CN110597563A - 一种基于容器的保存和恢复的方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于容器的保存和恢复的方法、系统及介质，本发明在对第一容器执行checkpoint操作进行保存时获取并保存了第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数，使得在restart阶段能够根据己保存的第一容器的文件系统及第一容器的应用程序的状态参数对第二容器进行配置，使得第二容器能够具有与第一容器相同的配置信息，在恢复所述应用程序的状态时使用定时器机制，在应用程序所需要的资源准备好之后启动应用程序，以防止应用程序出现因为所需资源改变导致无法和checkpoint点保持一致的问题，从而使得第二容器内的进程在checkpoint/restart操作前后的资源限制情况保持一致。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域的容器技术，具体涉及一种基于容器的保存和恢复的方法、系统及介质。
背景技术
Linux容器可以提供轻量级的虚拟化，以便隔离一组进程和控制这组进程的资源使用，其原理是通过Linux命名空间机制实现进程间的隔离，在同一命名空间中的进程可以相互可见、相互访问、相互通信。
随着 checkpoint/restart （保存和恢复）技术的发展，用户在进行系统维护时，常常需要对容器进行保存与恢复，包括保存与恢复容器的状态和容器内应用程序的状态，当需要进行 checkpoint/restart 操作时，需要对容器进行冻结操作，使得容器中的应用程序暂停执行。现有技术中基于容器的 checkpoint/restart 操作存在问题:在 restart阶段，恢复后的容器内进程的资源限制丢失，容器内的进程在 checkpoint/restart 操作前后的执行环境不一致。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于容器的保存和恢复的方法、系统及介质，本发明在对第一容器执行checkpoint操作进行保存时获取并保存了第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数，使得在 restart 阶段能够根据己保存的第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数对第二容器进行配置，使得第二容器能够具有与第一容器相同的配置信息，在恢复所述应用程序的状态时使用定时器机制，在应用程序所需要的资源准备好之后启动应用程序，以防止应用程序出现因为所需资源改变导致无法和checkpoint点保持一致的问题，从而使得第二容器内的进程在 checkpoint/restart 操作前后的资源限制情况保持一致。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于容器的保存和恢复的方法，包括对第一容器执行checkpoint操作进行保存的步骤，详细步骤包括：
1）判断第一容器是否满足checkpoint操作，如果不满足checkpoint操作则向发起checkpoint操作的执行者反馈第一容器的状态不满足checkpoint操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）获取第一容器的文件系统及其配置文件保存到共享存储器的镜像中；
3）获取第一容器的应用程序状态参数信息并保存到共享存储器的镜像中；
4）向发起checkpoint操作的执行者反馈checkpoint操作执行结果。
可选地，步骤2）中的配置文件包括第一容器的根挂载点、第一容器的网络配置、第一容器的存储配置、第一容器的当前操作系统的名称。
可选地，步骤3）的详细步骤包括：对于应用程序打开的文件资源信息、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息，通过/proc目录下组成应用程序的一个或者多个进程目录下的信息收集，收集之后保存在保存到共享存储器的镜像文件中；对于记录特权操作执行时机的定时器与信号信息通过读取timer结构体的信息来收集；对于应用程序的父子进程关系主要是指组成应用程序的进程之间的父子关系通过pstree命令收集；对于应用程序的调度信息主要是指应用程序优先级、应用程序执行状态、等待时间、等待原因通过调度队列进行收集；对于应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息通过收集应用程序相应字段的信息予以保存。
可选地，步骤3）之后还包括执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的步骤，详细步骤包括：
S1）判断操作系统是否满足restart操作，如果不满足restart操作则向发起restart操作的执行者反馈第二容器的状态不满足restart操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
S2）从共享存储器的镜像中读取第一容器的文件系统及其配置文件，根据第一容器的文件系统及其配置文件创建第二容器；
S3）从共享存储器的镜像中读取第一容器的应用程序状态参数信息，根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息，从而使得第二容器恢复到对第一容器执行checkpoint操作进行保存的状态，继续执行第二容器中的应用程序；
S4）向发起restart操作的执行者反馈restart操作执行结果。
可选地，步骤S3）中根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息的详细步骤包括：根据保存到共享存储器的镜像文件中下的应用程序打开的文件资源信息、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息，通过/proc目录下组成应用程序的一个或者多个进程目录下的方式恢复到第二容器中；通过读取收集的记录特权操作执行时机的定时器与信号信息恢复timer结构体的信息；通过fork命令进行恢复方式恢复通过pstree命令收集的应用程序的父子进程关系主要是指组成应用程序的进程之间的父子关系；通过调度队列恢复的方式恢复应用程序的调度信息主要是指应用程序优先级、应用程序执行状态、等待时间、等待原因；通过收集的应用程序相应字段的信息恢复应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息。
可选地，步骤S3）中继续执行第二容器中的应用程序具体是指在应用程序所需要的资源准备好之后触发约定的定时器启动信号，并在定时器到达指定时间时再启动第二容器中的应用程序。
此外，本发明还提供一种基于容器的保存和恢复的系统，包括用于对第一容器执行checkpoint操作进行保存的程序单元，该程序单元包括：
保存执行条件验证程序子模块，用于判断第一容器是否满足checkpoint操作，如果不满足checkpoint操作则向发起checkpoint操作的执行者反馈第一容器的状态不满足checkpoint操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
文件系统及其配置文件保存程序子模块，用于获取第一容器的文件系统及其配置文件保存到共享存储器的镜像中；
程序状态参数信息保存程序子模块，用于获取第一容器的应用程序状态参数信息并保存到共享存储器的镜像中；
保存执行结果反馈程序子模块，用于向发起checkpoint操作的执行者反馈checkpoint操作执行结果。
可选地，本发明还包括执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的程序单元，该程序单元包括：
恢复执行条件验证程序子模块，用于判断操作系统是否满足restart操作，如果不满足restart操作则向发起restart操作的执行者反馈第二容器的状态不满足restart操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
文件系统及其配置文件恢复程序子模块，用于从共享存储器的镜像中读取第一容器的文件系统及其配置文件，根据第一容器的文件系统及其配置文件创建第二容器；
应用程序状态恢复程序子模块，用于从共享存储器的镜像中读取第一容器的应用程序状态参数信息，根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息，从而使得第二容器恢复到对第一容器执行checkpoint操作进行保存的状态，继续执行第二容器中的应用程序；
恢复执行结果反馈程序子模块，用于向发起restart操作的执行者反馈restart操作执行结果。
此外，本发明还提供一种基于容器的保存和恢复的系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述基于容器的保存和恢复的方法的步骤，或者该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行所述基于容器的保存和恢复的方法的计算机程序。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述基于容器的保存和恢复的方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：现有技术中基于容器的 checkpoint/restart 操作存在问题:在 restart 阶段，恢复后的容器内进程的资源限制丢失，容器内的进程在 checkpoint/restart 操作前后的执行环境不一致。本发明在对第一容器执行checkpoint操作进行保存时获取并保存了第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数，使得在 restart 阶段能够根据己保存的第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数对第二容器进行配置，使得第二容器能够具有与第一容器相同的配置信息，在恢复所述应用程序的状态时使用定时器机制，在应用程序所需要的资源准备好之后启动应用程序，以防止应用程序出现因为所需资源改变导致无法和checkpoint点保持一致的问题，从而使得第二容器内的进程在 checkpoint/restart 操作前后的资源限制情况保持一致。
附图说明
图1为本发明实施例方法执行checkpoint操作的基本流程示意图。
图2为本发明实施例方法执行restart操作的基本流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于容器的保存和恢复的方法，包括对第一容器执行checkpoint操作进行保存的步骤，详细步骤包括：
1）判断第一容器是否满足checkpoint操作，如果不满足checkpoint操作则向发起checkpoint操作的执行者反馈第一容器的状态不满足checkpoint操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）获取第一容器的文件系统及其配置文件保存到共享存储器的镜像中；
3）获取第一容器的应用程序状态参数信息并保存到共享存储器的镜像中；
4）向发起checkpoint操作的执行者反馈checkpoint操作执行结果。
本实施例步骤2）中的配置文件包括第一容器的根挂载点、第一容器的网络配置、第一容器的存储配置、第一容器的当前操作系统的名称。
在本发明实施例中在checkpoint 阶段，将所述第一容器的应用程序的状态信息保存到共享存储器的镜像文件中，其中第一容器的应用程序的状态参数包括:应用程序打开的文件资源状态、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息、记录特权操作执行时机的定时器与信号信息、应用程序的父子进程关系、应用程序的调度信息、应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息等。本实施例步骤3）的详细步骤包括：对于应用程序打开的文件资源信息、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息，通过/proc目录下组成应用程序的一个或者多个进程目录下的信息收集，收集之后保存在保存到共享存储器的镜像文件中；对于记录特权操作执行时机的定时器与信号信息通过读取timer结构体的信息来收集；对于应用程序的父子进程关系主要是指组成应用程序的进程之间的父子关系通过pstree命令收集；对于应用程序的调度信息主要是指应用程序优先级、应用程序执行状态、等待时间、等待原因通过调度队列进行收集；对于应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息通过收集应用程序相应字段的信息予以保存。
如图2所示，本实施例步骤3）之后还包括执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的步骤，详细步骤包括：
S1）判断操作系统是否满足restart操作，如果不满足restart操作则向发起restart操作的执行者反馈第二容器的状态不满足restart操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
S2）从共享存储器的镜像中读取第一容器的文件系统及其配置文件，根据第一容器的文件系统及其配置文件创建第二容器，使得第二容器的配置信息及第二容器进程的资源限制情况与 checkpoint/restart 操作之前第一容器中的配置信息及进程的资源限制情况保持一致，使得容器内的进程在checkpoint/restart 操作前后的执行环境保持一致；
S3）从共享存储器的镜像中读取第一容器的应用程序状态参数信息，根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息，从而使得第二容器恢复到对第一容器执行checkpoint操作进行保存的状态，继续执行第二容器中的应用程序；
S4）向发起restart操作的执行者反馈restart操作执行结果。
需要说明的是，图1中的步骤4）和步骤S4）是共用了最后的一个流程框图，其原因是图1所示流程为对第一容器执行checkpoint操作进行保存的步骤、执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的步骤为基本无间隔地顺序执行以测试本发明实施例方法的可行性。但是在实际操作过程中，对第一容器执行checkpoint操作进行保存的步骤、执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的步骤即可以是连续的，也可以是不连续的，因此图1中的步骤4）和步骤S4）即可以采用共用的步骤，也可以根据需要采用独立的步骤。
本实施例步骤S3）中根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息的详细步骤包括：根据保存到共享存储器的镜像文件中下的应用程序打开的文件资源信息、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息，通过/proc目录下组成应用程序的一个或者多个进程目录下的方式恢复到第二容器中；通过读取收集的记录特权操作执行时机的定时器与信号信息恢复timer结构体的信息；通过fork命令进行恢复方式恢复通过pstree命令收集的应用程序的父子进程关系主要是指组成应用程序的进程之间的父子关系；通过调度队列恢复的方式恢复应用程序的调度信息主要是指应用程序优先级、应用程序执行状态、等待时间、等待原因；通过收集的应用程序相应字段的信息恢复应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息。
本实施例步骤S3）中继续执行第二容器中的应用程序具体是指在应用程序所需要的资源准备好之后触发约定的定时器启动信号，并在定时器到达指定时间时再启动第二容器中的应用程序。通过在恢复所述应用程序的状态时使用定时器机制，在应用程序所需要的资源准备好之后再触发约定的定时器启动信号，并在定时器到达指定时间时再启动应用程序的步骤，能够防止应用程序出现因为所需资源改变导致无法和checkpoint点保持一致的问题。
综上所述，本实施例基于容器的保存和恢复的方法用于对Linux 系统中的容器的状态进行 checkpoint/restart 操作，使得容器内的进程在 checkpoint/ restart 操作前后的执行环境能够保持一致：在 checkpoint 阶段获取并保存了第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数，使得在 restart 阶段能够根据己保存的第一容器的文件系统以及第一容器的应用程序的状态参数对第二容器进行配置，使得第二容器能够具有与第一容器相同的配置信息，且第二容器内的进程在 checkpoint/restart 操作前后的资源限制情况保持一致，执行环境不变。
此外，本实施例还提供一种基于容器的保存和恢复的系统，包括用于对第一容器执行checkpoint操作进行保存的程序单元，该程序单元包括：
保存执行条件验证程序子模块，用于判断第一容器是否满足checkpoint操作，如果不满足checkpoint操作则向发起checkpoint操作的执行者反馈第一容器的状态不满足checkpoint操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
文件系统及其配置文件保存程序子模块，用于获取第一容器的文件系统及其配置文件保存到共享存储器的镜像中；
程序状态参数信息保存程序子模块，用于获取第一容器的应用程序状态参数信息并保存到共享存储器的镜像中；
保存执行结果反馈程序子模块，用于向发起checkpoint操作的执行者反馈checkpoint操作执行结果。
可选地，本发明还包括执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的程序单元，该程序单元包括：
恢复执行条件验证程序子模块，用于判断操作系统是否满足restart操作，如果不满足restart操作则向发起restart操作的执行者反馈第二容器的状态不满足restart操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
文件系统及其配置文件恢复程序子模块，用于从共享存储器的镜像中读取第一容器的文件系统及其配置文件，根据第一容器的文件系统及其配置文件创建第二容器；
应用程序状态恢复程序子模块，用于从共享存储器的镜像中读取第一容器的应用程序状态参数信息，根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息，从而使得第二容器恢复到对第一容器执行checkpoint操作进行保存的状态，继续执行第二容器中的应用程序；
恢复执行结果反馈程序子模块，用于向发起restart操作的执行者反馈restart操作执行结果。
此外，本实施例还提供一种基于容器的保存和恢复的系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述基于容器的保存和恢复的方法的步骤，或者该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行所述基于容器的保存和恢复的方法的计算机程序。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述基于容器的保存和恢复的方法的计算机程序。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于容器的保存和恢复的方法，其特征在于，包括对第一容器执行checkpoint操作进行保存的步骤，详细步骤包括：
1）判断第一容器是否满足checkpoint操作，如果不满足checkpoint操作则向发起checkpoint操作的执行者反馈第一容器的状态不满足checkpoint操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
2）获取第一容器的文件系统及其配置文件保存到共享存储器的镜像中；
3）获取第一容器的应用程序状态参数信息并保存到共享存储器的镜像中；
4）向发起checkpoint操作的执行者反馈checkpoint操作执行结果。
2.根据权利要求1所述基于容器的保存和恢复的方法，其特征在于，步骤2）中的配置文件包括第一容器的根挂载点、第一容器的网络配置、第一容器的存储配置、第一容器的当前操作系统的名称。
3.根据权利要求1所述基于容器的保存和恢复的方法，其特征在于，步骤3）的详细步骤包括：对于应用程序打开的文件资源信息、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息，通过/proc目录下组成应用程序的一个或者多个进程目录下的信息收集，收集之后保存在保存到共享存储器的镜像文件中；对于记录特权操作执行时机的定时器与信号信息通过读取timer结构体的信息来收集；对于应用程序的父子进程关系主要是指组成应用程序的进程之间的父子关系通过pstree命令收集；对于应用程序的调度信息主要是指应用程序优先级、应用程序执行状态、等待时间、等待原因通过调度队列进行收集；对于应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息通过收集应用程序相应字段的信息予以保存。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述基于容器的保存和恢复的方法，其特征在于，步骤3）之后还包括执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的步骤，详细步骤包括：
S1）判断操作系统是否满足restart操作，如果不满足restart操作则向发起restart操作的执行者反馈第二容器的状态不满足restart操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
S2）从共享存储器的镜像中读取第一容器的文件系统及其配置文件，根据第一容器的文件系统及其配置文件创建第二容器；
S3）从共享存储器的镜像中读取第一容器的应用程序状态参数信息，根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息，从而使得第二容器恢复到对第一容器执行checkpoint操作进行保存的状态，继续执行第二容器中的应用程序；
S4）向发起restart操作的执行者反馈restart操作执行结果。
5.根据权利要求4所述基于容器的保存和恢复的方法，其特征在于，步骤S3）中根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息的详细步骤包括：根据保存到共享存储器的镜像文件中下的应用程序打开的文件资源信息、应用程序可访问的线性地址范围内的内存信息，通过/proc目录下组成应用程序的一个或者多个进程目录下的方式恢复到第二容器中；通过读取收集的记录特权操作执行时机的定时器与信号信息恢复timer结构体的信息；通过fork命令进行恢复方式恢复通过pstree命令收集的应用程序的父子进程关系主要是指组成应用程序的进程之间的父子关系；通过调度队列恢复的方式恢复应用程序的调度信息主要是指应用程序优先级、应用程序执行状态、等待时间、等待原因；通过收集的应用程序相应字段的信息恢复应用程序的认证和访问控制安全策略、权限与命名空间信息。
6.根据权利要求4所述基于容器的保存和恢复的方法，其特征在于，步骤S3）中继续执行第二容器中的应用程序具体是指在应用程序所需要的资源准备好之后触发约定的定时器启动信号，并在定时器到达指定时间时再启动第二容器中的应用程序。
7.一种基于容器的保存和恢复的系统，其特征在于，包括用于对第一容器执行checkpoint操作进行保存的程序单元，该程序单元包括：
保存执行条件验证程序子模块，用于判断第一容器是否满足checkpoint操作，如果不满足checkpoint操作则向发起checkpoint操作的执行者反馈第一容器的状态不满足checkpoint操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
文件系统及其配置文件保存程序子模块，用于获取第一容器的文件系统及其配置文件保存到共享存储器的镜像中；
程序状态参数信息保存程序子模块，用于获取第一容器的应用程序状态参数信息并保存到共享存储器的镜像中；
保存执行结果反馈程序子模块，用于向发起checkpoint操作的执行者反馈checkpoint操作执行结果。
8.根据权利要求7所述基于容器的保存和恢复的系统，其特征在于还包括执行restart操作恢复第一容器中的应用程序的程序单元，该程序单元包括：
恢复执行条件验证程序子模块，用于判断操作系统是否满足restart操作，如果不满足restart操作则向发起restart操作的执行者反馈第二容器的状态不满足restart操作的信息，结束并退出；否则，跳转执行下一步；
文件系统及其配置文件恢复程序子模块，用于从共享存储器的镜像中读取第一容器的文件系统及其配置文件，根据第一容器的文件系统及其配置文件创建第二容器；
应用程序状态恢复程序子模块，用于从共享存储器的镜像中读取第一容器的应用程序状态参数信息，根据第一容器的应用程序状态参数信息恢复第二容器中的应用程序状态参数信息，从而使得第二容器恢复到对第一容器执行checkpoint操作进行保存的状态，继续执行第二容器中的应用程序；
恢复执行结果反馈程序子模块，用于向发起restart操作的执行者反馈restart操作执行结果。
9.一种基于容器的保存和恢复的系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于容器的保存和恢复的方法的步骤，或者该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于容器的保存和恢复的方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于容器的保存和恢复的方法的计算机程序。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |