面向Docker容錯(cuò)的性能監(jiān)控和自適應(yīng)預(yù)復(fù)制檢查點(diǎn)技術(shù)研究.pdf

1、Docker容器技術(shù)作為新型的虛擬化技術(shù)近年來受到了廣泛的關(guān)注，通過隔離操作系統(tǒng)內(nèi)核對(duì)象實(shí)現(xiàn)安全性隔離，改進(jìn)了Docker在安全性和故障恢復(fù)方面的問題。Docker容器技術(shù)逐漸成為平臺(tái)服務(wù)(PaaS)的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)。Docker容器的可靠性是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)問題。檢查點(diǎn)技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)容器的高可用性，它將某些特定時(shí)間的Docker的運(yùn)行狀態(tài)保存到存儲(chǔ)介質(zhì)的向后恢復(fù)容錯(cuò)技術(shù)。在容器云服務(wù)場景下，用戶的業(yè)務(wù)需求存在動(dòng)態(tài)變化性，高負(fù)載的業(yè)務(wù)訪問會(huì)導(dǎo)

2、致容器出現(xiàn)故障，進(jìn)而停止提供服務(wù)，需要在對(duì)容器集群進(jìn)行負(fù)載監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過使用容器檢查點(diǎn)的故障恢復(fù)技術(shù)，使得容器能夠在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行檢查點(diǎn)的恢復(fù)，保證容器中服務(wù)的正常運(yùn)行。
　　首先，以Docker Swarm容器集群為基礎(chǔ)，首先設(shè)計(jì)了基于Zabbix的容器性能監(jiān)控方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)容器集群的負(fù)載監(jiān)控，提供了負(fù)載達(dá)到閾值的情況下向用戶發(fā)送告警通知的功能。由于容器未來負(fù)載狀態(tài)的不斷變化，所以采用了基于馬爾科夫鏈的容器未來負(fù)載狀態(tài)的

3、概率預(yù)測算法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在容器下一時(shí)刻負(fù)載不斷變化的場景下，相較于傳統(tǒng)的負(fù)載預(yù)測算法，該算法更加精確的計(jì)算出狀態(tài)概率值，提高了容器未來負(fù)載所處狀態(tài)的預(yù)測精度，根據(jù)當(dāng)前容器的負(fù)載值比較準(zhǔn)確的預(yù)測容器未來的負(fù)載狀態(tài)。
　　其次，針對(duì)容器檢查點(diǎn)的時(shí)間開銷問題，本文設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)預(yù)復(fù)制容器檢查點(diǎn)策略SPC-CKPOT，主要包括預(yù)復(fù)制和停止-復(fù)制兩部分。在預(yù)復(fù)制過程中優(yōu)先復(fù)制不經(jīng)常修改的容器的內(nèi)存頁面，其中預(yù)復(fù)制的輪數(shù)由容器中負(fù)載工作

4、量自適應(yīng)地決定，在前一輪預(yù)復(fù)制中生成的臟頁通過冷凍容器保存在每一輪預(yù)復(fù)制中，從而減少檢查點(diǎn)的停機(jī)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著容器內(nèi)存配置和工作量的不斷增加，SPC-CKPOT策略實(shí)現(xiàn)了根據(jù)負(fù)載工作量自適應(yīng)確定預(yù)復(fù)制輪數(shù)，避免了由于過多的預(yù)復(fù)制操作產(chǎn)生大量的內(nèi)存臟頁而導(dǎo)致容器檢查點(diǎn)停機(jī)時(shí)間過長，減少了容器檢查點(diǎn)的時(shí)間開銷，提高了容器檢查點(diǎn)恢復(fù)的效率。
　　最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)原型系統(tǒng)，用于Docker容器性能數(shù)據(jù)的采集和故障告警，提高