[发明专利]一种自适应的容器组网方法

摘要

本发明公开了一种自适应的容器组网方法，目的是提供一种能根据用户的实际业务需求自适应地生成组网方案配置的方法。技术方案是：先搭建由自适应容器组网控制器、组网组件、候选组网方案配置集合组成的自适应容器组网系统；可视化界面根据用户组网需求生成需求配置文件；组网方案选择部件根据需求配置文件从候选组网方案配置集合中选择出最优的组网方案配置；组网部署控制部件按最优组网方案配置在最优组网方案配置文件中读取组网部署配置，生成组网部署命令；组网组件执行组网部署命令以部署容器网络。采用本发明只需要提供组网需求就能够自动选择组网组件，自动得到组网参数，并自动分发到各主机执行，提高了容器网络部署效率。

主权项

1.一种自适应的容器组网方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，搭建自适应容器组网系统，自适应容器组网系统由自适应容器组网控制器、组网组件、候选组网方案配置集合组成；自适用容器组网控制器是一个软件模块，由可视化界面、组网方案选择部件、组网部署控制部件三个部分组成；可视化界面与组网方案选择部件、组网部署控制部件相连，它收集用户组网需求和附加组网参数，根据用户组网需求生成需求配置文件，将需求配置文件发送给组网方案选择部件，当从组网部署控制部件收到初步组网部署命令时向用户反馈初步组网部署命令并将确认信息和附加组网参数发送给组网部署控制部件；组网方案选择部件与可视化界面、组网部署控制部件、候选组网方案配置集合相连，它根据需求配置文件从候选组网方案配置集合中选择最符合用户需求的候选组网方案配置即最优组网方案配置，将最优组网方案配置发送给组网部署控制部件；组网部署控制部件与可视化界面、组网方案选择部件、候选组网方案配置集合、组网组件相连，从组网方案选择部件接收最优组网方案配置，从候选组网方案配置集合读取最优组网方案配置对应的组网方案配置文件，并根据从可视化界面接收的附加组网参数生成组网部署命令，向组网组件下发组网部署命令以进行容器网络部署；组网组件与组网部署控制部件相连，提供各种模式的组网功能，实现具体的容器组网；组网组件包括基于docker Overlay组网组件、Flannel组网组件、calico组网组件、macvlan组件，以及一个记录全局信息的数据库；组网组件在物理部署上分为管理主机部分和容器运行主机部分，管理主机部分负责数据记录等全局的组网执行处理；容器运行主机部分也称为组网控制代理，负责每个容器运行主机上的组网执行处理；候选组网方案配置集合与组网方案选择部件、组网部署控制部件相连，是配置文件的集合，每一个配置文件对应一个候选组网方案配置；配置文件包括两个部分：组网部署配置和需求满足性评分配置；组网部署配置指定采用哪个组网组件提供的组网功能，以及需要传入的固定组网参数；组网部署配置包括可供选择的组网组件和组网组件下的固定参数两个部分；组网组件下的固定参数是指同一组网组件下，不同取值对组网方案满足用户需求的情况会产生极大影响的一些特定参数；每一个组网组件和该组网组件下的一种固定参数组成一个组网部署配置；需求满足性评分配置采用评分的方式，定义当前配置文件中的组网部署配置对各种需求项的满足情况；需求项是指用户对容器网络的具体业务需求；需求满足性评分配置指明当前组网方案对各种潜在需求项的满足能力，针对每一个需求项提供一个需求满足性配置条目；需求满足性评分配置为一个列表，每个列表条目由一个需求项和组网部署配置对该需求项的满足情况评分组成；根据需求项的类型不同，评分分为两个情况：第一类需求项指要么能满足要么不能满足的需求项，评分取值为true，false，表明是否能够满足需求；第二类需求项指或多或少能满足但存在质量差别的需求项，取值为0到10，表明对需求的满足质量；第二步，可视化界面接收用户组网需求；用户组网需求由多个需求项权重条目构成；需求项权重条目包括需求项和权重值两个域；需求项与需求满足性评分配置中的需求项相同；权重值指明对相应需求项的依赖情况；需求权重值根据需求项的类型不同分为两种情况：第一类需求项，权重取值为true，false，表明是否有需求；第二类需求项，取值为0到10，表明对该需求项的依赖程度；可视化页面根据用户组网需求生成需求配置文件，需求配置文件的内容为一个列表、每个列表条目包含一个需求项以及针对该需求项的需求权重值；然后将需求配置文件发送给组网方案选择部件；第三步，组网方案选择部件根据需求配置文件从候选组网方案配置集合中选择出候选组网方案配置子集，方法为：利用需求配置文件中权重取值为true的需求项，在候选组网方案配置集合中选取相应需求项的需求满足性评分配置全部为true的候选组网方案配置文件，将这些配置文件放到候选组网方案配置子集S中，S内含N个组网方案配置文件，且这N个组网方案配置文件的与需求配置文件相应需求项的需求满足性评分配置全部为true；第四步，组网方案选择部件在候选组网方案配置子集中选出最优的组网方案配置，方法为：对于第二类需求项，从需求配置文件中读取所有第二类需求项的需求权重值，组成向量X；然后读取候选组网方案配置子集每个配置文件中相应需求项的需求满足性评分，组成向量Y_k，最后把两种向量相乘，取得最大结果值的组网方案配置即为最优的组网方案配置，将最优组网方案配置发送给组网部署控制部件；第五步，组网部署控制部件按最优组网方案配置在最优组网方案配置文件中读取组网部署配置，结合可视化界面从用户接收的附加组网参数，生成组网部署命令，将组网部署命令发送给组网组件；方法是：5.1 组网部署控制部件利用最优组网方案配置文件的组网部署配置部分，生成初步组网部署命令，命令格式为{create network组网组件名[固定组网参数1[固定组网参数2…]]}，其中“create network”是固定前缀；“组网组件名”即配置文件中配置的组网组件，指明最终提供组网功能的组网组件；“[固定组网参数1[固定组网参数2…]”即配置文件中配置的固定参数，是一个字符串，该字符串中包含0到多个参数，指明部署时传给组网组件的命令参数；网络部署控制部件将从配置文件中读取的对应项拼接到组网部署命令中即成为固定组网参数；5.2 组网部署控制部件将初步组网部署命令发送到可视化界面，供用户确认；5.3：可视化界面将用户确认信息和附加组网参数发送给组网部署控制部件，附加组网参数是由用户输入并被组网组件支持的特殊参数；5.4：组网部署控制部件将初步组网部署命令，以及附加组网参数进行整合，得到最终的组网部署命令，命令格式为：{create network组网组件名[固定组网参数1[固定组网参数2…]][附加组网参数1[附加组网参数2…]]}；其中“[附加组网参数1[附加组网参数2…]]”是用户输入的附加参数字符串；5.5：组网部署控制部件将最终的组网部署命令下发到组网组件；第六步，组网组件执行组网部署命令以部署容器网络，方法是：组网组件的管理主机部分根据组网部署命令中提取组网参数，并结合组件预设的默认参数在数据库中登记详细网络参数信息，然后将新部署网络的消息通知到不同组网组件的容器运行主机部分即组网控制代理，根据组网组件名选择calico、macvlan、Flannel、Overlay中的一种执行不同的处理：若组网部署命令中组网组件名为calico，则calico的组网控制代理监听容器运行时推送的网络信号，在容器加入网络时为容器添加路由；若固定组网参数为“‑‑IPIP＝true”则添加IPIP封装隧道；若固定参数为""则不添加IPIP隧道；若存在附加组网参数，则根据附加组网参数进一步明确网络的地址池、最大传输单元、是否允许其它虚拟网络连接；若组网部署命令中组网组件名为macvlan，则macvlan的组网控制代理调用系统内核的macvlan模块创建网卡子接口，若固定组网参数为"‑‑mode＝bridge"则采用bridge模式，同主机中容可以直接通信，数据包不会发到主机外；若固定参数为"‑‑mode＝hairpin"则采用hairpin模式，所有的容器间通信都通过主机外的接入交换机转发；若存在附加组网参数，则按附加组网参数进一步明确网络的网段、地址范围、网关；若组网部署命令中组网组件名为Overlay，则Overlay的组网控制代理在主机内创建网桥并在容器运行主机间建立二层隧道，所有主机划分到一个私有网段；若存在附加组网参数，则按附加组网参数进一步明确网络的私有地址空间、最大传输单元、是否加密组网流量；若组网部署命令中组网组件名为Flannel，则Flannel的组网控制代理创建网桥并在容器运行主机间建立二层隧道，并为每个容器运行主机划分一个私有网段；若固定组网参数为"‑‑mode＝vxlan"，则采用vxlan协议模块进行二层隧道的数据包封装；若固定组网参数为"‑‑mode＝udp"则直接采用udp协议进行二层隧道的数据包封装；若存在附加组网参数，则按附加组网参数进一步明确网络的私有地址空间、封装隧道端口、每个主机的子网段长度。