[发明专利]一种Kubernetes容器平台CPU绑核的方法与装置

说明书

本发明公开了一种Kubernetes容器平台CPU绑核的方法与装置，其中方法包括：基于Kubernetes容器平台的DevicePlugin机制将可用CPU列表上报给Kubelet；创建容器Pod时指定CPU绑核信息，Kubelet根据上报的可用CPU列表和CPU绑核信息分配相应CPU核给容器Pod并记录分配信息；根据分配记录将分配的CPU核写入Linux系统的cpuset中，使容器Pod绑定到分配的CPU核上，从而实现CPU的亲和性绑定。上述方案充分利用了DevicePlugin机制，将可用CPU作为可调度设备资源发布给Kubelet，从而指定CPU核绑定，满足CPU敏感型应用的稳定运行。

技术领域

本发明属于容器平台软件产品技术领域，更具体地，涉及一种Kubernetes容器平台CPU绑核的方法与装置。

背景技术

Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。近年来，基于Kubernetes的容器编排系统已成为事实标准，从传统的IT行业延伸至CT行业，各大企业都积极拥抱容器技术。容器技术降低了IT运维成本，缩短了业务交付周期，同时集成了敏捷开发云、应用管理、弹性伸缩、资源监控、微服务治理等功能的PaaS平台已逐渐成为业务上云的重要承载平台。

随着5G的发展，核心网电信云平台以及边缘计算云平台都正逐步从NFV(NetworkFunctions Virtualization，即网络功能虚拟化)虚拟化云平台演变为容器平台和虚拟机云平台共存的状态。电信应用越来越多的采用云原生的一些代表技术如容器、服务网格等来构建电信网络服务，而电信应用CT网元相对于IT应用来说，CPU敏感型应用较多，对性能及可靠性要求更高，往往需要实现对网元绑定到某个CPU核上运行的场景，以独占CPU资源运行提升网元性能。CPU敏感型应用主要有几种类型，例如对CPU高速缓存未命中敏感、对跨NUMA(Non Uniform Memory Access Architecture，即非统一内存访问架构)插槽的内存访问带来的延迟敏感等。

CPU绑核就是设定配置进程和CPU核的绑定关系，让某进程在指定的CPU核上运行。容器应用绑核虽然会在一定程度上降低整个集群的CPU利用率，但是能够保证业务性能及稳定性。利用CPU的亲和绑定方式，特定任务可以被指定只在某个CPU核上工作，因此减少了线程间不同核间频繁切换，核间线程切换容易导致因cache miss(即缓存未命中)和cachewrite back(即缓存回写)造成的大量性能损失。也可以使用软中断绑定功能isolcpus(CPUisolation，表示Linux进程或线程独占某一或某些CPU的方法)进一步限定某些CPU核不参与Linux系统调度，这样就可使线程独占该核，保证更多cache hit(即缓存命中)的同时，也避免了同一个核内的多任务切换开销。在容器云平台上，当节点上运行了很多CPU密集的Pod时，工作负载可能会迁移到不同的CPU核，对于CPU敏感型应用能够感知CPU缓存亲和性以及调度延迟的影响，可能造成线上业务抖动；其中，Pod是Kubernetes创建或部署容器的基本单位，一个Pod封装一个或多个应用容器。