一種高可擴(kuò)展的容器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及由容器構(gòu)成的高可擴(kuò)展的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為新一代云計(jì)算的核心技術(shù)，容器技術(shù)已漸漸成為近年國內(nèi)外云計(jì)算企業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。對(duì)于構(gòu)成云計(jì)算系統(tǒng)的核心技術(shù)，高可擴(kuò)展性是必要的核心技術(shù)特性。在現(xiàn)有容器技術(shù)支持下，一臺(tái)宿主機(jī)可以運(yùn)行幾十甚至幾百容器，但是在超過幾百的容器數(shù)量后，一臺(tái)宿主機(jī)則是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。同時(shí)，僅用一臺(tái)宿主機(jī)運(yùn)行容器，也會(huì)影響高可用性，即如果一臺(tái)宿主機(jī)出現(xiàn)故障，則所有用戶容器都將無法運(yùn)行。因此，要實(shí)現(xiàn)云計(jì)算環(huán)境的高可擴(kuò)展性和高可用性，要求可用多臺(tái)宿主機(jī)同時(shí)運(yùn)行容器，并保持不同宿主機(jī)容器之間的連通性。
[0003]現(xiàn)有容器的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)無法很好的完成上述要求，即不能滿足用多臺(tái)宿主機(jī)同時(shí)運(yùn)行容器，并保持不同宿主機(jī)容器之間的連通性?，F(xiàn)有容器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)如圖1所示:在運(yùn)行容器的宿主機(jī)中，運(yùn)行著多個(gè)容器實(shí)例和一個(gè)容器網(wǎng)關(guān)，容器網(wǎng)關(guān)和容器實(shí)例通過一個(gè)宿主機(jī)內(nèi)部網(wǎng)段進(jìn)行互聯(lián)互通。正如圖1上所示，在默認(rèn)情況下，一個(gè)宿主機(jī)內(nèi)部的多個(gè)容器可以互聯(lián)互通，但不同宿主機(jī)運(yùn)行的容器之間無法互聯(lián)互通。
[0004]現(xiàn)有一種容器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的解決方案如圖1下示例，即由容器網(wǎng)關(guān)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT(Network Address Translat1n，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)功能，將某些容器提供的服務(wù)通過端口映射到宿主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址上。如宿主機(jī)的地址為172.16.1.1，某容器的內(nèi)網(wǎng)地址為192.168.1.1；通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，可以將192.168.1.1的80端P，映射為172.16.1.1的8080端口；這樣其他主機(jī)的容器如果想訪問該容器的192.168.1.1的80端口，只需要通過訪問172.16.1.1的8080端口來實(shí)現(xiàn)。上述網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換方法的缺點(diǎn)在于，由于受單臺(tái)宿主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口所限制，不能滿足同一宿主機(jī)上多臺(tái)容器希望發(fā)布相同端口的擴(kuò)展場景。例如，如果宿主機(jī)172.16.1.1中的兩個(gè)容器192.168.1.1和192.168.1.2都希望80端口，則它們不可能都發(fā)布為172.16.1.1的8080端口，這樣勢必造成端口的沖突。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種高可擴(kuò)展的容器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和方法，可以自動(dòng)控制管理一個(gè)由容器構(gòu)成的高可擴(kuò)展高可用的云計(jì)算系統(tǒng)，保證不同宿主機(jī)上的容器之間的互通性和安全性，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高可擴(kuò)展的容器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，包括宿主機(jī)地址分配器、網(wǎng)絡(luò)配置管理器、網(wǎng)絡(luò)控制器和容器隧道，所述網(wǎng)絡(luò)配置管理器，用于配置所述宿主機(jī)地址分配器，配置所述網(wǎng)絡(luò)控制器，部署和配置所述容器隧道;所述網(wǎng)絡(luò)控制器用于為每個(gè)宿主機(jī)上運(yùn)行的容器分配一個(gè)容器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)段，并且，分配、保存宿主機(jī)地址到容器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)段的一一映射關(guān)系;所述容器隧道設(shè)置在每個(gè)宿主機(jī)上，用于封裝來自本宿主機(jī)的數(shù)據(jù)包，和/或拆除封裝其他宿主機(jī)上的容器發(fā)送到本宿主機(jī)的數(shù)據(jù)包。
[0007]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)絡(luò)配置管理器包括用戶交互模塊、宿主機(jī)地址配置模塊、容器地址配置模塊和容器隧道部署模塊;所述用戶交互模塊用于提供用戶自主設(shè)置容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的交互界面，所述容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括宿主機(jī)網(wǎng)段，容器地址總段，每主機(jī)最大容器數(shù)和容器網(wǎng)關(guān)地址;所述宿主機(jī)地址配置模塊用于配置所述宿主機(jī)地址分配器;所述容器地址配置模塊用于配置、管理所述容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù);所述容器隧道部署模塊用于部署和配置所述容器隧道。
[0008]進(jìn)一步地，所述用戶交互模塊為命令行或者圖形用戶界面。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高可擴(kuò)展的容器網(wǎng)絡(luò)管理的方法，包括以下步驟:
[0010]SI，配置容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，配置宿主機(jī)地址到容器地址段的映射；
[0011]S2，部署容器隧道，配置、激活所述宿主機(jī)地址到容器網(wǎng)絡(luò)段的一一映射；
[0012]S3，根據(jù)所述宿主機(jī)地址到容器網(wǎng)絡(luò)段的一一映射，發(fā)送和接受數(shù)據(jù)包。
[0013]具體地，步驟SI為:
[0014]SI I，配置所述容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；
[0015]S12，計(jì)算、配置所述宿主機(jī)地址到容器地址段的映射。
[0016]更具體地，步驟SI I為:
[0017]SI 11，注冊(cè)、連接宿主機(jī)地址分配器，配置宿主機(jī)地址段；
[0018]S112，注冊(cè)、連接網(wǎng)絡(luò)控制器，配置容器地址總段、每主機(jī)最大容器數(shù)和容器網(wǎng)關(guān)主機(jī)地址；
[0019]S113，讀取所述宿主機(jī)地址段；
[0020]SI 14，計(jì)算宿主機(jī)地址到容器地址段映射；
[0021]S115，配置宿主機(jī)到容器地址段映射。
[0022]再具體地，步驟SI 14為:
[0023]SI 141，配置所述容器地址總段；
[0024]SI 142，計(jì)算容器網(wǎng)絡(luò)地址前綴；
[0025]SI 143，配置宿主機(jī)最大容器數(shù)；
[0026]SI 144，計(jì)算容器實(shí)例地址長度；
[0027]S1145，判斷允許的容器網(wǎng)絡(luò)地址后綴個(gè)數(shù)是否大于等于允許的宿主機(jī)地址個(gè)數(shù)，
[0028]若所述容器網(wǎng)絡(luò)地址后綴個(gè)數(shù)大于或者等于所述允許的宿主機(jī)地址個(gè)數(shù)，則保存配置到網(wǎng)絡(luò)控制器；
[0029]若所述容器網(wǎng)絡(luò)地址后綴個(gè)數(shù)小于所述允許的宿主機(jī)地址個(gè)數(shù)，則向用戶提示網(wǎng)絡(luò)段不夠。
[0030]具體地，步驟S2為:
[0031]S21，注冊(cè)、連接宿主機(jī)；
[0032]S22，部署所述容器隧道；
[0033]S23，配置網(wǎng)絡(luò)控制器地址，所述容器隧道連接所述網(wǎng)絡(luò)控制器，并獲取本宿主機(jī)容器網(wǎng)絡(luò)配置；
[0034]S24，通過所述容器隧道配置所述容器網(wǎng)關(guān)，配置所述容器隧道，配置宿主機(jī)路由，將容器網(wǎng)絡(luò)總段路由向下一跳指向所述容器隧道；
[0035]S25，注冊(cè)、激活所述宿主機(jī)地址到所述容器網(wǎng)絡(luò)的一一映射。
[0036]具體地，步驟S3為，
[0037]S31，容器發(fā)送數(shù)據(jù)包到目標(biāo)宿主機(jī)；
[0038]S32，所述目標(biāo)宿主機(jī)接收并處理數(shù)據(jù)包。
[0039]更具體地，步驟S31為，
[0040]S311，容器發(fā)送數(shù)據(jù)包；
[0041]S312，判斷所述目標(biāo)宿主機(jī)是否為同一宿主機(jī)，
[0042]若所述目標(biāo)宿主機(jī)為不同宿主機(jī)，則執(zhí)行步驟S313;
[0043]若所述目標(biāo)宿主機(jī)為同一宿主機(jī)，則通過宿主機(jī)內(nèi)部通信發(fā)送給另一容器，完成數(shù)據(jù)包發(fā)送；
[0044]S313，通過容器網(wǎng)關(guān)發(fā)送給宿主機(jī)路由模塊；
[0045]S314，判斷目標(biāo)是否為容器網(wǎng)絡(luò)總段，
[0046]若目標(biāo)是容器網(wǎng)絡(luò)總段，則執(zhí)行步驟S315;
[0047]若目標(biāo)不是容器網(wǎng)絡(luò)總段，則由所述宿主機(jī)路由模塊直接發(fā)送給目標(biāo)地址，完成數(shù)據(jù)包發(fā)送；
[0048]S315，由所述宿主機(jī)路由模塊發(fā)送數(shù)據(jù)包給所述容器隧道處理；
[0049]S316，獲取目標(biāo)容器網(wǎng)絡(luò)映射的目標(biāo)宿主機(jī)；
[0050]S317，封裝容器數(shù)據(jù)包為可發(fā)送到宿主機(jī)的數(shù)據(jù)包，然后，發(fā)送封裝后的數(shù)據(jù)包到目標(biāo)宿主機(jī)，完成數(shù)據(jù)包發(fā)送。
[0051]在具體地，步驟S316為從緩存或者從所述網(wǎng)絡(luò)控制器讀取目標(biāo)容器網(wǎng)絡(luò)映射的目標(biāo)宿主機(jī)地址。
[0052]更具體的，步驟S32包括，
[0053]S321，宿主機(jī)接收數(shù)據(jù)包；
[0054]S322，判斷目標(biāo)是否為所述容器隧道，
[0055]若目標(biāo)是所述容器隧道，則執(zhí)行步驟S323;
[0056]若目標(biāo)不是所述容器隧道，則轉(zhuǎn)給相應(yīng)的端口進(jìn)程處理，完成接收數(shù)據(jù)包。
[0057]S323，發(fā)送給所述容器隧道處理；
[0058]S324，拆除數(shù)據(jù)包封裝，目標(biāo)變?yōu)楸舅拗鳈C(jī)容器；
[0059]S325，發(fā)送給本宿主機(jī)容器處理，完成接收數(shù)據(jù)包。
[0060]具體地。步驟S24 中，配置容器網(wǎng)絡(luò) DHCP (Dynami c Host Configurat1nProtocol，動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)為:
[0061]判斷容器網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是否包含DHCP功能，
[0062]如果容器網(wǎng)關(guān)包含DHCP功能，那么就設(shè)置容器網(wǎng)關(guān)DHCP配置；
[0063]如果容器網(wǎng)關(guān)不包含DHCP功能，那么就設(shè)置容器隧道DHCP配置。
[0064]本發(fā)明的有益效果是:可以建立一種高可擴(kuò)展的容器網(wǎng)絡(luò)，云計(jì)算系統(tǒng)管理員可以自主設(shè)置宿主機(jī)網(wǎng)段、容器網(wǎng)段、每宿主機(jī)最多可支持的容器數(shù)以及每個(gè)容器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)地址，根據(jù)系統(tǒng)管理員設(shè)置，云計(jì)算系統(tǒng)可以自動(dòng)分配容器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，保持整個(gè)容器網(wǎng)絡(luò)的連通性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0065]圖1是:現(xiàn)有技術(shù)中一般容器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；
[0066]圖2是:本發(fā)明應(yīng)用于容器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)容器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置管理；
[0067]圖3是:網(wǎng)絡(luò)配置管理器的組成模塊；
[0068]圖4是:容器網(wǎng)絡(luò)利用本發(fā)明通信的示意圖；
[0069]圖5是:本發(fā)明中各種配置參數(shù)對(duì)容器網(wǎng)絡(luò)中各種地址段的作用；
[0070]圖6是:通過網(wǎng)絡(luò)配置管理器配置容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的流程；
[0071]圖7是:配置宿主機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址段時(shí)，各模塊的交互流程；
[0072]圖8是:配置將網(wǎng)絡(luò)控制器注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)配置管理器，配置容器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)到網(wǎng)絡(luò)控制器時(shí)，各模塊的交互流程；
[0073]圖9是:將某個(gè)