[发明专利]一种面向高机动环境的容器集群动态构建方法

权利要求书

1.一种面向高机动环境的容器集群动态构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

容器部署服务器启动时，根据网络中邻近服务器连接情况动态构建容器集群，或独自构建单机集群、或加入多机集群，同时划分容器集群中角色为管理节点、管理接替节点和工作节点，并按照角色加载相应的集群管理控制模块组；

容器部署服务器开始工作后，根据网络中邻近服务器连接变化，以及通过集群中各角色间管理控制模块组的协作配合实现容器集群的动态调整，或加入新的服务器节点，或加入组合多机集群，或退出服务器节点重构为新的单机集群或多机集群；

所述容器是指镜像运行时的能够被创建、启动、停止、删除、暂停的软件实体，其中镜像是一个文件系统，包括容器运行所需的所有内容；

所述网络是指容器部署服务器所属机动平台的内网络和际网络构成的网络，其中内网络以有线方式连接，际网络以无线方式连接且遵循IP通信标准；

所述工作节点是容器集群中仅能被分配任务执行的服务节点，工作节点设置对应加载的集群管理控制模块组包括节点状态报告监听模块，所述节点状态报告监听模块用于实时向容器集群管理节点上报本机工作状态并接收管理节点应答；

所述管理节点除具备工作节点的功能外还具备容器集群的总控调度能力，管理节点设置对应加载的集群管理控制模块组包括集群节点组成管理模块、集群节点状态监视模块、集群扩展认证模块和邻近集群搜索模块，其中，所述集群节点组成管理模块用于管理容器集群的集群节点组成列表，集群节点组成列表包括所有节点的IP地址和角色信息；

所述集群节点状态监视模块，用于实时收集容器集群中所有工作节点的工作状态；

所述集群扩展认证模块，用于监听认证容器集群新节点入网和其它容器集群并网；

所述邻近集群搜索模块，用于实时搜索网络中邻近其它容器集群；

所述管理接替节点为工作节点，但能够在容器集群中管理节点失能失联后直接变为新集群的管理节点，管理接替节点设置对应加载的集群管理控制模块组包括：作为工作节点所需的节点状态报告监听模块和集群节点组成备份交接模块，

所述集群节点组成备份交接模块用于接收记录容器集群管理节点下发的集群组成所有节点信息和集群管理节点过渡交接；

所述容器部署服务器启动时，根据网络中邻近服务器连接情况动态构建容器集群，或独自构建单机集群、或加入多机集群，同时划分容器集群中角色为管理节点、管理接替节点和工作节点，并按照角色加载相应的集群管理控制模块组，具体包括：

步骤a1，网络邻近环境检测时间范围T_smax内，本机服务器在时序t_s上定时向邻近发送节点入网申请，直至接收到邻近容器集群管理节点集群扩展认证模块的入网许可或t_s≥T_smax：接收到入网许可时表明本机服务器节点已通过认证并作为工作节点角色加入邻近集群的集群节点组成列表构成新的多机集群，此时设置本机服务器为工作节点角色；否则，本机服务器独自构建为单机集群并设置为管理节点角色；

步骤a2，如果本机服务器加入的容器集群原来是单机集群的：新构建容器集群的管理节点通过集群节点组成管理模块更改新入网节点的角色为管理接替节点，同时将集群节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；

步骤a3，新构建容器集群的管理节点将集群节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的集群节点组成备份交接模块接收备份存储集群节点组成列表的信息；

所述容器部署服务器开始工作后，根据网络中邻近服务器连接变化，以及通过集群中各角色间管理控制模块组的协作配合实现容器集群的动态调整，或加入新的服务器节点，或加入组合多机集群，或退出服务器节点重构为新的单机集群或多机集群，具体包括：

步骤b1，监听认证发现网络中邻近存在未入网的服务器节点时，容器集群加入新的节点；

步骤b2，搜索认证发现网络中邻近存在其它容器集群时，根据预设策略，其中一方容器集群选择加入合并到另一方容器集群，组合构建新的集群；

步骤b3，状态监视发现容器集群中有节点退出时，重构为新的集群；

步骤b1包括：

步骤b1-1，容器集群管理节点的集群扩展认证模块通过网络监听外部的服务器节点入网申请，监听到节点入网申请时验证其申请附带的系统验证码；

步骤b1-2，系统验证码认证通过后，将入网申请节点作为工作节点角色新增到集群节点组成列表并记录所述入网申请节点的IP地址和角色信息，同时回复入网许可给入网申请节点，入网申请节点接收到入网许可时设置自身为工作节点角色；

步骤b1-3，如果未加入节点前的容器集群原来为单机集群的：新构建容器集群的管理节点通过集群节点组成管理模块更改新入网节点的角色为管理接替节点，同时将集群节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；

步骤b1-4，新构建容器集群的管理节点将集群节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的集群节点组成备份交接模块接收备份存储集群节点组成列表的信息；

步骤b2包括：

步骤b2-1，容器集群管理节点的邻近集群搜索模块定时询问网络中邻近是否有其它容器集群，收到应答时提交给集群扩展认证模块验证其它容器集群应答附带的系统验证码；

步骤b2-2，系统验证码认证通过后，开始容器集群合并，并根据如下公式计算得知集群合并关系：

其中，N_a、N_b分别表示容器集群A组成的节点数量和集群B组成的节点数量；I_a、I_b分别表示容器集群A管理节点的IP地址表征数值和集群B管理节点的IP地址表征数值；G_s＝1表示本集群是合并方，G_s＝0表示本集群是被合并方；

步骤b2-3，集群合并关系确定后，被合并方容器集群管理节点从集群节点组成管理模块获取集群节点组成列表，并将集群节点组成列表信息发送给合并方容器集群管理节点的邻近集群搜索模块；

步骤b2-4，合并方容器集群管理节点收到被合并方容器集群的集群节点组成列表时，将被合并方所有节点均作为工作节点角色交由集群节点组成管理模块进行集群节点组成列表合并，如果合并前的容器集群都为单机集群的，更改被合并方的原管理节点的角色为管理接替节点，同时将集群节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；

步骤b2-5，新构建容器集群的管理节点将集群节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的集群节点组成备份交接模块接收备份存储集群节点组成列表的信息；

步骤b3包括：

步骤b3-1，容器集群所有工作节点定时向管理节点的集群节点状态监视模块上报本机工作状态，并相应接收管理节点的应答；

步骤b3-2，管理节点接收到任意工作节点工作状态异常或超时收不到任意工作节点的工作状态时，表明对应的工作节点退出容器集群；管理接替节点超时收不到管理节点的应答时，表明管理节点退出容器集群；

步骤b3-3，容器集群中非管理接替的工作节点退出时，删除已退出的非管理接替的工作节点以重构为新的集群；

步骤b3-4，容器集群中管理接替节点退出时，删除已退出的管理接替节点并更换管理接替节点以重构为新的集群；

步骤b3-5，容器集群中管理节点退出时，替换管理节点以重构为新的集群；

其中，步骤b3-3包括：

步骤b3-3-1，容器集群管理节点通过集群节点组成管理模块从集群节点组成列表中删除已退出的非管理接替的工作节点；

步骤b3-3-2，集群节点组成管理模块将修改后的集群节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的集群节点组成备份交接模块接收备份存储集群节点组成列表的信息；

步骤b3-4包括：

步骤b3-4-1，容器集群管理节点通过集群节点组成管理模块从集群节点组成列表中删除已退出的管理接替节点；

步骤b3-4-2，根据如下预设策略管理接替节点选择计算公式计算得知集群新的管理接替节点：

其中，N表示容器集群中的工作节点数量；Rand(1,N)表示从集群节点组成列表的所有工作节点随机选取一个；P_s表示选择的管理接替节点在所有工作节点中的位置编号，P_s＝0表示本集群无管理接替节点；

步骤b3-4-3，集群新的管理接替节点确定后：更改集群节点组成列表中对应节点的角色为管理接替节点，同时将集群节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；将集群节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的集群节点组成备份交接模块接收备份存储集群节点组成列表的信息；

步骤b3-5包括：

步骤b3-5-1，容器集群管理接替节点更改设置自身为管理节点角色，通过集群节点组成备份交接模块向原集群的所有非管理接替的工作节点发送管理节点接替通知；

步骤b3-5-2，所有非管理接替的工作节点收到管理节点接替通知后，经确认是节点状态报告监听模块记录的原管理接替节点时，向现管理节点的集群节点组成备份交接模块回复收讫确认；

步骤b3-5-3，管理节点依次收到所有工作节点的收讫确认后，将相应节点作为工作节点角色新增到集群节点组成列表并记录节点的IP地址和角色信息；

步骤b3-5-4，根据步骤b3-4-2中的预设策略管理接替节点选择计算公式计算得知集群新的管理接替节点后：更改集群节点组成列表中对应节点的角色为管理接替节点，同时将集群节点组成列表中的管理节点和管理接替节点信息下发所有工作节点，由所有工作节点的节点状态报告监听模块接收更新本节点记录的管理节点和管理接替节点信息，其中匹配到管理接替节点IP地址的工作节点将自身角色更改设置为管理接替节点角色；之后，将集群节点组成列表下发管理接替节点，由管理接替节点的集群节点组成备份交接模块接收备份存储集群节点组成列表的信息。