本發(fā)明涉及云計(jì)算，具體涉及在kubernetes環(huán)境下使用sriov網(wǎng)卡的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本節(jié)中的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、在容器化和云計(jì)算環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)性能和靈活性的需求隨著應(yīng)用程序的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)處理要求不斷增加。盡管普通網(wǎng)卡在多數(shù)情況下能夠提供令人滿意的網(wǎng)絡(luò)性能，但是隨著高性能計(jì)算工作負(fù)載、大數(shù)據(jù)處理以及機(jī)器學(xué)習(xí)等應(yīng)用的普及，對于更高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和更低延遲的需求也日益顯現(xiàn)。

3、為了給這些新興應(yīng)用場景提供更好的支持，引入sriov高速網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)卡方案可以通過多個(gè)物理網(wǎng)卡同時(shí)訪問網(wǎng)絡(luò)資源，從而既能滿足普通網(wǎng)絡(luò)訪問控制的需求，又能滿足大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。同時(shí)，sriov技術(shù)允許容器直接訪問物理網(wǎng)卡上的虛擬功能（virtualfunction，簡稱vf，是sriov網(wǎng)卡中一種輕量級的pcie功能，與物理功能關(guān)聯(lián)，可以與物理功能共享物理資源；每個(gè)vf都可以被一個(gè)虛擬機(jī)直接使用，從而實(shí)現(xiàn)高效的資源利用和性能），繞過了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的一些復(fù)雜性，大幅降低了網(wǎng)絡(luò)通信的延遲。因此，研究多網(wǎng)卡和高速網(wǎng)絡(luò)方案在kubernetes中的應(yīng)用和優(yōu)化，不僅能夠滿足當(dāng)前對于高性能計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的需求，也為未來容器化應(yīng)用在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的部署提供了技術(shù)上的支持和保障。這些技術(shù)的引入，不僅僅是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的擴(kuò)展，更是對容器化技術(shù)發(fā)展方向的一種響應(yīng)和創(chuàng)新。

4、sriov高速網(wǎng)絡(luò)的引入顯著提高了網(wǎng)絡(luò)性能，降低了延遲。然后，不同的應(yīng)用程序和工作負(fù)載對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求可能差異很大，因此需要對虛擬功能進(jìn)行流量帶寬控制。流量帶寬控制可以幫助實(shí)現(xiàn)對容器環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)資源的精確分配和管理，避免因資源競爭而導(dǎo)致的性能下降或不穩(wěn)定性。因此，研究和優(yōu)化網(wǎng)卡的流量帶寬控制不僅可以改善網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)，還能夠支持未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求。

5、然而目前在kubernetes中使用sriov網(wǎng)卡需要部署許多組件，而且需要人為編寫很多配置信息。當(dāng)然為了編寫配置信息，首先還需要詳細(xì)了解各種字段和配置選項(xiàng)，而且手寫配置還可能導(dǎo)致人為錯(cuò)誤，缺乏自動化和智能化的管理能力。此外，對于其中的一些需要復(fù)雜操作邏輯或者依賴關(guān)系的應(yīng)用程序，手寫配置文件不夠靈活和智能，無法滿足應(yīng)用程序的高級管理需求。另外，手寫配置文件隨著時(shí)間的推移會變得難以維護(hù)，版本控制和追蹤變更也會變得困難，特別是在團(tuán)隊(duì)協(xié)作和多環(huán)境的部署下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：針對目前在kubernetes中使用sriov網(wǎng)卡面對的諸多麻煩，提供了一種在kubernetes環(huán)境下使用sriov網(wǎng)卡的系統(tǒng)，解決了上述問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、在kubernetes環(huán)境下使用sriov網(wǎng)卡的系統(tǒng)，系統(tǒng)框架采用自定義控制器技術(shù)構(gòu)建；所述系統(tǒng)，包括：容器網(wǎng)絡(luò)插件、sriov網(wǎng)卡管理單元和sriov網(wǎng)卡廠商提供的設(shè)備插件；

4、所述容器網(wǎng)絡(luò)插件以可執(zhí)行的二進(jìn)制程序存在，放在容器運(yùn)行時(shí)配置的容器網(wǎng)絡(luò)插件工作目錄下，供容器運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建pod時(shí)調(diào)用；

5、所述sriov網(wǎng)卡管理單元負(fù)責(zé)管理和配置本節(jié)點(diǎn)的sriov網(wǎng)卡；

6、所述設(shè)備插件用于管理和調(diào)度硬件資源。

7、進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)框架采用自定義控制器技術(shù)構(gòu)建，包括：參數(shù)解析、部署容器網(wǎng)絡(luò)插件、部署sriov網(wǎng)卡管理單元、部署設(shè)備插件。

8、進(jìn)一步地，所述參數(shù)解析，包括：

9、系統(tǒng)的參數(shù)來源三個(gè)方面，分別是命令行參數(shù)、配置文件以及系統(tǒng)默認(rèn)配置參數(shù)；三種參數(shù)優(yōu)先級從高到底，如果遇到某參數(shù)通過不同的方式重復(fù)賦值，則取高優(yōu)先級的配置值；未重復(fù)的配置則合并，最終生成統(tǒng)一的參數(shù)管理對象來管理參數(shù)。

10、進(jìn)一步地，所述部署容器網(wǎng)絡(luò)插件，包括：

11、建立相關(guān)crd文件、創(chuàng)建服務(wù)賬戶和集群角色以及做相應(yīng)的綁定，最后通過創(chuàng)建容器網(wǎng)絡(luò)插件的daemonset的部署文件，部署相關(guān)容器網(wǎng)絡(luò)插件。

12、進(jìn)一步地，所述容器網(wǎng)絡(luò)插件，包括：multus、flannel、sriov、whereabouts、host-local。

13、進(jìn)一步地，所述部署sriov網(wǎng)卡管理單元，包括：

14、通過建立sriov網(wǎng)卡管理單元的daemonset的部署文件，部署sriov網(wǎng)卡管理單元。

15、進(jìn)一步地，所述部署設(shè)備插件，包括：

16、設(shè)備插件啟動需要配置字段，所述字段從sriov網(wǎng)卡管理單元獲取，并根據(jù)字段為設(shè)備插件建立daemonset的部署文件，部署設(shè)備插件。

17、進(jìn)一步地，所述sriov網(wǎng)卡管理單元，包括：系統(tǒng)配置模塊、帶寬自適應(yīng)模塊和指標(biāo)采集模塊；

18、所述系統(tǒng)配置模塊為基于sriov技術(shù)的網(wǎng)卡做系統(tǒng)配置，以及實(shí)時(shí)監(jiān)控配置是否發(fā)生錯(cuò)誤和修正錯(cuò)誤；

19、所述帶寬自適應(yīng)模塊以基于sriov技術(shù)的網(wǎng)卡虛擬功能帶寬動態(tài)調(diào)整方法為基礎(chǔ)算法，實(shí)現(xiàn)各個(gè)虛擬功能帶寬值的配置和動態(tài)調(diào)整；

20、所述指標(biāo)采集模塊用于收集網(wǎng)卡的指標(biāo)數(shù)據(jù)，然后按照prometheus規(guī)定的指標(biāo)類型存儲起來；所述指標(biāo)采集模塊提供一個(gè)restful接口供prometheus抓取。

21、進(jìn)一步地，所述基于sriov技術(shù)的網(wǎng)卡虛擬功能帶寬動態(tài)調(diào)整方法，包括：

22、步驟s1：對網(wǎng)卡總帶寬進(jìn)行區(qū)間劃分，設(shè)置各vf默認(rèn)帶寬；

23、步驟s2：監(jiān)聽vf啟用事件，為新啟用的vf調(diào)整帶寬；

24、步驟s3：監(jiān)聽各vf帶寬利用率，實(shí)時(shí)逐步調(diào)整。

25、進(jìn)一步地，所述步驟s1，包括：

26、首先初始時(shí)為各個(gè)vf的帶寬設(shè)置為平均值，然后對網(wǎng)卡總帶寬劃分為預(yù)留區(qū)和激活區(qū)，初始工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)工作在激活區(qū)的下限位；

27、所述步驟s2，包括：

28、當(dāng)一個(gè)vf被分配使用時(shí)，需要重新為各個(gè)vf調(diào)整帶寬；其中未被分配使用的vf帶寬調(diào)整方式是預(yù)留區(qū)的平均值，其新分配使用vf調(diào)整的目標(biāo)值計(jì)算公式如下：

29、

30、其中，bc表示將要為目標(biāo)vf分配的帶寬，bs表示網(wǎng)卡總帶寬，c表示激活區(qū)在總帶寬所占的比例，ti表示目前被分配使用的第i個(gè)vf的吞吐量，r是一個(gè)閾值，n表示vf的總數(shù)；

31、如果bc的計(jì)算結(jié)果大于該新分配使用vf的當(dāng)前帶寬值，則新分配使用的vf帶寬設(shè)置為bc，其他被分配使用的vf帶寬設(shè)置為ti*(1+r)；未被分配使用的vf均分預(yù)留區(qū)的帶寬；

32、如果bc的計(jì)算結(jié)果小于新分配使用vf的當(dāng)前帶寬值，則切換激活區(qū)到上線位重新計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果bc仍然小于新分配使用vf的當(dāng)前帶寬值，則對r下調(diào)一個(gè)步長；為保證已經(jīng)分配的vf還有可以伸縮的空間，r最多可以下調(diào)到還剩下一個(gè)步長；若r下調(diào)到還剩下一個(gè)步長時(shí)，bc的計(jì)算結(jié)果仍然小于新分配使用vf的當(dāng)前帶寬值，則不對各個(gè)vf的帶寬做調(diào)整，只需要把新分配使用的vf占用的帶寬劃分到激活區(qū)，重新確定水位線；

33、所述步驟s3，包括：

34、實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)被分配使用的vf的利用率，當(dāng)某個(gè)vf利用率達(dá)到警戒線時(shí)，則進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整方法為從vf利用率最低的且未達(dá)到警戒線的vf抽取一個(gè)步長的帶寬；當(dāng)所有vf都達(dá)到警戒線時(shí)，則按照均分原則，讓各個(gè)vf的帶寬值趨于平均值。

35、與現(xiàn)有的技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

36、本發(fā)明能夠一鍵式自動部署與創(chuàng)建、管理和監(jiān)控sriov創(chuàng)建的所有組件，另外，本發(fā)明還提供了針對sriov網(wǎng)卡虛擬功能帶寬動態(tài)調(diào)整的方法，能夠使sriov網(wǎng)卡的虛擬功能能夠適應(yīng)動態(tài)變化的工作負(fù)載需求，提高帶寬資源的利用率。