基于Kubernets的磁盘容量动态调整方法及系统与流程

本发明属于容器磁盘容量限制，具体涉及基于kubernets的磁盘容量动态调整方法及系统。

背景技术：

1、随着容器技术的快速发展，kubernetes 已成为主流的容器编排和管理平台。kubernetes 提供了自动化部署、扩展和管理容器化应用的能力。在企业级应用中，磁盘存储资源是重要的计算资源之一，而现有的 kubernetes 平台对 pod 或容器的磁盘使用缺乏直接限制手段，无法有效避免个别容器过度使用存储资源，从而导致磁盘空间不足或系统性能下降。因此，迫切需要一种能够在 kubernetes 集群中有效限制容器磁盘使用量的方法，以确保集群的稳定运行。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可用于 kubernetes 容器编排平台的磁盘使用限制方法，解决现有技术中无法直接对 pod 和容器磁盘使用进行有效限制的问题。

2、本发明提供如下技术方案：基于kubernets的磁盘容量动态调整方法，所述方法采用overlayfs联合文件系统对容器内不同底层文件系统中的目录合并，对容器内进行镜像分层，形成rootfs容器作为不同pod接收文件，包括以下步骤：

3、s1：kubernets控制器对待使用pod进行资源声明和格式校验；

4、s2：所述kubernets控制器调节所述待使用pod到满足条件的节点；

5、s3：待使用pod被激活，形成包括lower层和upper层的一个rootfs容器接收写入文件，所述lower层进一步包括多个layer层，并返回结果；

6、s4：所述kubernets控制器在收到pod返回结果后，自动通知容器磁盘控制器；

7、s5：容器磁盘控制器收到通知，查询容器的rootfs容器目录，对rootfs容器进行容器容量动态调整，以应对所要接收的文件。

8、作为本发明的优选，所述s5步骤包括以下步骤：

9、s51：对于m个pod内的多个不同的rootfs容器进行容器使用空间分配构建：

10、；

11、其中，代表拥有k个活跃用户的第i个rootfs容器对写入m个pod中的第m个pod文件的使用空间分配，k∈ a i， a i为第i个rootfs容器内活跃用户的索引集合，为m×m的单位矩阵，＞0，为信号传递过程中的衰减系数；代表分配的使用空间分配符合数学期望为0、标准方差为的复高斯分布；

12、s52：根据所述s51步骤构建的使用空间分配，构建第m个pod收到的共n个rootfs容器同时使用时的总写入文件容量：

13、；

14、其中，为分配至拥有k个活跃用户的第i个rootfs容器内的分配概率矩阵，为的共轭转置矩阵，为第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量概率的预测值，为第m个pod收到的共n个rootfs容器同时使用时的文件动态调整误差，，符合数学期望为0、标准方差为的复高斯分布；

15、s53：根据所述s52步骤的计算结果，计算拥有k个活跃用户的第i个rootfs容器内的写入文件容量：

16、；为第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量概率；

17、s54：构建最优使用空间分配写入文件容量求解模型：

18、

19、

20、

21、其中，为接收pod发出的总文件写入需求时多个rootfs容器的权重值，为第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量均方误差，；为pod分配写入文件容量动态调整因子；为第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量概率最高阈值，，；

22、s55：不断迭代优化所述s54步骤构建的最优使用空间分配分配频率求解模型计算得到的、、和，判断第x代的计算结果是否收敛，若是，则停止迭代，输出以及分别作为最优和最优，并代入至所述s52步骤和所述s53步骤中的计算公式中，分别得出第m个pod收到的共n个rootfs容器同时使用时的最优总写入文件容量和拥有k个活跃用户的第i个rootfs容器内的最优写入文件容量，以第m个pod收到的共n个rootfs容器同时使用时的最优总写入文件容量控制pod向不同rootfs容器内的文件数据量传输，并控制拥有k个活跃用户的第i个rootfs容器以最优写入文件容量接收pod分配的数据。

23、作为本发明的优选，所述s54步骤中第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量均方误差的计算公式为：

24、；

25、其中，为分配至拥有k个活跃用户的第i个rootfs容器内的分配概率矩阵的范数。

26、作为本发明的优选，所述s55步骤中，对于pod分配写入文件容量动态调整因子的更新公式如下：

27、；

28、其中，为第x-1代pod分配写入文件容量动态调整因子估计值；为第x-1代第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量的平方根，为第x-1代第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量预测值的平方根；

29、。

30、作为本发明的优选，所述s55步骤中，对接收pod发出的总文件写入需求时多个rootfs容器的权重值的更新公式如下：

31、；

32、其中，为第x代接收pod发出的总文件写入需求时的多个rootfs容器的权重值，为第x代第i个rootfs容器内的k个活跃用户被分配到的写入文件容量均方误差；

33、。

34、本发明还提供采用根据上述述方法的基于kubernets的磁盘容量动态调整系统，所述系统包括kubernets控制器、容器磁盘控制器和pod，所述系统还包括资源声明模块、文件传输节点选择模块、容器rootfs挂载模块、pod返回结果接收模块、容器容量动态调整模块；

35、所述资源声明模块，用于被所述kubernets控制器采用对待使用pod进行资源声明和格式校验；

36、所述文件传输节点选择模块，用于被所述kubernets控制器采用调节所述待使用pod到到满足条件的节点；

37、所述容器rootfs挂载模块，用于对待使用pod激活，形成包括lower层和upper层的rootfs的容器，其中lower层又包括多个layer层，并返回结果；

38、所述pod返回结果接收模块，用于被所述kubernets控制器采用在收到pod返回结果后，自动通知所述容器磁盘控制器；

39、所述容器容量动态调整模块，用于在所述容器磁盘控制器收到通知后，查询rootfs容器目录，对rootfs容器进行容器容量动态调整，以应对所要接收的文件。

40、本发明的有益效果为：

41、1.支持多种容器运行时进行kubernets集群的磁盘容量动态调整及限制写入文件容量，通过本发明的磁盘使用限制方法，可以有效避免个别 pod 或容器过度使用磁盘空间，从而保障集群资源的合理分配。

42、2.结合kubernetes资源，在容器编排层实现对容器磁盘限制的声明。自动化与动态管理：本发明方法通过 kubernetes 的原生机制实现，具有良好的扩展性和自动化管理能力，可以根据需求动态调整磁盘使用限制。

43、3.根据不同需求，设置不同的磁盘限制。因此，本发明提供的方法适用于多种场景，通过结合持久卷、临时存储和存储类的不同方式，本发明能够适应多种容器化应用场景，包括对性能、存储容量的不同需求。

44、4.支持容器运行过程中，动态调整磁盘大小。

45、5.本发明提供的方法对磁盘容量进行动态调整过程中，当磁盘资源达到上限时，不会直接删除容器。

46、6.本发明提供的系统对磁盘进行限制，不存在周期扫描的延迟，进而避免对其它容器造成影响。