CN112579253B - 一种管理容器的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管理容器的方法及系统。该方法应用于非实时操作系统，该方法包括：获取实时容器操作指令；通过影子容器将所述实时容器操作指令发送给实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令，所述影子容器预先在所述非实时操作系统中创建，所述实时容器控制器和所述实时容器设置于实时操作系统中。通过该方法解决了非实时操作系统中的容器编排工具无法对实时操作系统中的实时容器进行管理的问题。

Description

一种管理容器的方法及系统
技术领域
本发明涉及容器编排技术领域，尤其涉及一种管理容器的方法及系统。
背景技术
容器是一个允许在资源隔离的过程中，运行应用程序和其依赖项的、轻量的、操作系统级别的虚拟化技术，运行应用程序所需的所有必要组件都打包为单个镜像，这个镜像是可以重复使用的。当镜像运行时，它是运行在独立的环境中，并不会和其他的应用共享主机操作系统的内存，CPU或磁盘。这保证了容器内的进程不会影响到容器外的任何进程。
实时容器是运行在实时操作系统中的容器，非实时容器是运行在非实时操作系统中的容器。
为了有效的管理和控制容器集群，容器编排工具提供了有用且功能强大的解决方案，用于跨多个主机协调创建，管理和更新多个容器。现有对容器的管理方式，通常使用Docker Swarm、Docker Compose、Kubernetes等容器编排工具，对容器进行生命周期管理、集群化管理、自动化部署、资源伸缩、可视化管理、应用容器化管理等。
实时容器的实现和运行需要实时操作系统、或特定Hypervisor(虚拟机监视器)的支持。但现有的这些容器编排工具仅仅只能对非实时容器进行集群化管理，无法对实时容器进行管理。
发明内容
本发明实施例的目的在于解决非实时操作系统中的容器编排工具无法对实时操作系统中的实时容器进行管理的问题。
为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种管理容器的方法，应用于非实时操作系统，所述方法包括：
获取实时容器操作指令；
通过影子容器将所述实时容器操作指令发送给实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令，所述影子容器预先在所述非实时操作系统中创建，所述实时容器控制器和所述实时容器设置于实时操作系统中。
可选的，在获取实时容器操作指令之前，还包括：
通过容器编排工具在所述非实时操作系统中创建非实时容器；
在所述非实时容器中部署远程过程调用代理，生成影子容器，所述远程过程调用代理用于捕捉对所述影子容器执行的操作。
可选的，所述通过影子容器将所述实时容器操作指令发送给实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令，包括：
建立所述影子容器与所述实时容器的对应关系；
所述影子容器向所述实时容器控制器发送实时容器操作指令，以使所述实时容器控制器控制与所述影子容器对应的所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
可选的，所述建立所述影子容器与所述实时容器的对应关系，包括：
所述影子容器通过远程过程调用连接信息与所述实时容器控制器建立连接；
所述影子容器向所述实时容器控制器发起创建请求；
所述实时容器控制器响应于所述创建请求，创建与所述影子容器对应的实时容器。
可选的，所述影子容器向所述实时容器控制器发送实时容器操作指令，以使所述实时容器控制器控制与所述影子容器对应的所述实时容器执行所述实时容器操作指令，包括：
所述影子容器封装实现对所述实时容器进行操作的接口；
通过调用所述接口生成所述实时容器操作指令，并将所述实时容器操作指令发送给所述实时容器控制器。可选的，还包括：
所述影子容器接收监控状态信息并上报，所述监控状态信息包括所述实时操作系统的资源使用情况以及所述实时容器的资源使用情况。
可选的，还包括：
在所述非实时操作系统中创建其他非实时容器；
获取所述其他非实时容器的资源使用情况；
展示所述非实时容器对资源的占用情况和实时容器对实时系统资源的占用情况。
第二方面，本发明实施例提供了一种管理容器的方法，应用于实时操作系统，所述方法包括：
接收来自影子容器的实时容器操作指令；
控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令；所述影子容器预先在非实时操作系统中创建，所述实时容器设置于所述实时操作系统中。
可选的，在接收来自影子容器的实时容器操作指令之前，还包括：
在实时操作系统中创建远程过程调用服务器作为实时容器控制器，所述实时容器控制器用于接收影子容器发送的实时容器操作指令；
确定所述远程过程调用服务器的远程过程调用连接信息，以与所述影子容器建立连接。
第三方面，本发明实施例提供了一种管理容器的系统，包括安装有非实时操作系统的第一服务器和安装有实时操作系统的第二服务器；
所述非实时操作系统中创建有影子容器、所述实时操作系统中创建有实时容器和实时容器控制器；
所述影子容器获取实时容器操作指令，并将所述实时容器操作指令发送给所述实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
可选的，所述影子容器为其中部署远程过程调用代理的非实时容器；
所述非实时操作系统中还创建有其他非实时容器。
可选的，还包括：
在非实时操作系统的容器编排工具中，同时显示影子容器和其他非实时容器；
将所述影子容器标记为实时容器。
可选的，还包括：
所述影子容器保存与所述影子容器对应的所述实时容器所需要的配置、静态资源和网络文件系统存储。
本发明实施例通过在非实时操作系统中创建影子容器，在实时操作系统中创建实时容器控制器，进而在实时操作系统中创建实时容器，建立影子容器与实时容器的对应关系，通过管理影子容器实现管理实时容器的目的。通过这样的方法实现了在非实时操作系统中管理实时容器的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种在非实时操作系统中、管理容器的方法的流程图；
图2为本发明实施例1提供的创建影子容器的方法的流程图；
图3为本发明实施例1提供的建立影子容器与实时容器对应关系的方法的流程图；
图4为本发明实施例1提供的容器编排工具同时监控实时容器与非实时容器的方法的流程图；
图5为本发明实施例1提供的一种在实时操作系统中、管理容器的方法的流程图；
图6为本发明实施例1提供的创建实时容器控制器的方法的流程图；
图7为本发明实施例1提供的管理容器的方法的原理图；
图8为本发明实施例2提供的一种容器管理系统的示意框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例1
图1为本发明实施例1提供的一种在非实时操作系统中、管理容器的方法的流程图。
参照图1，该方法具体包括如下步骤：
S10、获取实时容器操作指令。
影子容器接收作用于自身的实时容器操作指令。所述实时容器操作指令是通过所述容器编排工具对所述影子容器执行的操作。
具体的，可以通过容器编排工具接收控制指令。当所述控制指令作用于影子容器时，将所述控制指令作为实时容器操作指令。当所述控制指令作用于其他非实时容器时，对所述其他非实时容器执行所述控制指令的操作。
接收用户对Kubernetes中的容器进行的控制指令。
影子容器本质上是一种非实时容器，在非实时容器中部署远程过程调用代理(RPCAgent)，RPC Agent用于捕捉容器编排工具对影子容器的所有操作。容器编排工具对影子容器所做的所有操作都会被RPC Agent捕捉，随即RPC Agent将操作命令封装成Shell命令，转发到RPC Server中，RPC Server根据Shell命令控制实时容器执行Shell命令。
在上述实施例的基础上，参考图2，在步骤S10之前，还包括如下的步骤：
S31、通过容器编排工具在所述非实时操作系统中创建非实时容器。
容器编排工具有一些共同的特征，如容器配置、发布和发现、系统监控和故障恢复、声明式系统配置以及有关容器布置和性能的规则和约束定义机制。通常使用DockerSwarm、Docker Compose、Kubernetes等容器编排工具来管理容器。在本发明实施例中，以Kubernetes作为容器编排工具进行举例。
在Kubernetes中，创将一个Pod，该Pod中包含一个应用容器和初始化容器。在应用容器开始之前，初始化容器的初始化任务已经完成。计算容器的变化，删除变化的pod，进而删除不需要运行的容器。创建沙箱容器，启动业务容器，作为非实时容器。
S32、在所述非实时容器中部署远程过程调用代理，生成影子容器。
在非实时容器中部署RPC Agent，将部署了RPC Agent的非实时容器作为影子容器。影子容器里包含了实时控制器的RPC连接信息、对应实时容器的所有配置信息(运行配置、ip地址、镜像、其他实时容器应用需要的文件、网络存储等)。
实时容器的镜像与非实时容器的镜像的制作方式相同。以实时容器为例。需要把实时容器所需要的运行文件、配置文件、和实时容器控制器的连接装置一同编译在实时容器镜像内然后通过容器镜像的元数据标识为实时容器镜像。可通过Kubernetes中的dockerfile来编译容器镜像。
S20、通过影子容器将所述实时容器操作指令发送给实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
RPC Agent封装实现对实时容器的所有操作接口，通过调用这些接口，生成相应的Shell命令，转发到RPC Server执行。
Shell命令包括控制实时容器的资源弹性伸缩、删除实时容器和监控实时容器等。
实时容器所需要的所有配置、静态资源和网络文件系统(Network File System、NFS)存储等均保存在该非实时容器中，若实时容器需要使用，则直接通过远程调用，或者通过RPC协议传送。
参考图3，步骤S20还可以包括如下的步骤：
S21、建立所述影子容器与所述实时容器的对应关系。
一个影子容器对应一个实时容器，Kubernetes管理影子容器，影子容器管理实时容器，间接实现Kubernetes管理实时容器。影子容器里包含实时容器所需要的配置信息、应用信息、存储等。实时容器只能运行在实时操作系统上，因为实时容器和非实时容器的底层架构和调度方式不一样。
实时容器运行时有自己的网络环境和地址，Kubernetes和影子容器是一套网络环境，Kubernetes想管理实时容器，需要通过影子容器实现一层网络转换，间接实现Kubernetes通过网络管理实时容器。
Kubernetes提供的是分布式网络存储，Kubernetes为影子容器分配存储，影子容器将存储通过网络的形式挂载给实时容器使用，即实时容器通过网络使用的是对应影子容器的存储。
建立影子容器与实时容器的对应关系，是指影子容器通过实时容器控制器新建一个实时容器。
所述建立所述影子容器与所述实时容器的对应关系，包括：所述影子容器通过远程过程调用连接信息与所述实时容器控制器建立连接；所述影子容器向所述实时容器控制器发起创建请求；所述实时容器控制器响应于所述创建请求，生成与所述影子容器对应的实时容器。
具体的，所述远程过程调用连接信息(RPC连接信息)在新建影子容器时已经被写入影子容器。
RPC Agent通过RPC连接信息与RPC Server建立连接。RPC Agent与RPC Server之间通过远程过程调用协议(Remote Procedure Call Protocol，RPC)进行数据交互。RPC是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。影子容器通过配置信息获取RPC Server的连接信息，通过RPC协议向RPC Server发送创建请求。RPC Server响应于创建请求，在实时操作系统中生成实时容器，生成的实时容器与影子容器相对应。
S22、所述影子容器向所述实时容器控制器发送实时容器操作指令，以使所述实时容器控制器控制与所述影子容器对应的所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
具体的，所述影子容器封装实现对实时容器进行操作的接口；
通过调用所述接口生成所述实时容器操作指令，并将所述实时容器操作指令发送给所述实时容器控制器。
RPC Agent将控制指令进行封装，生成相应的Shell命令，将Shell命令转发到RPCServer执行。RPC Server确定该影子容器对应的实时容器，控制该实时容器执行Shell命令。
在上述实施例的基础上，还包括如下的步骤：
所述影子容器接收监控状态信息并上报，所述监控状态信息包括所述实时操作系统的资源使用情况以及所述实时容器的资源使用情况。
监控状态信息表示对应的实时容器对实时系统资源的占用情况。监控状态信息可以包括某一实时容器对实时操作系统资源的占用，还包括整个实时操作系统被占用的资源。
整个实时操作系统被占用的资源一般指实时操作系统的物理资源使用情况。物理资源一般包括操作系统的内存和外存。物理资源使用情况是指操作系统中内存和外存被占用的情况。实时容器控制器获取实时操作系统中，内存和外存被使用的情况。
每个实时容器对实时操作系统资源的占用情况包括如下的信息：CPU使用率、内存使用量、网络I/O(Input/Output，输入/输出)、磁盘I/O、内存使用率、PID号等。实时容器控制器获取每个实时容器对实时操作系统中各种资源的使用情况。
实时容器控制器将所述物理资源使用情况和所述资源使用情况作为监控状态信息发送给所述实时容器对应的所述影子容器。
实时容器控制器采集每个实时容器的资源使用情况与实时操作系统的物理资源使用情况。
实时操作系统将影子容器对应的实时容器的资源使用情况与实时操作系统的物理资源使用情况打包为监控状态信息，发送给实时容器对应的影子容器。
参考图4，容器编排工具可通过如下的步骤同时监控实时容器与非实时容器，具体步骤如下：
S41、在所述非实时操作系统中创建其他非实时容器。
所述容器编排工具直接获取所述其他非实时容器对资源的占用情况。其他非实时容器是指没有部署RPC Agent的容器。
S42、获取所述其他非实时容器的资源使用情况。
以Kubernetes为例，用户创建非实时容器后，可以通过Kubernetes直接监控非实时容器在非实时操作系统中对资源的占用情况。
S43、展示所述非实时容器对资源的占用情况和实时容器对实时系统资源的占用情况。
影子容器接收实时容器控制器发送的对应的实时容器的监控状态信息。对于每个影子容器而言，会同时接收到其对应的实时容器对实时操作系统的资源使用情况，以及实时操作系统的资源使用情况。
在容器编排工具的管理界面同时展示影子容器的图示和其他非实时容器的图示。在影子容器的图示中展示其接收到的监控状态信息。在其他非实时容器的图示中展示其对资源的占用情况。
这样的方式会导致实时操作系统的物理资源使用情况被多次发送，但是可以保证每个影子容器都接收到实时操作系统的物理资源使用情况，便于用户使用Kubernetes管理。
图5为本发明实施例1提供的一种在实时操作系统中、管理容器的方法的流程图。参照图5，该方法具体包括如下步骤：
S50、接收来自影子容器的实时容器操作指令。
在实时操作系统中创建远程过程调用服务器作为实时容器控制器，所述远程过程调用服务器用于接收影子容器发送的控制指令。
实时容器控制器是一个程序，包括配置好的远程过程调用服务器(RPC Server)的相关配置信息。实时容器控制器随实时操作系统启动而启动。在实时容器控制器随实时系统启动时，会暴露RPC Server访问地址和创建实时容器的时候会填写一些必要的配置信息(包含RPC Server的访问地址和认证信息)。
RPC Server能将接收到的Shell命令在实时操作系统上执行。Shell命令由影子容器发送给实时容器控制器中的RPC Server，再由RPC Server转发给对应的实时容器。
实时容器控制器用于管理实时容器，包括新建实时容器、控制实时容器的资源弹性伸缩、删除实时容器和监控实时容器等。
参考图6，步骤S50还可以包括如下的步骤：
S51、在实时操作系统中创建远程过程调用服务器作为实时容器控制器。
实时容器控制器是一个程序，包括配置好的远程过程调用服务器(RPC Server)的相关配置信息。实时容器控制器随实时操作系统启动而启动。在实时容器控制器随实时系统启动时，会暴露RPC Server访问地址和创建实时容器的时候会填写一些必要的配置信息(包含RPC Server的访问地址和认证信息)。
S52、确定所述远程过程调用服务器的远程过程调用连接信息，以与所述影子容器建立连接。
影子容器通过远程过程调用连接信息与实时容器控制器建立连接；影子容器向实时容器控制器发起创建请求；实时容器控制器响应于创建请求，生成与影子容器对应的实时容器。
S60、控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
实时容器控制器与影子容器建立连接后，RPC Server接收RPC Agent发送的Shell命令。实时容器控制器选择与发出实时容器操作指令的影子容器相对应的实时容器，控制该实时容器执行Shell命令。所述影子容器预先在非实时操作系统中创建，所述实时容器设置于所述实时操作系统中。
本发明实施例通过在非实时操作系统中创建影子容器，在实时操作系统中创建实时容器控制器，进而在实时操作系统中创建实时容器，建立影子容器与实时容器的对应关系，通过管理影子容器实现管理实时容器的目的。通过这样的方法实现了在非实时操作系统中管理实时容器的目的。在此基础上，实时操作系统中还包括容器编排工具，在容器编排工具中还创建有其他非实时容器，容器编排工具同时管理影子容器与其他非实时容器，达到通过容器编排工具同时管理实时容器与非实时容器的目的。
参考图7，以Kubernetes为例，对本发明的技术方案进行解释：
同一个网络环境中，使用两台物理服务器，在物理服务器上分别安装实时操作系统和非实时操作系统。非实时操作系统上安装有Kubernetes。
实时操作系统中配置有RPC Server作为实时容器控制器，当实时操作系统启动时，RPC Server随系统启动而启动，启动时会暴露RPC Server访问地址，创建容器的时候会填写一些必要的配置信息(包含RPC Server的访问地址和认证信息)。
在Kubernetes中创建一非实时容器，在该非实时容器中部署RPC Agent。为了将部署有RPC Agent的非实时容器与其他非实时容器进行区分，将部署有RPC Agent的非实时容器称为影子容器。影子容器里包含了，实时容器控制器的RPC连接信息、对应实时容器的所有配置信息(运行配置、ip地址、镜像、其他实时容器应用需要的文件、网络存储等)。
通过影子容器与实时容器控制器建立连接。
建立连接后，影子容器通过实时容器控制器建立一个实时容器，此时，影子容器与实时容器之间建立有一一对应的映射关系。
创建实时容器时，会先创建影子容器，影子容器通过配置信息获取RPC Server的连接信息，通过RPC协议向RPC Server(实时容器控制器)发送创建请求。
建立映射关系后，用户可以通过在Kubernetes中对影子容器进行操作，进而控制实时容器，以资源弹性伸缩的操作为例：用户通过客户端向Kubernetes发起某个实时虚拟机CPU资源增加的请求，Kubernetes将请求发送到相应的影子容器，影子容器将增加CPU资源的请求通过RPC协议转发给实时容器控制器，实时容器控制器收到请求，并根据请求信息，把相应的CPU资源分配给对应的实时容器，并将结果返回给影子容器，影子容器将结果返回给Kubernetes。
影子容器将对应实时容器的监控状态返回给Kubernetes，让Kubernetes进行统一展示。
通过Kubernetes创建其他非实时容器。
在Kubernetes管理界面监控和管理上面的实时容器和非实时容器。
实施例2
图8为本发明实施例2提供的一种容器管理系统的示意框图。
参照图8，该系统包括安装有非实时操作系统的第一服务器和安装有实时操作系统的第二服务器；所述非实时操作系统中创建有影子容器、所述实时操作系统中创建有实时容器和实时容器控制器；所述影子容器获取实时容器操作指令，并将所述实时容器操作指令发送给所述实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
在上述实施例的基础上，所述影子容器为其中部署远程过程调用代理的非实时容器；所述非实时操作系统中还创建有其他非实时容器。
在上述实施例的基础上，在非实时操作系统的容器编排工具中，同时显示影子容器和其他非实时容器；
将所述影子容器标记为实时容器。
在上述实施例的基础上，所述影子容器保存与所述影子容器对应的所述实时容器所需要的配置、静态资源和网络文件系统存储。
在现有技术中，在容器编排工具(如Kubernetes)的管理界面中，仅可以在管理界面显示非实时容器的相关信息。通过本发明实施例的方案，可以实现在容器编排工具的管理界面中同时显示影子容器和其他非实时容器，由于影子容器实质上关联的是实时操作系统中的实时容器，相当于用户可以同时在容器编排工具的管理界面操作实时容器和非实时容器。进一步的，可以对影子容器打上标签(如标记为实时容器)，可以更加直观的在管理界面对实时容器和非实时容器进行管理。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (11)

1.一种管理容器的方法，其特征在于，应用于非实时操作系统，所述方法包括：
通过容器编排工具在所述非实时操作系统中创建非实时容器；
在所述非实时容器中部署远程过程调用代理，生成影子容器，所述远程过程调用代理用于捕捉对所述影子容器执行的操作；
获取实时容器操作指令；
通过所述影子容器将所述实时容器操作指令发送给实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制实时容器执行所述实时容器操作指令，所述影子容器预先在所述非实时操作系统中创建，所述实时容器控制器和所述实时容器设置于实时操作系统中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述影子容器将所述实时容器操作指令发送给实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制实时容器执行所述实时容器操作指令，包括：
建立所述影子容器与所述实时容器的对应关系；
所述影子容器向所述实时容器控制器发送实时容器操作指令，以使所述实时容器控制器控制与所述影子容器对应的所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立所述影子容器与所述实时容器的对应关系，包括：
所述影子容器通过远程过程调用连接信息与所述实时容器控制器建立连接；
所述影子容器向所述实时容器控制器发起创建请求；
所述实时容器控制器响应于所述创建请求，创建与所述影子容器对应的实时容器。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述影子容器向所述实时容器控制器发送实时容器操作指令，以使所述实时容器控制器控制与所述影子容器对应的所述实时容器执行所述实时容器操作指令，包括：
所述影子容器封装实现对所述实时容器进行操作的接口；
通过调用所述接口生成所述实时容器操作指令，并将所述实时容器操作指令发送给所述实时容器控制器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述影子容器接收监控状态信息并上报，所述监控状态信息包括所述实时操作系统的资源使用情况以及所述实时容器的资源使用情况。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述非实时操作系统中创建其他非实时容器；
获取所述其他非实时容器的资源使用情况；
展示所述非实时容器对资源的占用情况和实时容器对实时系统资源的占用情况。
7.一种管理容器的方法，其特征在于，应用于实时操作系统，所述方法包括：
在实时操作系统中创建远程过程调用服务器作为实时容器控制器，所述实时容器控制器用于接收影子容器发送的实时容器操作指令；
确定所述远程过程调用服务器的远程过程调用连接信息，以与所述影子容器建立连接；
接收来自所述影子容器的实时容器操作指令；
控制实时容器执行所述实时容器操作指令；所述影子容器预先在非实时操作系统中创建，所述实时容器设置于所述实时操作系统中。
8.一种管理容器的系统，其特征在于，包括：安装有非实时操作系统的第一服务器和安装有实时操作系统的第二服务器；
所述非实时操作系统中创建有影子容器、所述实时操作系统中创建有实时容器和实时容器控制器；其中，所述影子容器为其中部署远程过程调用代理的非实时容器；
所述影子容器获取实时容器操作指令，并将所述实时容器操作指令发送给所述实时容器控制器，以使所述实时容器控制器控制所述实时容器执行所述实时容器操作指令。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述非实时操作系统中还创建有其他非实时容器。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
在非实时操作系统的容器编排工具中，同时显示影子容器和其他非实时容器；
将所述影子容器标记为实时容器。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
所述影子容器保存与所述影子容器对应的所述实时容器所需要的配置、静态资源和网络文件系统存储。
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