基于Kubernetes的云端资源调度器改进

发布时间：2017-04-20 16:16

  本文关键词：基于Kubernetes的云端资源调度器改进，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代数据中心内往往承载着差异化的数据业务和复杂的应用程序,一个稳定而可靠的资源调度器在数据中心日常运维中显得尤为重要。统一管理数据中心和云端资源的调度器可以被独立设计成应用程序与云端/数据中心之间的抽象层,即云端资源调度器或数据中心操作系统。基于容器即服务平台Kubernetes的出现为实现数据中心操作系统提供了便利。然而,Kubernetes资源调度模块的架构设计和系统自带的调度算法都过于简单,不能有效地解决生产环境中多样的用户需求和复杂的运行环境。在深入研究Kubernetes系统架构及其资源调度器模块工作流程的基础上,本文扩充了Kubernetes资源调度器自带的算法库,并首次提出了Kubernetes资源调度器资源抢占式调度设计,浮动式资源配额配置方案和中央调度器高可用解决方案。最终,本文的所有设计方案都将集成为一个改进后的Kubernetes集群调度器。抢占式调度打破了原先集群范围内作业无优先级划分的现状,提高了像web应用等作业的实时响应和可用性。浮动式资源配额配置解决了静态配置作业配额带来的资源浪费,提高了系统资源供给的安全性。中央调度器高可用解决方案解决了Kubernetes集群调度器的单点故障隐患,提高了系统整体的容灾性。实验数据表明本文对Kubernetes集群调度器的所有改进均有不错的可用性和性能方面的提升。
【关键词】：数据中心操作系统 容器即服务 资源调度 抢占式调度 高可用 分布式系统
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP308
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 云计算与传统虚拟化技术概况10-12
• 1.2 轻量级虚拟化技术综述12-15
• 1.3 基于Docker的容器即服务概述15-16
• 1.4 Kubernetes目前能够解决的问题与不足16-18
• 1.5 论文主要工作18-20
• 第2章 资源调度器相关领域综述20-39
• 2.1 云端资源调度器综述20-27
• 2.1.1 中央式调度模型及其典型实现20-23
• 2.1.2 两层式资源调度模型及其典型实现23-25
• 2.1.3 基于共享状态的资源调度模型及其典型实现25-27
• 2.2 Kubernetes简介27-35
• 2.2.1 Kubernetes核心概念简介28-30
• 2.2.2 Kubernetes系统架构设计简介30-32
• 2.2.3 Kubernetes控制节点简介32-33
• 2.2.4 Kubernetes工作节点简介33-34
• 2.2.5 Kubernetes各组件之间协同简介34-35
• 2.3 操作系统实时调度算法对比分析35-39
• 第3章 Kubernetes集群调度器系统算法库扩充39-56
• 3.1 Kubernetes集群调度器的工作流程简介39-40
• 3.2 Kubernetes集群调度器现有调度算法库框架综述40-41
• 3.3 Kubernetes集群调度器算法扩充41-46
• 3.3.1 Predicates类算法设计41-43
• 3.3.2 Priorities类算法设计43-46
• 3.4 测试与实验结果分析46-56
• 3.4.1 PodFi tsHost算法验证性测试与分析46-47
• 3.4.2 PodFitsHost算法性能测试与对比分析47
• 3.4.3 MatchNodeSelector算法验证性测试与分析47-48
• 3.4.4 MatchNodeSelector算法性能测试与对比分析48-50
• 3.4.5 BalancedResourceAllocationPriority算法验证性测试与分析50-51
• 3.4.6 BalancedResourceAl locationPriority算法性能测试与分析51-53
• 3.4.7 SelectorSpreadigPriority算法验证性测试53-54
• 3.4.8 SelectorSpreadigPriority算法性能测试54-56
• 第4章 抢占式和浮动资源配额的调度器设计与实现56-75
• 4.1 调度单元有限状体机重构56-61
• 4.2 基于优先级分类与抢占式调度的调度器设计与实现61-64
• 4.3 支持资源配额动态调节的调度器设计与实现64-69
• 4.4 测试与实验结果分析69-75
• 4.4.1 抢占式调度验证性测试与分析69-70
• 4.4.2 抢占式调度性能测试与分析70-72
• 4.4.3 资源配额动态调节性能测试与分析72-75
• 第5章 Kubernetes集群调度器高可用方案设计与实现75-83
• 5.1 服务发现和自恢复机制设计与实现75-77
• 5.2 高可用的Kubernetes集群调度器设计与实现77-78
• 5.3 调度器多实例部署实现方案78-80
• 5.4 测试与实验结果对比分析80-83
• 第6章 总结与展望83-85
• 参考文献85-87
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果87-88
• 致谢88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈f ,施伯乐;多版本调度器的分析[J];计算机学报;1990年10期

2 郭建新;李冀;魏明亮;陆桑璐;陈贵海;谢立;;基于簇结构的分层调度器的设计和实现[J];计算机科学;2001年04期

3 高银河;;浪潮天梭8650负载均衡调度器工作原理与配置故障分析[J];科技资讯;2006年14期

4 王重钢,隆克平,龚向阳,程时端;一种增强的速率比例调度器[J];电子学报;2001年07期

5 李奇;樊晓平;;一种时间触发的多任务调度器设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年05期

6 崔翠;彭舰;曹晓阳;郭翔;;融合多集群的ECCSSM分布式调度器研究与设计[J];计算机应用;2009年S1期

7 魏艳艳;孟李林;;高速分组交换网络中调度器的设计[J];计算机技术与发展;2012年01期

8 刘桂波;陈国华;罗大庸;;一类链路调度器的统一随机服务曲线研究[J];有色冶金设计与研究;2011年Z1期

9 闫石;马潮;;时间触发模式下的Protothreads设计应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年01期

10 王克宏,谢树煜,汤志忠;μs16系统的固化特征——二、固化的多任务调度器[J];微电子学与计算机;1985年04期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 刘桂波;陈国华;罗大庸;;一类链路调度器的统一随机服务曲线研究[A];2011第十六届全国自动化技术与应用学术年会专辑[C];2011年

2 叶永凯;董威;舒绍娴;徐小平;;freeRTOS内核的RM调度器的设计与实现[A];第十六届计算机工程与工艺年会暨第二届微处理器技术论坛论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 并行分布处理国家重点实验室 章文嵩 章文卓 吴泉源;可伸缩网络服务的Linux集群[N];计算机世界;2000年

2 中科院计算所软件研究室 李洋;确保Linux环境下文件共享的安全[N];计算机世界;2004年

3 ;IP层次化QoS大有可为[N];计算机世界;2004年

4 吴e

本文编号：319049