CN114489931A - 一种函数实例的容器创建方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种函数实例的容器创建方法及系统，其中，所述方法包括：云管系统的函数实例管理模块根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；所述IP地址管理模块从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；所述函数实例管理模块基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；所述云管系统根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。本申请提供的技术方案，使函数实例能访问VPC资源。

Description

一种函数实例的容器创建方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机通信技术领域，具体涉及一种函数实例的容器创建方法及系统。
背景技术
云计算发展到今天，算力的提供的形式也越来越丰富，从虚拟机到容器再到Serverless(函数计算)。容器技术已成为当前云计算的一个重要基石，也是Serverless实现的一个重要技术手段。通过容器，用户可以很方便地打包各种编程语言的运行环境。通过容器编排，Serverless平台可以很快速地将其部署到庞大的计算集群中去。
当前Serverless技术框架大都需要kubernetes(k8s)提供底座，通过k8s的编排实现函数计算能力。但k8s在网络多租户隔离以及网络编排能力上存在天然的劣势，在公有云环境中如何将Serverless和租户的VPC(Virtual Private Cloud，虚拟私有云)网络能力结合，以及如何快速地为函数实例分配虚拟网络，这是各大公有云厂商需要面对的挑战。现有的不同的解决方案往往都存在一定的局限性。例如，虚拟网卡分配耗时长，增加了函数冷启动的时间。又例如，子网IP范围有限，不能保证短时间大规模横向扩展函数实例。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施方式提供了一种函数实例的容器创建方法及系统。
本发明一方面提供了一种函数实例的容器创建方法，所述方法包括：
云管系统的函数实例管理模块根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；
所述IP地址管理模块从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；
所述函数实例管理模块基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；
所述云管系统根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。
在一个实施方式中，所述方法还包括：
在运行serverless组件的节点设备内部署openvswitch，并将部署了openvswitch的节点设备注册到SDN控制器内，以通过所述SDN控制器统一对各个函数实例的网络进行编排。
在一个实施方式中，所述虚拟私有云由所述云管系统为云内的各个函数实例创建，并且所述云管系统通过SDN控制器下发流表，以创建逻辑路由器和函数实例专用的逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
在一个实施方式中，在生成所述容器的定义信息之后，所述方法还包括：
所述云管系统根据所述容器分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表，以创建对应的逻辑端口。
在一个实施方式中，在完成函数实例的容器创建任务之后，所述方法还包括：
通过函数实例网络接口为容器创建虚拟网卡，并关联逻辑端口以及同步流表；
通过CNI和与节点设备上的kubelet进程交互，其中，所述kubelet进程在实例化容器时，向所述CNI发出网络配置请求，以使得所述CNI为实例化的容器进行网络配置。
本发明另一方面还提供一种函数实例的容器创建系统，所述系统包括云管系统、节点设备、IP地址管理模块以及虚拟私有云，其中：
所述云管系统中包括函数实例管理模块，所述函数实例管理模块用于根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向所述IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；
所述IP地址管理模块，用于从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；
所述函数实例管理模块还用于，基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；
所述云管系统还用于，根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。
在一个实施方式中，运行serverless组件的节点设备内部署有openvswitch，所述系统还包括SDN控制器，其中，部署了openvswitch的节点设备注册到SDN控制器内，以通过所述SDN控制器统一对各个函数实例的网络进行编排。
在一个实施方式中，所述虚拟私有云由所述云管系统为云内的各个函数实例创建，并且所述云管系统通过SDN控制器下发流表，以创建逻辑路由器和函数实例专用的逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
在一个实施方式中，所述云管系统还用于，根据所述容器分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表，以创建对应的逻辑端口。
在一个实施方式中，所述系统还包括函数实例网络接口，所述函数实例网络接口，用于为容器创建虚拟网卡，并关联逻辑端口以及同步流表；通过CNI和与节点设备上的kubelet进程交互，其中，所述kubelet进程在实例化容器时，向所述CNI发出网络配置请求，以使得所述CNI为实例化的容器进行网络配置。
本申请提供的技术方案，至少具备以下技术效果：
1)提供解决Serverless函数实例网络和VPC网络编排能力结合的方案，使函数实例能访问VPC资源(包括虚拟机、容器、数据库等)，可通过固定的ip访问公网，可通过专线和SD-WAN(Software Defined Wide Area Network，软件定义广域网)访问云外资源。
2)解决函数函数实例虚拟网卡快速横向扩展时网络分配耗时问题，提升冷启动速度。
3)解决传统VPC子网ip资源不足，导致函数无法成功创建的问题。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一个实施方式中函数实例的容器创建方法的步骤示意图；
图2示出了本发明一个实施方式中包含SDN控制器的系统结构示意图；
图3示出了本发明一个实施方式中函数实例的创建结构示意图；
图4示出了本发明一个实施方式中网络配置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本申请提供一种函数实例的容器创建方法，所述方法包括以下多个步骤。
S1：云管系统的函数实例管理模块根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；
S2：所述IP地址管理模块从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；
S3：所述函数实例管理模块基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；
S4：所述云管系统根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。
在一个实施方式中，所述方法还包括：
在运行serverless组件的节点设备内部署openvswitch，并将部署了openvswitch的节点设备注册到SDN控制器内，以通过所述SDN控制器统一对各个函数实例的网络进行编排。
在一个实施方式中，所述虚拟私有云由所述云管系统为云内的各个函数实例创建，并且所述云管系统通过SDN控制器下发流表，以创建逻辑路由器和函数实例专用的逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
在一个实施方式中，在生成所述容器的定义信息之后，所述方法还包括：
所述云管系统根据所述容器分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表，以创建对应的逻辑端口。
在一个实施方式中，在完成函数实例的容器创建任务之后，所述方法还包括：
通过函数实例网络接口为容器创建虚拟网卡，并关联逻辑端口以及同步流表；
通过CNI和与节点设备上的kubelet进程交互，其中，所述kubelet进程在实例化容器时，向所述CNI发出网络配置请求，以使得所述CNI为实例化的容器进行网络配置。
具体地，本申请提供的技术方案中，各个组成部分包括：
VPC：虚拟私有云(Virtual Private Cloud)，为云主机、云容器、云数据库、云函数等资源构建隔离的、用户自主配置和管理的虚拟网络环境。
函数实例管理模块：进行函数实例生命周期管理，网络参数配置；网络参数通过容器(pod)的注释(annotation)标记，包括如分配的vpc、子网、ip地址。
函数实例网络接口：实现符合CNI(Container Network Interface，容器网络接口)标准的容器网络分配接口，为运行函数实例的容器提供虚拟网卡配置能力；根据pod的annotation创建对应的虚拟网卡，并与流表关联将容器网络接入到VPC中。
IPAM(IP Address Manager，IP地址管理)模块：进行ip地址管理，为函数实例分配ip地址；函数实例专用子网，16位掩码，每个VPC支持为65025个函数实例提供IP地址。
逻辑交换机：通过流表实现，每个逻辑交换机分配一个网段的ip地址，通过路由端口接入逻辑路由器连接到VPC内；为函数实例提供专用逻辑交换机，并关联16位掩码的网段。
逻辑路由器：通过流表实现，路由端口连接逻辑交换机，提供静态路由和策略路由能力，每个VPC分配一个逻辑路由器；函数实例专用逻辑交换机与VPC逻辑路由。
SDN(Software Defined Network，软件定义网络)控制器：管理流表，管理逻辑交换机、逻辑路由器的声明周期，对函数实例的网络进行编排；本例中采用OVN(Open VirtualNetwork，开放虚拟网络)作为控制器，底层datapath由OVS(Open Virtual Switch，开放虚拟交换机)实现。
逻辑端口：通过流表实现，隶属于逻辑交换机，虚拟网卡通过逻辑端口接入到逻辑交换机。
虚拟网卡：云内函数实例(虚拟机、容器、函数实例)的网卡，函数实例中以veth网卡对形式创建，一端作为容器网卡，另一端接入逻辑交换机，关联VPC网络。
在一个具体应用场景中，本申请的技术方案可以通过以下流程执行：
请结合图2，SDN节点纳管：在运行serverless组件的k8s所有节点部署openvswitch并注册到云管的北向SDN控制器，如OVN控制器，由OVN统一对云内所有函数实例的网络进行编排。
VPC网络初始化：云管系统为云内函数实例创建VPC，通过SDN控制器下发流表，创建逻辑路由器和函数实例专用逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
请参阅图3和图4，在VPC下创建函数实例的pod：
1)云管系统的函数实例管理模块根据函数实例关联的vpc，向IPAM模块获取逻辑交换机以及可用的ip信息；
2)IPAM模块根据VPC信息，从缓存中随机选取可用的ip地址信息返回到函数管理模块；
3)函数实例管理模块根据IPAM返回的结果，为pod注入annotations标注关联的逻辑交换机和ip，并生成完整的pod定义返回到云管系统；
4)云管系统根据pod分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表创建对应的逻辑端口；
5)云管系统根据函数实例的pod定义，向k8s发起创建pod的请求完成函数实例的创建任务。
为pod创建虚拟网卡：
1)函数实例网络接口服务实现了为pod创建虚拟网卡，该虚拟网卡可以通过网卡对(vnic-peer)来实现，并关联逻辑端口同步流表的功能，并通过cni接口和k8s节点上的kubelet交互；
2)Kubelet在实例化pod时，会向cni发出网络配置的请求，当cni收到请求后，会对实例化的pod进行网络配置。在配置过程中，网卡对中的一张网卡挂载至pod中，另一张网卡通过网桥(br-int)挂载至ovs上。
可见，本申请提供的技术方案，实现了以下功能：
1、运行函数实例的k8s节点和其他虚拟化节点统一SDN控制器；
2、在VPC内分配函数专用的逻辑交换机，并分配专用的16位地址段提供充足的ip地址库存，并通过IPAM模块在缓存内计算分配ip，在函数实例大规模扩展时能快速分配到网络；
3、在k8s节点中部署函数实例专用CNI，CNI为pod创建虚拟网卡，并将虚拟网卡关联到VPC的流表。
本申请还提供一种函数实例的容器创建系统，所述系统包括云管系统、节点设备、IP地址管理模块以及虚拟私有云，其中：
所述云管系统中包括函数实例管理模块，所述函数实例管理模块用于根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向所述IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；
所述IP地址管理模块，用于从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；
所述函数实例管理模块还用于，基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；
所述云管系统还用于，根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。
在一个实施方式中，运行serverless组件的节点设备内部署有openvswitch，所述系统还包括SDN控制器，其中，部署了openvswitch的节点设备注册到SDN控制器内，以通过所述SDN控制器统一对各个函数实例的网络进行编排。
在一个实施方式中，所述虚拟私有云由所述云管系统为云内的各个函数实例创建，并且所述云管系统通过SDN控制器下发流表，以创建逻辑路由器和函数实例专用的逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
在一个实施方式中，所述云管系统还用于，根据所述容器分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表，以创建对应的逻辑端口。
在一个实施方式中，所述系统还包括函数实例网络接口，所述函数实例网络接口，用于为容器创建虚拟网卡，并关联逻辑端口以及同步流表；通过CNI和与节点设备上的kubelet进程交互，其中，所述kubelet进程在实例化容器时，向所述CNI发出网络配置请求，以使得所述CNI为实例化的容器进行网络配置。
本申请提供的技术方案，至少具备以下技术效果：
1)提供解决Serverless函数实例网络和VPC网络编排能力结合的方案，使函数实例能访问VPC资源(包括虚拟机、容器、数据库等)，可通过固定的ip访问公网，可通过专线和SD-WAN(Software Defined Wide Area Network，软件定义广域网)访问云外资源。
2)解决函数函数实例虚拟网卡快速横向扩展时网络分配耗时问题，提升冷启动速度。
3)解决传统VPC子网ip资源不足，导致函数无法成功创建的问题。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施方式的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种函数实例的容器创建方法，其特征在于，所述方法包括：
云管系统的函数实例管理模块根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；
所述IP地址管理模块从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；
所述函数实例管理模块基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；
所述云管系统根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在运行serverless组件的节点设备内部署openvswitch，并将部署了openvswitch的节点设备注册到SDN控制器内，以通过所述SDN控制器统一对各个函数实例的网络进行编排。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟私有云由所述云管系统为云内的各个函数实例创建，并且所述云管系统通过SDN控制器下发流表，以创建逻辑路由器和函数实例专用的逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在生成所述容器的定义信息之后，所述方法还包括：
所述云管系统根据所述容器分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表，以创建对应的逻辑端口。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成函数实例的容器创建任务之后，所述方法还包括：
通过函数实例网络接口为容器创建虚拟网卡，并关联逻辑端口以及同步流表；
通过CNI和与节点设备上的kubelet进程交互，其中，所述kubelet进程在实例化容器时，向所述CNI发出网络配置请求，以使得所述CNI为实例化的容器进行网络配置。
6.一种函数实例的容器创建系统，其特征在于，所述系统包括云管系统、节点设备、IP地址管理模块以及虚拟私有云，其中：
所述云管系统中包括函数实例管理模块，所述函数实例管理模块用于根据节点设备中的函数实例关联的虚拟私有云，向所述IP地址管理模块获取逻辑交换机以及可用的IP地址；
所述IP地址管理模块，用于从缓存中选取可用的IP地址，并将选取的所述IP地址反馈给所述函数实例管理模块；
所述函数实例管理模块还用于，基于接收到的IP地址，为容器写入注释，标注与所述容器关联的逻辑交换机和IP地址，以生成所述容器的定义信息；
所述云管系统还用于，根据所述容器的定义信息，发起创建容器的请求，以完成函数实例的容器创建任务。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，运行serverless组件的节点设备内部署有openvswitch，所述系统还包括SDN控制器，其中，部署了openvswitch的节点设备注册到SDN控制器内，以通过所述SDN控制器统一对各个函数实例的网络进行编排。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述虚拟私有云由所述云管系统为云内的各个函数实例创建，并且所述云管系统通过SDN控制器下发流表，以创建逻辑路由器和函数实例专用的逻辑交换机，并通过网关端口关联，分配16位掩码网段的专用子网。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述云管系统还用于，根据所述容器分配到的网络信息，通过SDN控制器下发流表，以创建对应的逻辑端口。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括函数实例网络接口，所述函数实例网络接口，用于为容器创建虚拟网卡，并关联逻辑端口以及同步流表；通过CNI和与节点设备上的kubelet进程交互，其中，所述kubelet进程在实例化容器时，向所述CNI发出网络配置请求，以使得所述CNI为实例化的容器进行网络配置。
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