Page 22 - 网络电信2019年6月刊上

解 决 方 案

小资源；其二、更有利于Node剩余资源的均衡，均衡的资源分 到所需要的监控信息后存于对应的数据库。
布有助于实现更高的资源利用率。 2. 资源调度流程
本文采用两级调度机制，如图3所示。
三、基于权重自学习的调度策略 图 3 改进的资源调度流程
对于容器资源调度的研究主要有两个方向：
其一、增加评价指标，从而适应物联网、智慧城市等场景
下的调度需求，例如文献 [13,14] 提出一种面向智慧城市容器云的
网络性能感知调度系统，增加了RTT评价指标，在Node过滤阶段
排除RTT不满足需求的Node，文献 [15] 在Mesos调度策略中增加了
容器个数，文献 [16] 考虑物理Node CPU、内存、磁盘、网络带宽
空闲率和已部署的容器应用个数；考虑到评价指标应有效代表
资源的使用情况，且指标的获取不应给系统带来过多开销，本
文选择CPU、内存、带宽、磁盘使用情况作为评价指标。
其二、优化Node优先级评分函数中的权重计算方法，文献
[15] [17,18] [16]
采用层次分析法 计算权重集合。文献 用模糊层次分析
法 [19] 自动建模求解容器应用多维资源权重参数。利用层次分析
法计算权重要求用户掌握应用各类资源的重要程度，但是，很
多用户对于自己的应用需要占用多少资源，每种资源的重要程
度并不清楚，基于以上考虑，本文提出基于Pod运行过程中资源
使用情况自动生成权重，用于Node优先级的计算。在Pod运行过
程中，监测模块将周期性采样该Pod上述4类资源的占用率，求
得监控窗口内每类资源占用率平均值，进而计算全局资源占用
率，根据全局资源占用率，计算每类资源的权重，称为Pod专用
权重。使用同样镜像的所有Pod各类资源权重平均值作为该镜像
的专用权重。
1. 资源利用率采集方案
本文采集三类信息：（1）Node资源总量，对所有Node的各 调度模块维护3类权重集合：（1）Pod专用权重，用于Pod
类资源总量求和得到全局资源总量，进而算出Node的各类资源 扩容时选择最优Node。在测量窗口，统计Pod及其副本占用的
在全局资源中所占份额。（2）Node当前资源利用率，进而求得 各类资源占整个集群资源的比例，即全局占用率，根据各类资
剩余资源比例。（3）Pod资源在当前Node占用的资源份额。 源的全局占用率计算Pod专用权重；（2）镜像专用权重，是使
用该镜像的所有Pod各资源权重的平均值，如果待创建Pod的镜
图 2 资源利用率采集 像有使用记录，则使用镜像专用权重选择最优 Node；（3）
Kubernetes默认权重，即所有资源权重值相等。
调度过程分两个阶段，第一阶段根据用户最小资源需求过
滤掉不满足需求的Node，第二阶段选择权重集合，对候选Node
的各类资源的闲置率加权求和，得到候选Node的优先级。权重
集合选择策略如下：
（1）如果待调度的Pod有专用权重值，则根据Pod专用权重
值、资源剩余情况选择最优Pod；
（2）如果待调度Pod没有专用权重值，但镜像有专用权重
值，则采用镜像专用权重值
采集方案如图2所示，在每个Node中部署监控代理Proxy， （3）其他情况采用Kubernetes的默认权重值，即所有资源
用于采集上述三类信息。Pod资源占用率数据库用于存储每个 权重值相等。
Pod监控窗口内的CPU、内存、带宽、磁盘占用率。Node全局资 3. Node优先级计算方法
源份额数据库用于存储每个Node的资源总量和监控窗口内的资 （1）符号定义
源利用率。采集控制器用于接收资源调度模块的监控指令，对 假设Kubernetes集群中有k台不同规格的Node，
于第（1）（2）类消息，指令中包括Node标识，对于第（3）类 N={1,2,…,k}；每个Node上有m种资源，R={1,2,…,m}，某
消息，指令中包括被监控的Pod标识，采集控制器通过Pod标识 Pod由j个容器构成 P={1,2,…,j}，使用镜像i的所有pod集合为
获取部署该Pod的Node标识，通过Node标识，采集控制器可查询 I={1,2,…,h}。
得到Proxy的IP、端口，进而向Proxy发送监控指令。Proxy采集 （2）Pod p各类资源全局占用率计算方法

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