２０１８．６科学技术创新一９７ 基于Ｋ８ｓ的ＰａａＳ架构及业界典型产品的调研分析 田杨锋王振 （南京邮电大学，江苏南京２１００４６） 摘要：近几年来，云计算取得了飞速的发展 以其服务形式的不同，可以将之划分为ｌａａＳ，ＰａａＳ，ＳａａＳ三层 Ｋｕｂｅｌ‘ｎｅｌｅｓ（Ｋ８ｓ）作 为ＰａａＳ层的典型架构体系，被许多云计算厂家所采用．．Ｋ８ｓ是为生产环境而设计的容器调度管理系统，处处为运行云原生应用而 设计考虑．对于自动伸缩、负载均衡、高可用、滚动升级、服务发现等功能要求有原生支持 随着Ｋ８ｓ系统的不断推广与应用，基于 Ｋ８ｓ系统设计和开发复杂的云原生应用也变得越来越简单 关键词：Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ；云计算；ＰａａＳ，容器 中图分类号：ＴＰ３ｌ１ 文献标识码：Ａ “ 汁算”从提 到现在的十ＪＬｑｍ￣ＩｈＪ ，尤沦是理论基础 还足实践虚川，都取得了极大的进步。根据其服务方式，一般将 Ｊ！Ｊ￣ｌＪ．Ｊ）－为ｌａａＳ（基础设施），ＰａａＳ（平台），ＳａａＳ（软件）．、ｌａａＳ他于 最底 ，ＰａａＳ处于中间层，ＳａａＳ位 ：最Ｊ 文章编号：２０９６—４３９０（２０ｌ８）０６—００９７—０２ Ｋ８ｓ是处于ＰａａＳ 的自动化容器操作开源平台，支持包括 邸署，调度和节点集群问扩展等操作 ．通过足使刚Ｋ８ｓ架构，我 ｆｆｉｅｆ以轻松地解决集群的调度、生命周期和健康状况检查、服 纾发现、监控、认证和容器聚合等问题 １ Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ简介 Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ（Ｋｓｓ）是Ｇｏｏｇｌｅ开源的容器集群管理系统、Ｋ８ｓ以 Ｄｏｔ ｋｅｒ技术为基础，为容器化的应Ｈｊ提供部署运行、资源 度、 服务发现和动态伸缩等一系列功能。相对ｊ：传统的ＰａａＳ 架 卡勾，Ｋ８ｓ具有容器编排、轻量级、开源、弹性伸缩干¨负载均衡等优 势 Ｋ８ｓ的整体框架主要包括ｋｕｔ）ｅｃｆｇ、Ｍａｓｔｅｒ ＡＩ Ｉ Ｓｅｒｖｅｒ、 Ｋｕｔｍｌｅｔ、Ｍｉｎｉｏｎ（Ｈｏｓｔ）１，７，，及Ｐｒｏｘｙ。 图１ Ｋ８ｓ整体架构图 （转下页） 辨率。主要就是通过脉冲压缩的方式开展１ 作． 脉冲压缩就 足 宽脉冲信号接收过程中，通过ｐ 配的滤波器进行脉冲压缩 处理，进而输ｍ载波信号，在保障其州波信号能力的同ｆｔ寸，叮以 通过提升雷达距离分辨力的方式开展 作。 脉冲压缩过程中，首先要获得理想的线性州频信号，任对此 号进行共轭翻转，然后通过Ｆ 傅咀叶变换获得其最终的脉 冲压缩系数。在对获得的理想回波信号进行正交解调。架设其 一｛¨１ ．】 一 ． 一 一 ”一巾Ｉ１］ 、， ’ 厂 丁 ¨ Ｃｈｉｒｐ—Ｚ变换原理图 结束语 本文德Ｊ Ｓｉｎｌｕｌｉｎｋ软件埘甫达信号产生以及处州的过 进 ｒ仿真模拟，通过埘 于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件『１ｌ的ＩＩ 交 坝信 Ｉ】标ｌ在特定的距离中静止，通过对一个脉冲重复周期中的同波 行＿信号进行获取，在进行脉冲压缩处理。刈‘这些ｆｎ］波信号进行ＦＦＴ 号、脉冲压缩模块、Ｃｈｉｒｐ—Ｚ变换的分析 解刮，￣ｉＣ－．Ｊ Ｓｉｎｉｕｌｉｎｋ软 ｌ ，擦（）ｚ 傅ｑ 叶变换，其获得的结果与脉冲压缩系统相乘，在通过ＩＦ｝ 件可以快速的构建模 ，基于『１己的实际需求搭迎卡｝傅 叶反变换就町以获得最终的信号经过脉冲压缩数据。 ２．３ Ｃｈｉｐ—Ｚ变换 ｒ简单便ｌ丁理解．Ｌ【土町以 后期基丁ｒ｛己的实际需求刈Ｊｔ：ｊＬｔ－ 修 改；这样自‘效的缩短了整个产品开发的周期，往一定 笨低 在以往的Ｆ丌运算中只能对主频频率的大概位置进行粗 了开发的成本；通过研究丌Ｊ‘以发现，适当的增强Ｆ¨的运算点 ｒＩ，一Ｚ变换， ｌ入到 略分析，然后通过Ｆ盯傅里叶变换的 式就叮以提升其精准 数，加强对巾频信号的脉冲 缩处理，将Ｃｈｉ丫ｒ傅里叶变换之ｌ１１．口ｆ以何效的提升甫达信号处Ｊ￣！ｌｌｌ＇（Ｊ梢准发， 度，但是运输的点数提升也增强了Ｊ 整体的Ｔ 作量，这样给理 ＦＦ想数据的精准分析以及获得带来了一定的影响。基于傅里叶变 可以在根本上增强甫达的分辨能力 参考文献 换的基础之上进行Ｃｈｉｒｐ—Ｚ变换处理，町以精准的算出主频频 率的主要位置，ＦＦＴ在取样过程中蜓要 整个单位中进行平面 『１１车俐，白云浩，蒋留兵．小型高精度防撞雷达信号处理系统实现 取样，而Ｃｈｉｒｐ—Ｚ变换在取样过程【ｆＩ主要就是 单位圆上的等 ｌＪ１．现代雷达，２０１６，３８（７）：３２—３５． ２１殷俊丽，丁康利，郝鹏飞．基于ＭＡＴＬＡＢ的雷达信号处理仿真 间隔时问中进行采样，是一种优化 ，正交解调信号是一种 『模拟量，必须要将此模拟量进行数 信号的转换， ‘可以进行 ｌＪＪ．电子技术与软件工程，２０１７（１８）：ｌ０３． ３ｌ景志，杨立永，张国兵．通用化雷达信号处理系统的参数化仿真 傅 叶汁算， 整个过程巾必须要通过Ａ／１）数模转换 开展作 ｆ、 其具体的Ｃｈｉｒｐ—Ｚ变换原理图如下 设计研究ＩＪ１．舰船电子工程，２０１６（２）：７４—７７． 一９８一科学技术创新２０１８．６ ２ Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ核心概念 ２．１ Ｎｏｄｅ 制等相关模块的安全机制。位于Ｋ８ｓ集群内时可以直接使用 Ｋｕｂｅｒｅｔｌ命令管理集群。 ４业界典型产品的调研分析 ４．１ ＯｐｅｎＳｈｉｆｔ Ｎｏｄｅ是集群中的工作节点，运行真正的应用程序， 同时Ｎｏｄｅ也是集群的操作单元，Ｐｏｄ运行于Ｎｏｄｅ上。 ２．２ Ｐｏｄ ＯｐｅｎＳｈｉｆｔ是红帽基于Ｋ８ｓ和Ｄｏｃｋｅｒ开发的容器平台。自由 测试和运行他 Ｐｏｄ是Ｋ８ｓ集群进行创建、调度和管理的最小单位，运行于 和开放源码的云计算平台使开发人员能够创建、Ｎｏｄｅ节点上，是多个相关容器的组合。同一Ｐｏｄ内的容器运行 们的应用程序，并且可以把它们部署到云中。ＯｐｅｎＳｈｉ１支持多 ｆ于同一宿主机，使用相同的网络标识（命名空间、ＩＰ地址等），可 种编程语言和框架，此外还提供了多种集成开发工具。 如图２所示，ＯｐｅｎＳｈｉｆｔ要成为一个完整的数字化平台需要 使用ｌｏｃａｌｈｏｓｔ互相通信。 ２＿３ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ 依赖于代码库和持续集成服务两个外部系统，事实上这两个外 Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＲＣ）用来管理Ｐｏｄ的副本。当集群中 部服务也可以运行在ＯｐｅｎＳｈｉｆｔ里面。右边的灰色矩形是Ｏｐｅｎ— 副本的数量少于指定数量时，ＲＣ会启动一定数量的容器，保证 Ｓｈｉｔ的主要架构，其上层是路由模块，用于ＤＮＳ解析和转发，ｆ 数量不变；反之，则会停止多余的容器。ＲＣ是Ｋ８ｓ实现动态扩 确保用户可以调用ＯｐｅｎＳｈｉｆｔ集群中的服务。红色部分是运行在 Ｒｅｄ Ｈａｔ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｌｉｎｕｘ系统上的Ｋ８ｓ集群，侧面是外部存储 容、弹性伸缩和滚动升级的核心。 ２．４ Ｓｅｒｖｉｃｅ 服务。由于集群里计算单元的浮动性，所以通常Ｋ８ｓ集群只提 Ｓｅｒｖｉｃｅ定义了Ｐｏｄ的逻辑集合和访问该集合的策略，是真 供计算能力，数据的持久化需要依赖于其他云服务商的存储服 实服务的抽象。Ｓｅｒｖｉｃｅ提供了一个统一的服务代理、访问人口 务。最下层同样也是由其他云服务商提供的基础设施服务。 和发现机制，方便了用户的使用。 ２．５ Ｖｏｌｕｍｅ 日凰囝一一 一 曰昼 Ｖｏｌｕｍｅ是Ｐｏｄ中能够被多个容器访问的共享目录。Ｋ８ｓ集 群中的存储卷跟Ｄｏｃｋｅｒ的存储卷有些类似，不同的是Ｋ８ｓ存储 卷的作用域和生命周期是一个Ｐｏｄ。每个Ｐｏｄ中的存储卷由所 有容器共享。Ｋ８ｓ支持许多存储卷类型，包括公有云平台的存 储、分布式存储以及主机本地目录存储等。 ２．６ Ｌａｂｅｌ 团团囝 国 国 团团团 ■ｖ●强ｕ ｍ Ｌａｂｅｌ是一系列的键值对，是ＲＣ和Ｓｅｒｖｉｃｅ运行的基础，二 者通过Ｌａｂｅｌ来进行关联Ｎｏｄｅ上运行的Ｐｏｄ，Ｋ８ｓ集群中ＡＰＩ 对象通过Ｌａｂｅｌ标识。 ３ Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ总体架构 Ｋ８ｓ架构集群由一个Ｍａｓｔｅｒ节点和一群工作节点Ｎｏｄｅ组 ４．２时速云 曲 ．．．”‘ｃ＾Ｌ 怖玲 ｒＵ＾Ｌ Ｈｗ■Ｈ ◇ ＰＵｌｔＫ 图２ ＯｐｅｎＳｈｉｆｔ框架图 成。Ｍａｓｔｅｒ节点上运行着由ｅｔｃｄ、ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ、Ｃｏｎｔｏｒｌｌｅｒ Ｍａｎａｇｅｒ、 时速云是首个基于Ｋ８ｓ且支持私有部署的企业级容器云管 Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ组成的一组集群管理相关的进程。其中后三个组件是 理平台。时速云将容器化应用作为最终的交付标准，为用户提 Ｋ８ｓ的总控中心，实现了整个集群的资源管理、弹性伸缩、Ｐｏｄ调 供了一个快速构建、集成、部署、运行容器化应用的平台，帮助用 度、系统监控和纠错等管理功能。每个Ｎｏｄｅ上运行Ｋｕｂｅｌｅｔ、 户提高应用开发效率，降低成本。 时速云较之其他云服务商具有弹性分布式的容器服务、分 ＰｒｏｘＹ、Ｄｏｃｋｅｒ ｄａｅｍｏｎ三个组件，负责管理本节点上的Ｐｏｄ的生 命周期和服务代理等。 布式镜像构建与发布以及灵活、高性能的容器主机管理等优 Ｋ８ｓ通过Ｋｕｂｅｃｔｌ发起ＲＣ创建请求，由ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ将请求 势。 写入ｅｔｃｄ中，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｍａｎａｇｅｒ根据ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ的监听资源变 化的接口获知该ＲＣ事件并分析，若此时集群中没有对应的Ｐｏｄ 实例，则根据ＲＣ里的Ｐｏｄ模板定义生成一个Ｐｏｄ对象，然后， Ｄｏｃｋｅｒ和Ｋ８ｓ的容器服务。迄今为止，蜂巢已经为国内多家企 Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ发现该事件并迅速执行相应的调度流程，为该Ｐｏｄ选 业提供了稳定高效的云计算服务。 ４．３网易蜂巢 网易蜂巢提供稳定、安全易用的云服务器服务．以及基于 网易蜂巢将ＩａａＳ平台和容器平台深度结合，充分的利用了 ａａＳ平台高性能的网络、存储服务和容器平台优异的ＣＰＵ隔 在Ｎｏｄｅ上的Ｋｕｂｅｌｅｔ进程通过ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ检测到这个Ｐｏｄ，启 Ｉ动并管理该Ｐｏｄ。 离、内存隔离、应用隔离等优点。对于公有云平台的安全性，蜂 定宿主Ｎｏｄｅ，接着ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ将结果写入到ｅｔｅｄ中。随后，运行 接着，Ｋｕｂｅｃｔｌ通过该Ｐｏｄ的Ｓｅｒｖｉｃｅ的提交新的映射创建 巢采用不同用户不共享主机、不共享虚拟机的策略，实现了较好 请求，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｍａｎａｇｅｒ使用Ｌａｂｅｌ查询相关Ｐｏｄ实例，生成 的隔离性。蜂巢得益于高性能的基础硬件设备，实现了全万兆 Ｅｎｄｐｏｉｎｔｓ信息，ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ将信息写入ｅｔｅｄ中。然后Ｐｒｏｘｙ进程 互联、全ＳＳＤ存储。 借助ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ查询监听Ｓｅｒｖｉｃｅ对象与其对应的Ｅｎｄｐｏｉｎｔｓ信 息，实现软件方式的负载均衡和流量转发。 客户端使用Ｋｕｂｅｃｔｌ Ｐｒｏｘｙ或Ｋｕｂｅｅｔｌ命令行工具访问Ｋ８ｓ 系统。位于集群外部的客户端可以使用Ｋｕｂｅｒｎｅｔｅｓ Ｐｒｏｘｙ来访 问ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ，ＡＰＩ Ｓｅｒｖｅｒ内部有一套包括认证、授权和准入控
