Docker容器性能监视系统的设计与实现

发布时间：2020-07-12 06:05

【摘要】：Docker容器的问世,为广大软件开发人员以及IT服务厂商提供了一个有效的解决方案,消除了因为软件依赖复杂、环境不一致所造成的应用部署与迁移的困难。因而,Docker在出现后便得到了快速的发展和广泛的应用。在Docker的使用中,对容器性能数据进行监视是必不可少的需求,这对了解容器运行状况、及时发现运行中出现的问题有着重要的作用。容器与主机或传统的虚拟化技术存在差异,所以不能将旧有的工具直接应用到容器性能监视中,而需要开发一套容器专用的监视系统。在对已有的主机、虚拟机以及容器性能监视方案的研究基础上,设计实现了可以应用在分布式容器环境中的容器性能监视系统。设计中权衡了实时性与灵活性,综合使用推拉两种方式获取各个节点中的容器性能数据。性能数据通过gRPC传输,以减少对集群网络带宽的占用。利用获得的性能数据,系统可实现异常的判断与推送。系统提供了Web界面与RESTful API以便于用户使用。系统由独立的系统管理、异常推送、数据采集和监视代理等服务组成。服务间通过etcd实现协调,同时在系统管理服务中使用了一致性哈希算法为数据采集服务动态的分配监视代理作为数据拉取对象,使系统具备了一定的横向拓展能力。经测试,通过系统能够查看到各设备节点的基本信息以及性能数据,系统在数据采集服务和监视代理数目变动时可以重新调整任务分配,系统能够正确判断异常,而且监视代理具有较低的资源开销。测试表明系统达到了设计目标,可为分布式环境下Docker容器性能监视系统的开发提供一定的参考。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52
【图文】：

虚拟机,容器,虚拟化

2 关键技术研究本章将介绍在系统实现过程中所会用到的关键技术。包括对系统数据采集容器技术的介绍，对运行数据的采集方法的介绍以及与系统的分布式组件间通信相关的技术的介绍。1 容器虚拟化技术容器虚拟化概念的提出可以追溯到 1992 年，是相比于传统虚拟机虚拟化为轻量的虚拟化技术[36]。传统虚拟化技术使用虚拟机监视器实现硬件资源，而容器虚拟化技术则是把操作系统划分为多个独立的用户空间，使容器进运行在隔离的操作系统环境中，实现操作系统的抽象，如图 2-1。因此，容化技术又常被称为操作系统级的虚拟化。

用例图,用例图,性能监视

华中科技大学硕士学位论文（3）可拓展云计算服务的特点是灵活，用户随时可以根据自己的需要申请一个新的容器，也可以任意撤销一个已有资源。系统要能捕捉到这些平台资源的变化，及时据反映到管理界面上。另外，在服务器集群中还常常会根据集群资源的整体负增减物理设备，所以系统要具备一定的性能伸缩弹性，以满足变化的性能监视。.1.4 系统用例分析Docker 容器性能监视系统的用户可以分为两类：系统管理人员和普通用户。用例如图 3-1 所示。

系统架构

图 3-2 系统架构图系统架构图中，系统被进一步细分为几个组成部分，说明如下：1）Web 界面：用户可以通过 Web 界面访问系统，执行数据查询、系。2）系统管理模块：负责对用户或外部系统提供系统的访问接口 API，管理系统各模块的工作。3）分布式协调服务：用于实现监视代理、数据采集模块的信息注册并作为各个系统组件配置信息的集中存储中心。4）数据采集：负责从监视代理拉取数据并判断数据是否异常。可以载情况，调整采集服务运行的数量。5）异常推送：收到异常推送任务时，以邮件或其他方式向管理员发信息。

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