基于云原生的拓扑服务系统的设计与实现
这是一篇关于云原生,自动化运维,拓扑服务,微服务业务,监控,Prometheus的论文, 主要内容为随着信息化覆盖率的提高,面对巨大的IT设施,自动化运维逐渐被提上日程,自动化运维起初是面向基础资源的运维模式。在云计算时代,企业已不满足于只关心IT资源的运行状态,更关心业务系统的健康状态。本文的拓扑服务系统是自动化运维时代的产物,帮助运维工作人员定位、发现及解决故障问题。本文一方面是面向网络设备资源的运维管理,在自动化监测内网拓扑结构的基础上,设计监测网络节点和链路,帮助网络管理人员快速地知晓网络故障。另一方面是面向云业务运维,以可视化的方式呈现微服务业务流向,并计算业务内资源的故障影响范围,达到监控业务的目的。本文围绕网络设备拓扑服务和微服务业务拓扑服务所做的工作如下。第一章对本文的研究背景与意义、国内外发展现状等进行了分析总结。第二章介绍本文中使用到的技术理论,如部署技术、资源监控方式等。第三章首先基于市场对高效运维的迫切需求,针对拓扑服务系统的需求进行分析;然后设计系统架构,划分功能模块,根据模块划分结果细分微服务;接着,分析设计各个模块,包括资源全方位的告警指标内容、设计多维度阈值模板以满足用户多角度告警信息需求、基于LLDP协议发现网络设备物理连接关系以生成网络设备拓扑方案、基于Weave Scope发现微服务业务及其调用关系的方案设计、将权重计算方法与业务监控结合以建立业务监控模型。第四章是系统的详细设计与实现部分,包括Portal门户服务模块、数据采集服务模块、监控配置服务模块、监控服务模块、告警服务模块、业务服务模块和拓扑服务模块。在数据采集服务模块中,研究资源的监控方式,改变以往需要在资源上安装代理客户端来监控资源的方式,并使用基于Prometheus和Alertmanager的监控告警框架解决企业级的资源指标管理工作;在业务服务模块中,提出一种新的业务监控模型,将运维人员从海量的监控告警数据中解放出来;在拓扑服务模块中,基于LLDP标准化协议,实现网络设备拓扑结构可视化,以解决异构组网中的设备兼容性问题,使用Weave Scope进行微服务业务及其关系发现,并提出使用基于TCP流量的方式来补充业务链路的发现。第五章基于云原生容器化封装和自动化管理特征使用Docker容器技术,封装各个微服务,采用Kubernetes部署管理各容器,在公司平台上部署使用,减轻运维人员的工作量,提高运维人员的工作效率,证明本文网络设备拓扑服务和微服务业务拓扑服务研究内容的可行性及实用性。
云原生系统Serverless的性能评估与优化
这是一篇关于Serverless,云原生,负载表征,性能优化的论文, 主要内容为云原生依托容器化封装、原生应用模块化、资源精细化管控等特性,为云计算提供了云上闭环的“开发-部署-运行”范式,经过长期的发展和迭代已经成为了云计算领域的事实标准。而原生为云设计的无服务器计算(Serverless)继承并发展了云原生优势,从根本上将云计算架构从虚拟机和容器即服务转变为函数即服务。Serverless提升了云原生平台的效率和灵活性,解决了云资源利用率低、云服务架构复杂等问题,有望成为云原生平台新的标准性设计理念。相比于长时间运行的微服务和离线任务处理等常见云上负载,Serverless系统的函数存在“短生命周期”和“实例无状态”等新应用特性,现阶段的云原生的基础设施和应用管控措施仍无法满足其低延迟响应的需求。许多研究工作针对当前云系统架构与Serverless系统的负载特性不匹配问题,探索了轻量级函数运行时、基于新硬件的高速数据中心等研究,有效地提升了Serverless系统的函数响应性能。然而,现有的研究工作在针对复杂敏感的Serverless负载性能表征和突发性场景下的平台性能优化等方面仍有不足。本文以云原生系统中代表性开源Serverless系统以及公有云负载为研究对象,旨在研究并解决现有粗粒度资源管理策略在处理复杂敏感负载的效果不佳问题,探索适合云原生应用特征的新型资源管理与任务调度方法。本文的主要工作如下:(1)设计了针对云原生Serverless系统的突发性负载的跨层性能感知基准套件-BBServerless,实现了对云原生负载的精准评估。本文通过研究云原生Serverless系统的函数及其代表性负载,从复杂性、敏感性与资源干扰等方面对其进行精准画像,提取了Serverless系统的应用性能特点以及其在资源管理和调度策略上的重要特征。同时,在此基础上设计了具备端到端、操作系统、硬件级别的多层感知能力的性能基准测试套件。最后利用BBServerless对3个代表性平台的多层次性能指标进行综合分析,在此基础上观察到7个平台设计中存在的性能瓶颈,并分析了性能瓶颈的原因。(2)提出了基于位置感知的Serverless系统函数调度算法,解决时间局部性组件性能不足问题,优化了平台性能。本文在基准套件所表征出的性能特性基础上,针对Serverless系统的函数调度和优化策略进行研究,提出结合位置、亲和性感知和贝叶斯近似估计的综合调度策略。特别的,针对Serverless系统的“函数短生命周期”、“轻量化”和“函数动态交互”等特性所带来的性能问题,提出了基于局部性原理的性能优化方法。实验结果表明,所提出的方法有效地提升了Serverless负载的端到端性能。
云原生大数据计算引擎管理平台的设计与实现
这是一篇关于云原生,大数据,计算引擎,容器化,管理平台的论文, 主要内容为随着数字化转型的快速发展,我们已经进入了数据爆炸的时代。面对如此海量的数据,传统大数据平台已经难以满足计算效率和计算资源利用等问题。由于云原生技术具有弹性伸缩、自动化管理、跨平台兼容、安全性和可靠性等优点,可以很好地弥补传统大数据平台的不足,因此云原生在下一代大数据技术中承担了重要地位。当然,云原生在大数据领域中的应用刚刚起步,在现阶段存在着许多问题与挑战:1)集群管理不统一,大数据集群的部署管理任务仍然需要通过各组件自己提供的管理页面或接口实现,无法做到在统一的平台上实现各种集群的管理;2)运维开发不统一,运维和开发任务割裂,导致沟通成本的增加,也降低了大数据处理的效率;3)技术架构到实际场景的转化效率低,快速构建一个大数据分析平台、实现企业数据价值快速转化较为困难。为了解决上述问题,本文围绕云原生技术、大数据计算引擎技术和容器化服务相关技术展开研究与分析,完成了云原生大数据计算引擎管理平台的设计与实现,该平台在云原生平台上部署与管理Spark、Flink等大数据计算引擎和相关数据源组件,并对大数据计算作业进行提交调度。主要研究内容包括:1)提出并实现了一种大数据计算引擎的云原生部署方法,通过构建控制平面统一管理集群节点,解决了大数据计算引擎管理方法不统一的问题;2)提出并实现了一种云原生大数据平台的容器化构建方法,将复杂的大数据平台构建流程分解成对单个资源的操作,解决了云原生大数据平台架构复杂构建困难的问题;3)设计并实现了云原生一站式大数据应用管理和开发平台,基于平台的大数据计算引擎开发和管理大数据应用,实现大数据应用的快速部署上线,满足了云原生场景下大数据应用的交付运维需求。本文最终实现一个云原生大数据计算引擎管理与开发平台,平台实现了从镜像管理、容器应用部署到集群管理、架构管理、应用开发,最终到大数据作业工作流的一站式解决方案。平台在国家重点研发计划项目“基于大数据的科技咨询技术与服务平台研发”中应用,验证了本文平台与方案的有效性及可用性。
云原生变频调速仿真实验及其自动检测的研究与实现
这是一篇关于云原生,虚拟仿真实验,自动检测,Docker,感知哈希算法的论文, 主要内容为仿真实验的研发已经取得了一些成果,但是在共享和人机智能交互等方面仍有提升空间。本文以异步电机矢量控制变压变频调速实验为研究案例,设计开发了虚拟仿真实验应用。本文以云原生架构进行开发部署,降低应用耦合性及运维成本,实现持续交付;并将仿真实验上架到开源的云原生应用管理平台,提供便捷的应用获取方式,促进仿真实验的应用和共享;还实现了仿真模型和实验结果的自动检测功能,增强应用人机交互能力。本文主要工作如下:(1)基于云原生构架的仿真实验设计与实现利用g RPC(Google Remote Procedure Call)微服务架构将虚拟仿真实验应用拆分为仿真运算与实验主体两个微服务;结合Vue.js和Element UI开发演示性实验,展示仿真模型与结果;利用前后端交互技术和MATLAB开发验证性实验,实现模拟实物实验的操作环境和参数仿真功能;利用第三方库js Plumb开发设计性实验,提供可操作模块和系统分析功能;利用My SQL设计数据库,保存用户信息和实验结果;利用Docker对仿真实验进行打包和部署;将本文开发的虚拟仿真实验上架到了本文作者参与开发的开源云原生应用管理平台;利用requests第三方库完成了对仿真实验的并发性能测试。(2)提出仿真模型和实验结果的自动检测方法并实现在验证性实验操作中,以面向对象的方式将实验操作记录为键值对数组,使用冗余存储自动检测分析实验操作错误;在设计性实验操作中,结合搜索回溯算法,自动分析仿真模型逻辑,实现系统故障诊断和传递函数提炼,并对传递函数进行自动化简,将其转化为Simulink可以处理的形式并进行仿真。在实验结果的自动检测中,本文利用所提出的基于感兴趣区域提取和小波变换的改进感知哈希算法,获得实验结果与模板图像的汉明距离,将其与理论阈值作比较判别实验结果正确性。研究表明,与传统图像哈希算法相比,本文提出的算法具有更高的正确率,适用于虚拟仿真实验结果正确性的自动检测。本文基于云原生架构设计并实现的变频调速虚拟仿真实验,包含演示性实验、验证性实验和设计性实验,能满足不同应用场景的需求,具备仿真模型和实验结果的自动检测功能,人机交互性强,应用耦合性低,便于获取,并发性能良好,便于推广和共享。
基于云原生的智慧酒店运维平台的设计与实现
这是一篇关于云原生,微服务,智慧酒店,运维平台的论文, 主要内容为如今移动互联网、云计算、移动位置服务、物联网、人工智能等信息技术快速发展,再加上《国务院关于加快发展旅游业的意见》、《“十二五”旅游业发展面临的战略机遇》等政策的支撑,我国智慧酒店行业得到了快速的发展。然而,由于酒店业务一直在不断的发展和改进,智慧酒店信息系统的规模也变得日益庞大起来,其运维管理工作面临着严峻的考验。首先,本文研究了云原生的发展现状、智慧酒店运维平台的发展现状以及智慧酒店运维平台的实现意义,并且通过对云原生架构设计的研究和对酒店信息系统运维需求的深入分析后,进而提出了本文的研究对象——基于云原生的智慧酒店运维平台的设计与实现。然后,本文系统地围绕本研究对象进行需求分析、业务建模,之后再以此为纲领规划了平台的功能架构和技术架构,完成了平台的概要设计,以及根据概要设计对每一个功能模块进行了详细设计,并加以实现和测试,确定平台的使用流畅性和功能可用性。最后,对平台当前问题进行了简要分析,并提出了后续的改进方案。智慧酒店运维平台整体搭建了云原生架构来提高系统的可维护性和可拓展性,采取前后端分离的开发模式,前端框架采用ant design of vue,后台采用Spring Boot,用“JWT+Spring Security+Redis”做相关的权限验证,采用对高并发、高访问量支持度更高的Oracle数据库来提供数据的持久化存储。系统实现的最终成果是一个拥有发版管理、接口管理、数据迁移管理三大子系统的Web应用软件。在权限管理上,对登录用户的权限进行划分,令工作人员各司其职,同时也保障了数据的安全性。在功能点上,发版管理子系统提供了工作站管理、发版管理、模板管理等功能,用户可以自定义发版策略,提高了发版的便捷性和准确性;接口管理子系统提供了公司接口列表、酒店接口列表、未知接口审批、接口配置等功能,减少了运维人员和开发人员的沟通成本,提高了接口的复用性,提升了生产效率;数据迁移管理子系统提供了迁移任务管理、迁移模块管理等功能,用户可以进行一键数据迁移,并可以时时关注迁移状态,查看迁移结果,减少了开发成本,提升了工作效率。本文从系统架构和业务逻辑两个方面进行创新,采用了云原生技术架构并且实现了用户自定义发版策略和SHA1值的计算方式,完成了课题研究预期的目标。此平台在2022年9月份研发结束后,已成功在某头部旅游企业酒店部门进行了实际的线上应用,效果理想,获得了一致好评。
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