基于OpenStack的容器跨区域网络自动化管理

发布时间：2020-04-01 06:15

【摘要】：云计算和边缘计算协同能有效地提高服务的质量,越来越多的服务正在被部署到联合的云端和边缘端。为了保证服务的高可用性,跨域云端需要构建大二层网络,连通不同区域的三层网络,从而打通多云端的隔离,提高服务间的通信效率。另外,越来越多的企业采用微服务架构,服务数量急剧增加,应用层的服务通信亟需被监控和管理。然而,目前开源云计算社区缺少对跨域网络的全栈式管理。针对以上跨域网络管理的需求,跨域网络自动化部署系统在网络层上连通多个云端,服务链通信管理系统在应用层上监控和管理服务通信:(1)设计了跨区域三层网络的新型拓扑,通过虚拟的跨域路由器完成数据包的转发和路由,减少新网络接入时路由的更新时延,新型拓扑方案的实现已经合并到OpenStack开源项目中;(2)设计并实现了服务链通信管理系统,系统根据请求所属的服务链,将请求存储在不同的消息队列,构造出服务间通信的控制平面,实现对通信的监测、控制等功能;(3)设计了服务链的容器分配策略,实时统计请求数量,利用时间序列分析法预测负载压力,进而实时地调整容器实例的数量。该策略在容器实例分配时考虑不同服务链的竞争关系,保证服务链间的公平性,避免单条服务链独占资源。单云端和多云端环境下的测量结果显示在示例测试应用中通信管理占总服务响应时间的20%以下,与Kubernetes社区的通信管理方案效果相近。同时单云端环境下对系统在多条服务链上分配容器实例的测试结果显示服务链通信管理系统保证了服务链的公平性。
【图文】：

直接处理,服务通信

方面也没有提供支持。1.2.2 应用层上服务通信管理分布式微服务架构下，微服务可能在不同的机器之间部署或迁移[35]。在物联网场景下，文献[36]提出微服务的物联网平台，采用混合的服务通信方式，即 HTTP协议和消息队列两种方式。文献[37]设计了一种微服务通信框架，服务提供方注册服务信息，与服务使用方解耦，提高系统的灵活性。在这些微服务平台上，服务间的通信需要服务注册与发现的支持，另一方面这些平台关注的是服务间通信，而没有对服务通信进行管理。文献[38]使用 API 网关构建微服务系统，在网关上控制请求。文献[39]提出开放式微服务架构的设计原则，并实现了实例应用 LinkData，然而没有实现框架，也没有涉及服务间通信的管理。不过在开源社区中很多团队在服务通信管理方面已经做了一些工作。起初是通过类库的方式接管服务间通信，不过这种方式在扩展性、跨语言方面得不到很好的支持。之后服务旁部署代理服务接管服务间通信，目前最流行的 Service Mesh 开源方案 Istio 也是采用这种设计思路。

过程图,过程,解决方案,信息监控

据包在用户空间和内核空间的切换，，带来了很多消耗。图 1-2 Istio 中请求流转过程图 1-2 是 Istio 中请求的流转过程，Proxy 是与服务部署在一起的代理，会将请求的一些信息反馈给 Mixer 做安全检查和信息监控，Mixer 构造服务之间通信的控制平面，同时 Mixer 还可以下发指令控制 Proxy 对请求的处理操作包括是否丢弃、如何路由，完成对服务间通信数据平面的控制。1.3 论文研究内容在对背景和研究现状做了调研后本文发现很多计算场景需要二层、三层网络跨区域的支持，尽管云服务提供商在内部实现了一些解决方案，但是在主流的云计算OpenStack 社区并没有相应的解决方案。随着架构的演变，应用层服务间的通信也需要进行管理
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.07

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