【摘要】：云計(jì)算已經(jīng)成為當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域中最重要的概念,它以獨(dú)特的按需付費(fèi)模式改變了整個(gè)IT行業(yè)。云計(jì)算代表著計(jì)算和數(shù)據(jù)資源日益遷移到互聯(lián)網(wǎng)上去的一個(gè)趨勢(shì),提供了新的IT基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)服務(wù),順應(yīng)了當(dāng)前全球范圍內(nèi)整合計(jì)算資源和服務(wù)能力的需求,為高效、可擴(kuò)展和易用的軟件開(kāi)發(fā)和使用提供了支持和保障。隨著容器技術(shù)的興起,Docker憑借其輕量級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)化,迅速成為了云平臺(tái)的基礎(chǔ)解決方案,同時(shí)也促進(jìn)了云平臺(tái)的飛速發(fā)展。如何更加高效地利用云平臺(tái)資源成為一個(gè)重要的問(wèn)題。由于任務(wù)的多樣性和不確定性,資源需求也在不斷變化。想要根據(jù)客戶需求動(dòng)態(tài)管理和提供資源,同時(shí)保證服務(wù)質(zhì)量,就需要一種高效的資源調(diào)度機(jī)制。為了提高容器集群的資源利用效率,本文提出了一種基于Docker的容器集群調(diào)度機(jī)制。本文首先對(duì)云計(jì)算與Docker容器技術(shù)進(jìn)行了研究,確定了以Docker作為集群的基礎(chǔ)解決方案,然后對(duì)集群調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行建模,提出一種基于圖的流網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法,并引入公平策略和搶占式調(diào)度,接著提出一種基于Docker的容器集群資源分配架構(gòu),并根據(jù)架構(gòu)提出一種可擴(kuò)展的資源分配算法。隨后,本文設(shè)計(jì)了一種基于Docker的容器集群調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了容器集群的高效調(diào)度機(jī)制,最后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文提出的調(diào)度機(jī)制能有效提高容器集群服務(wù)質(zhì)量,并有著良好的資源利用效率。
【圖文】：

套能夠隨處運(yùn)行的自容納單元。此外，容器與虛擬機(jī)還擺脫了對(duì)物理硬件的需求，允許逡逑我們更為高效地使用計(jì)算資源，從而提升能源效率與成本效益。容器和虛擬機(jī)之間的主逡逑要區(qū)別在于虛擬化層的位置和操作系統(tǒng)資源的使用方式，如圖２－１所示。逡逑虛擬機(jī)會(huì)將虛擬硬件、內(nèi)核（即操作系統(tǒng)）以及用戶空間打包在新虛擬機(jī)當(dāng)中，虛逡逑擬機(jī)能夠利用“虛擬機(jī)管理程序”運(yùn)行在物理設(shè)備之上。虛擬機(jī)依賴于ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ，其通逡逑常被安裝在系統(tǒng)硬件之上，這導(dǎo)致ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ在某些方面被認(rèn)為是一種操作系統(tǒng)。一旦逡逑ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ安裝完成，就可以從系統(tǒng)可用計(jì)算資源當(dāng)中分配虛擬機(jī)實(shí)例了，每臺(tái)虛擬機(jī)逡逑都能夠獲得唯一的操作系統(tǒng)和負(fù)載（應(yīng)用程序）。簡(jiǎn)言之，虛擬機(jī)先需要虛擬一個(gè)物理環(huán)逡逑境，然后構(gòu)建一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，再搭建一層Ｒｕｎｔｉｍｅ，然后供應(yīng)用程序運(yùn)行。逡逑對(duì)于容器環(huán)境來(lái)說(shuō)，不需要安裝主機(jī)操作系統(tǒng)，直接將容器層（比如ＬＸＣ或逡逑ｌｉｂｃｏｎｔａｉｎｅｒ）安裝在主機(jī)操作系統(tǒng)（通常是Ｌｉｎｕｘ變種）之上。在安裝完容器層之后

逑ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ和Ｈａｄｏｏｐ邋１．０中的ＪｏｂＴｒａｃｋｅｒ，調(diào)度進(jìn)程將任務(wù)分配給物理機(jī)。中央式架逡逑構(gòu)工作方式如圖２－４所示，圖中下方的一個(gè)方塊代表一臺(tái)物理機(jī)，一個(gè)圓圈代表一個(gè)任逡逑務(wù)，圓圈的不同顏色對(duì)應(yīng)不同的工作負(fù)載（如Ｗｅｂ服務(wù)、批處理任務(wù)等）。所有的工作逡逑都由同一個(gè)中央調(diào)度器處理，所有的任務(wù)都遵循相同的調(diào)度策略運(yùn)行。逡逑目前，容器集群中大多運(yùn)行著多種不同的應(yīng)用程序，由于所有任務(wù)都由唯一的調(diào)度逡逑器處理，處理這種異構(gòu)工作負(fù)載對(duì)調(diào)度器的要求很高。不同應(yīng)用程序?qū)τ诩嘿Y源的偏逡逑好不同，為了滿足這些應(yīng)用程序的需求，需要調(diào)度器開(kāi)發(fā)針對(duì)性的調(diào)度策略；同時(shí)，單逡逑個(gè)調(diào)度器使得任務(wù)調(diào)度順序的處理成為一個(gè)問(wèn)題，調(diào)度程序如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)十分逡逑容易導(dǎo)致等待隊(duì)列中的任務(wù)積壓。異構(gòu)負(fù)載的需求和自身工作方式的限制使得中央式架逡逑構(gòu)的調(diào)度程序往往比較復(fù)雜，不過(guò)中央式調(diào)度器依然依靠自身架構(gòu)穩(wěn)定，，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)逡逑勢(shì)得到了業(yè)界的青睞。逡逑９邋？邋？邋？邋？逡逑ｆ—邐邋＼逡逑Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ逡逑＼邐邐邐＾逡逑□ｆａＨ逡逑圖２－４中央式架構(gòu)逡逑２３２兩層式架構(gòu)逡逑針對(duì)不同應(yīng)用程序期望調(diào)度器以不同方式進(jìn)行處理任務(wù)的需求
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP393.09

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本文編號(hào)：2621659