Kubernetes:如何改善大型DDS系统中的软件交付

winniewei 提交于 周四, 05/28/2020
Kubernetes:如何改善大型DDS系统中的软件交付

系统管理员一致认为:部署和管理大型分布式系统非常复杂。如果您有数百个应用程序,则很难手动执行所有操作。为了克服这个问题,容器技术已被广泛应用于各种行业的大规模分布式系统中。

容器是打包应用程序及其依存关系的软件部署单元。容器技术对于数据分发服务(Data Distribution Service™)系统可能很有用,尤其是在您拥有大型系统并且需要远程部署、更新和扩展它的情况下。在这方面,RTI公司已经探索Docker和Kubernetes已有相当一段时间了。

作为RTI研究团队内工作的一部分,我们还一直在评估Kubernetes集群内DDS的性能,以帮助确定客户是否应该注意任何问题。在我的两部分博客的第一部分中,这里将讨论什么是Kubernetes,以及它与DDS的关系。

什么是Kubernetes?

Kubernetes(k8s)是用于容器化应用程序的编排平台。什么是业务流程平台?编排平台是一组服务,可帮助部署和管理分布式节点和应用程序。具体来说,它通过向上和向下缩放、执行更新和回滚,自我修复等方法来帮助管理分布式应用程序。目前,k8s是容器编排的实际标准,它是Google开发的一个开源项目,并且目前由Cloud Native Computing Foundation(CNCF)管理。

您可能听说过Docker。k8与Docker有何关系?k8和Docker是互补技术。Docker是当前使用最广泛的容器引擎技术,因此使用Docker开发和打包然后使用k8来管理这些容器是很常见的。

Kubernetes体系结构

要使用k8s,首先需要设置k8s集群,否则,如果已经有一个集群,则需要访问该集群。如果您没有集群,请签出kubeadm来设置分布式集群,或者查看minikube来本地设置。使用这些工具非常容易。

k8s集群是什么样的?如图1所示,每个k8s集群至少由一个主节点和多个工作节点组成。主服务器充当集群的控制平面。每个工作程序节点管理一个容器运行时,例如Docker;它处理容器的生命周期操作,例如拉容器图像,启动和停止容器。每个工作节点还具有一个称为kubelet的代理,该代理与主服务器进行通信以进行容器编排。

一旦您的k8s集群启动并运行,就可以通过k8s命令行工具kubectl将k8s清单文件发送到主服务器来部署容器。

图1. Kubernetes的概念和架构

1. Kubernetes的概念和架构

Kubernetes网络

现在,让我解释一下k8的网络模型,因为这将是与DDS最为相关的主题。K8s使用Docker作为默认的容器引擎,但是其联网方法不同于Docker的默认方法。

k8s引入了一个称为“ pod”的新概念作为其可部署单元。容器是具有共享存储/网络的一个或多个容器的集合。每个Pod都有自己直接可访问的IP地址,因此,您无需像处理Docker那样处理容器与主机之间的映射端口。

该网络模型创建了一个干净的,向后兼容的模型,在其中可以将Pod视为物理主机。Kubernetes的网络模型具有以下基本要求:

  • 所有容器无需网络地址转换(NAT)即可与所有其他容器通信。
  • 所有节点都可以在没有NAT的情况下与所有容器通信(反之亦然)。
  • 容器所看到的IP与其他人所看到的IP是相同的。

从中我们得到的启发

与单独使用Docker相比,k8s网络模型更适合DDS DDS参与者交换其IP地址以进行点对点通信,因此DDS在没有NAT的网络上可以更好地工作。

DDS发现服务对于k8s非常有用。 Pod的IP地址不可靠,因为它们的IP地址是在创建时动态分配的。因此,通常将Pod缝合到具有可靠IP地址和DNS名称的“ k8s服务”中。然后,k8s服务负载平衡了缝合后端后端的网络流量。使用DDS发现服务,您不需要k8s服务,因为DDS窗格可以通过主题发现并建立彼此的连接,从而抽象出基于IP的通信。这将允许DDS Pod在无需k8s服务的情况下进行发现和通信,从而解决了IP不可靠性问题。

k8s提供了一组不错的功能,用于部署,更新,扩展和自我修复分布式应用程序。尽管这是事实,但可能难以完全理解和利用所有功能。我们真的需要k8来管理DDS应用程序吗?我会说并不是每个系统都需要它。但是,如果您的系统是:

1.大规模的数百个节点和应用程序。

2.利用容器包装应用程序。

3.需要自动缩放和自我修复功能。

使用k8s的自我修复功能的一个问题是,检测和启动新容器可能要花费一分钟或更长时间。此恢复时间不会影响群集的无状态应用程序,但是会严重影响有状态的应用程序。作为RTI研究团队当前工作的一部分,我们一直在研究为关键应用程序支持自我修复的机制,这些机制有可能将恢复时间缩短到100毫秒以下。

在本博客的下一部分中,我将以RTI PerfTest为例,分享在k8s集群中部署DDS应用程序的特定说明和配置。如果您对此主题感兴趣,请检查一下!

关于作者

Kyoungho An

Kyoungho An是Real-Time Innovations(RTI)的高级研究工程师。他在分布式实时嵌入式系统方面拥有10年的经验。他的研究兴趣包括发布/订阅中间件,以及分布式系统的部署和监视。他曾担任首席研究员,领导过多个由DOD和DOE资助的研究项目。他在期刊和会议上发表了针对分布式基于事件的系统,中间件和网络物理系统的研究论文。他拥有博士学位。范德比尔特大学计算机科学博士学位。

注册送8―88的白菜网址相关的文章

Digi-Key