间件服务与应用解绑以实现独立部署和运行。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述Cloudfoundry平台和所述Kubernetes平台之上部署镜像仓库，用以集中管理所述Docker镜像。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述镜像仓库包括Docker镜像管理模块和Docker镜像灰度发布模块。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述Cloudfoundry平台采用BOSH结合Docker镜像的方式进行Docker镜像的部署。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述Docker集群结合所述Kubernetes平台进行应用部署的步骤包括：
在minion节点上安装Docker；
将minion节点配置成跨主机容器通信；
部署master节点并启动etcd、kube-controller-manager和kube-scheduler组件；
部署minion节点并启动kubeler、kube-proxy组件。
10.一种容器编排系统，其特征在于，包括存储有程序指令的存储器和处理器，所述处理器在执行所述程序指令时，所容器编排系统执行如权利要求1-9任意一项所述的方法。
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