CN112764898A - 一种容器间任务调度的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种容器间任务调度的方法和系统，属于计算机技术领域，所述方法包括：在第一容器中执行第一任务；通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器；根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。通过管道机制将第一容器中第一任务的执行结果，传递给第二容器，并根据接收到的执行结果启动并执行第二任务，减少了数据的中间存储的步骤，减少了中间存储的环节和损耗资源，提高资源利用率，利于云计算或机器学习相关的开发和任务执行效率。

Description

一种容器间任务调度的方法和系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种容器间任务调度的方法和系统。
背景技术
Kubernetes或Docker容器已广泛应用于云计算或机器学习领域。
在云计算或机器学习相关的开发和实践中,通常会选择在容器中执行计算任务,如Kubernetes或Docker容器，计算任务可以抽象为这样一个过程:读入输入数据，进行处理,以及结果输出，当有不同容器中的多个计算任务需要级联处理的时候,通常的处理方式是前一个处理环节把结果保存到中间存储中,再启动后一环节,从中间存储中读入前一环节的输出数据,进行处理,再输出。
上述过程中的问题是中间存储的损耗，例如存储空间和IO读写都产生了额外的损耗，造成资源浪费。特别是处理对象是大数据时，数据传输量大,这种损耗比较容易接近或超过容忍的极限，造成计算系统卡顿、任务执行效率低，甚至造成计算系统崩溃。
这也是早期Hadoop中MapReduce的处理模式,后来的Spark通过基于RDD的分布存储大大缓解了这一矛盾。但我们所面对的环境是Kubernetes中的多个容器中的任务,没有Hadoop和Spark环境可供使用。另一个需要面对的性能问题是:多个处理环节需要顺序处理,这对于已经分配的多个容器的计算资源也不能充分利用,当一个容器在处理任务过程中,其它的容器只是空闲等待.我们希望能让更多的容器都充分忙碌起来以便尽快获得计算结果。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种容器间任务调度的方法和系统，通过管道机制将第一任务传递给第二任务，避免了中间存储的环节和损耗资源，提高资源利用率。
本发明公开了一种容器间任务调度的方法，所述方法包括：在第一容器中执行第一任务；通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器；根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
优选的，将第一任务的执行结果传递给第二容器的方法包括：
在第一容器中执行第一任务的执行结果作为管道命令的输入；
将管道命令的输出作为第二容器中执行第二任务的输入。
优选的，所述管道机制通过管道命令连接kubectl exec命令。
优选的，本发明的方法还包括在任务链中任务调度的方法：
判断任务链中是否存在级联任务，所述级联任务包括第一任务和数据依赖于第一任务执行结果的第二任务；
若是，分别为第一任务和第二任务分配容器，并根据管道机制为第一任务和第二任务建立连接；
在第一容器中执行第一任务，并通过管道机制将第一任务的数据传输给第二任务；
根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
优选的，所述任务链包括多个级联任务；
通过管道机制，分别为数据依赖的联级任务传输执行结果。
优选的，所述级联还包括数据依赖于第二任务的第三任务；
通过管道命令连接第一任务和第二任务，并且第二任务通过管道命令连接第三任务。
优选的，所述方法包括：
获取任务链；
按顺序执行任务链中的一个任务；
判断任务链是否结束；
若没有结束，判断当前执行任务是否为级联任务；
当前执行任务若为级联任务，获得级联任务集合；
为级联任务中的任务分配容器，直到级联任务集合中的所有任务分配成功；
按顺序使用管道命令连接级联任务集合中的任务；
依次执行管道命令连接的任务，并检查任务执行状态，直到级联任务集合中的所有任务执行结束。
优选的，所述方法还包括任务调度异常结束处理的方法：
存在以一种情况或多种情况时，任务调度异常结束：
任务分配容器不成功；任务状态异常。
本发明还提供一种用于实现上述方法的系统，所述系统包括：
第一执行模块、管道模块和第二执行模块，
所述第一执行模块用于在第一容器中执行第一任务；
所述管道模块用于通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器；
所述第二执行模块用于根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
优选的，所述系统还包括级联任务模块，
所述级联任务模块用于判断任务链中是否存在级联任务，所述级联任务包括第一任务和数据依赖于第一任务执行结果的第二任务；
若是，分别为第一任务和第二任务分配容器；
并通过第一执行模块在第一容器中执行第一任务，通过管道模块将第一任务的执行结果传递给第二容器，通过第二执行模块在第二容器中执行第二任务。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过管道机制将第一容器中第一任务的执行结果，传递给第二容器，并根据接收到的执行结果启动并执行第二任务，减少了数据的中间存储的步骤，减少了中间存储的环节和损耗资源，提高资源利用率，利于云计算或机器学习相关的开发和任务执行效率。
附图说明
图1是本发明的容器间任务调度的方法流程图；
图2是在任务链中任务调度的方法流程图；
图3是实施例2中任务调度的方法流程图；
图4是实施例2中任务调度流程图；
图5是本发明的系统逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
一种容器间任务调度的方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：在第一容器中执行第一任务。
步骤102：通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器。
例如，Kubernetes容器可以通过管道命令(Shell Pipe)进行数据传递，Docker容器中同样可以使用管道命令。其中，执行结果可以是数据或文件。
步骤103：根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。可以通过参数将执行结果作为第二任务的输入，以启动并执行第二任务。
通过管道机制将第一容器中第一任务的执行结果，传递给第二容器，并根据接收到的执行结果启动并执行第二任务，减少了数据的中间存储的步骤，减少了中间存储的环节和损耗资源，提高资源利用率，利于云计算或机器学习相关的开发和任务执行效率。
Kubernetes:是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。kubectl作为kubernetes的客户端CLI工具，可以让用户通过命令行的方式对Kubernetes集群进行操作,提供了非常丰富的功能,并能够在容器中执行命令并启动对标准IO的管理。在Unix和Linux的Shell中,提供了一种将多个命令通过管道连接起来的管道机制,前面命令程序的输出(STDOUT)作为后面命令程序的输入,程序对于输入输出层面的处理机制被要求采用统一的模式:从STDIN中读取输入,并把结果输出到STDOUT,这个过程可以是一次性的(全部读取输入后再处理),也可以是连续的(读取一单位的数据后进行处理输出,再读取下一单位,如此往复)。
如图2所示，本发明的方法还包括在任务链中任务调度的方法：
步骤201：判断任务链中是否存在级联任务，所述级联任务包括第一任务和数据依赖于第一任务执行结果的第二任务。
若是，执行步骤202：分别为第一任务和第二任务分配容器，并根据管道机制为第一任务和第二任务建立连接。
步骤203：在第一容器中执行第一任务，并通过管道机制将第一任务的数据传输给第二任务。
步骤204：根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
若否，执行步骤205：为任务链中的任务分配容器，并分别执行所述任务。
其中，所述任务链可以包括多个级联任务，通过管道机制分别为数据依赖的联级任务传递或传输执行结果。
所述级联还包括数据依赖于第二任务的第三任务；可以通过管道命令连接第一任务和第二任务，并且第二任务通过管道命令连接第三任务，如：第一任务|第二任务|第三任务，依次执行第一任务、第二任务和第三任务，并进行数据传输，其中“|”为管道命令。
实施例1
Kubernetes中，kubectl exec命令用于在容器中执行命令，具有以下特性：支持将kubectl进程的stdin重定向到该容器中命令的stdin上,这个特性通过参数-i(Pass stdinto the container)打开；并且将容器命令输出到stdout上的内容重定向到kubectl exec命令的stdout上。使得利用kubectl exec在容器中执行的命令在标准IO的表现上与普通Linux程序相同,因此也可以将多个不同容器中的kubectl exec命令通过管道机制中的管道命令(|)进行连接,实现不同容器内进程间的管道通讯。即在第一容器中执行第一任务的执行结果作为管道命令的输入；将管道命令的输出作为第二容器中执行第二任务的输入。但不限于管道命令，也利用Linux系统的pipe函数创建管道。
以文件传输为例，采用以下代码实现：
kubectl exec<src-pod>--tar cmf--C<src-dir><file or folder>|kubectlexec-i<dst-pod>--tar xmf---no-same-owner-C<dst-dir>
把src-pod容器中的文件使用tar-c命令打包到指定地址(src-dir)或目录(fileor folder)中，“|”为管道命令符，kubectl exec-i<dst-pod>将输入(即管道命令的输出)发送到dst-pod容器中，通过tar-C命令加载到dst-dir目录下，no-same-owner指关闭same-owner，same-owner指尝试以相同的文件拥有者还原文件。在测试中，可以看出通过这样的管道机制,两个容器间的文件复制不再需要中转的存储,除了网络传输的开销,没有其它的IO开销,并且读写的动作是并发处理的，当前一命令输出的第一块缓存数据到达第二个命令前，以及前一命令结束后到第二命令结束之间,这两个时间段没有并行,这符合管线处理的原则。即第一任务先执行，第一任务执行结束后，第二任务再执行。
实施例2
文本单词统计的级联任务包括：第一任务从文件中读取并逐行读入文本,并进行分词(中文语句分词)；第二任务从词中剔除停用词(无统计意义的词汇)；第三任务从文本中统计各词的出现次数。
通过管线机制连接各个任务：
kubectl exec<pod1>--第一任务|kubectl exec<pod2>-i–第二任务|kubectlexec<pod3>-i--第三任务。
上述命令通过shell命令一次启动,并等待各个任务依次执行。通过管道命令进行输入和输出的传递，避免了中间文件的读写，节约计算或存储资源。
实施例3
如图3所示，在一个任务链的任务调度中，采用以下方法：
步骤301：获取任务链。
步骤302：按顺序执行任务链中的一个任务。
步骤303：判断任务链是否结束。
若没有结束，执行步骤304：判断当前执行任务是否为级联任务。若结束，则退出任务链，并返回执行结果。
当前执行任务若为级联任务，执行步骤305：获得级联任务集合，执行步骤306。级联任务集合是指具有数据依赖关系的任务的集合。
当前执行任务若不是级联任务，执行下一个任务，并执行步骤303，直到任务链中所有任务执行结束。
步骤306：为级联任务中的任务分配容器，直到级联任务集合中的所有任务分配成功，执行步骤307。
步骤307：按顺序使用管道命令连接级联任务集合中的任务，执行步骤308。
步骤308：依次执行管道命令连接的任务，并检查任务执行状态，直到级联任务集合中的所有任务执行结束。
其中，任务调度异常结束处理的方法包括：
存在以一种情况或多种情况时，任务调度异常结束：
步骤306中，任务分配容器不成功；步骤308或302中，任务执行状态异常。任务调度异常结束时，可以结束任务链，并向管理者发送异常警示。在一个具体的实施例中，采用图4的任务调度流程图。其中，多个任务可以并行运行，能充分利用环境中的多容器计算资源。
本发明还提供一种用于实现上述方法的系统，如图5所示，所述系统包括：第一执行模块1、管道模块3和第二执行模块2，
第一执行模块1用于在第一容器中执行第一任务；
管道模块3用于通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器；
第二执行模块2用于根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
本发明的系统还可以包括级联任务模块4，所述级联任务模块4用于判断任务链中是否存在级联任务，所述级联任务包括第一任务和数据依赖于第一任务执行结果的第二任务；若是，分别为第一任务和第二任务分配容器；并通过第一执行模块在第一容器中执行第一任务，通过管道模块将第一任务的执行结果传递给第二容器，通过第二执行模块在第二容器中执行第二任务。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种容器间任务调度的方法，其特征在于，所述方法包括：
在第一容器中执行第一任务；
通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器；
根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
2.根据权利要求1所述容器间任务调度的方法，其特征在于，将第一任务的执行结果传递给第二容器的方法包括：
在第一容器中执行第一任务的执行结果作为管道命令的输入；
将管道命令的输出作为第二容器中执行第二任务的输入。
3.根据权利要求2所述容器间任务调度的方法，其特征在于，所述管道机制通过管道命令连接kubectl exec命令。
4.根据权利要求1所述的容器间任务调度的方法，其特征在于，还包括在任务链中任务调度的方法：
判断任务链中是否存在级联任务，所述级联任务包括第一任务和数据依赖于第一任务执行结果的第二任务；
若是，分别为第一任务和第二任务分配容器，并根据管道机制为第一任务和第二任务建立连接；
在第一容器中执行第一任务，并通过管道机制将第一任务的数据传输给第二任务；
根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
5.根据权利要求4所述容器间任务调度的方法，其特征在于，所述任务链包括多个级联任务；
通过管道机制，分别为数据依赖的联级任务传输执行结果。
6.根据权利要求4所述容器间任务调度的方法，其特征在于，所述级联还包括数据依赖于第二任务的第三任务；
通过管道命令连接第一任务和第二任务，并且第二任务通过管道命令连接第三任务。
7.根据权利要求1所述容器间任务调度的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取任务链；
按顺序执行任务链中的一个任务；
判断任务链是否结束；
若没有结束，判断当前执行任务是否为级联任务；
当前执行任务若为级联任务，获得级联任务集合；
为级联任务中的任务分配容器，直到级联任务集合中的所有任务分配成功；
按顺序使用管道命令连接级联任务集合中的任务；
依次执行管道命令连接的任务，并检查任务执行状态，直到级联任务集合中的所有任务执行结束。
8.根据权利要求7所述容器间任务调度的方法，其特征在于，还包括任务调度异常结束处理的方法：
存在以一种情况或多种情况时，任务调度异常结束：
任务分配容器不成功；任务状态异常。
9.一种用于实现权利要求1-8任一项所述方法的系统，其特征在于，所述系统包括：
第一执行模块、管道模块和第二执行模块，
所述第一执行模块用于在第一容器中执行第一任务；
所述管道模块用于通过管道机制，将第一任务的执行结果传递给第二容器；
所述第二执行模块用于根据获得的执行结果，在第二容器中执行第二任务。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括级联任务模块，
所述级联任务模块用于判断任务链中是否存在级联任务，所述级联任务包括第一任务和数据依赖于第一任务执行结果的第二任务；
若是，分别为第一任务和第二任务分配容器；
并通过第一执行模块在第一容器中执行第一任务，通过管道模块将第一任务的执行结果传递给第二容器，通过第二执行模块在第二容器中执行第二任务。
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