基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统及方法与流程

1.本发明属于计算机技术领域，具体涉及基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统及方法。


背景技术：

2.由于核电具有清洁、低碳、稳定、高能量密度和供应能力强等优点，成为与火电、水电并称的世界三大电力供应支柱，核电行业在我国更是战略性新能源产业的重要组成部分，体现国家工业现代化能力，影响深远，同时，安全是核电的生命线，为了保证安全高效发展核电，核电行业信息化成为推动产业技术进步，升级优化，跨越发展的重要抓手。构建灵活可靠的多集群系统，是确保核电行业信息化的数据安全可靠的重要保证。
3.随着云计算的发展以及虚拟化容器化技术的普及和发展，催生了云原生技术。通过结合云原生技术的灵活调度、容器化虚拟化的优势，来构建安全可靠的多集群调度系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统及方法，能够构建安全可靠的多集群调度系统。
5.本发明的技术方案如下：基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，包括coredns dns服务器，externaldns转换工具和federation control plane组件。
6.所述的coredns dns服务器，可以用其他商业或者自研dns服务器替换，存储dns地址和ip地址的对应关系，对dns请求进行响应，如果dns服务器提供基于地址的dns解析，能够实现智能解析功能。
7.所述的externaldns转换工具，各个dns服务器的接受数据格式是固定的，externaldns转换工具将kubefed提供的dns数据转换为配置的dns服务器需要的格式。
8.所述的federation control plane组件，包含2部分：controller-manager和kubefed-admission-webhook，这两部分合作，共同提供以下功能：
9.member集群加入和离开，检查集群状态；
10.管理某种联邦资源的状态，包括该资源创建时的校验，创建到哪个集群以及对应集群创建多少资源，该资源在该集群的特异性表现，如果设定了replicaschedulingpreference，还可以根据集群资源情况，动态调整该资源在集群中分布。
11.基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度方法，包括如下步骤：
12.步骤1：通过命令行kubectl向kubernetes api服务器kube-apiserver发送部署kubefed的命令；
13.步骤2：等待联邦集群管理组件安装成功后，创建coredns作为dns服务器，将存储设置为etcd；
14.步骤3：安装external-dns工具；
15.步骤4：根据需求创建联邦资源；
16.步骤5：部署联邦domain和联邦ingress服务发现，把kubernetes层面的ingress资源信息暴露给联邦控制组件，然后联邦控制组件自动将dns信息发送到dns服务器；
17.步骤6：用户通过使用上述dns服务器即可拿到多个集群相似的资源的入口信息，即可按需选择需要访问的服务。
18.步骤1中的命令可以是创建自定义crd资源和创建具体deployment命令或者是通过helm创建的命令。
19.本发明的有益效果在于：提出了基于kubernetes和docker容器化虚拟化技术和kubefed联邦集群技术构建多集群管理系统，相比传统的单集群而言，由于可以将业务负载到多个集群上，使用一个全局vip或者dns域名将请求发送到对应后端集群，提高了高可用性，避免了集群层面的单点故障。同时，本发明可以和集群拆分技术一起使用，将一个大集群拆分为多个小集群，当集群发生诸如供电问题，硬件问题，网络故障问题，代码问题引发连锁反应等问题时，多个集群比一个集群更健壮，用多个集群可以将故障隔离在一个集群中。此外，多个集群可以基于业务，彻底在物理层面做到隔离，互不干扰。可以使用多个集群来承载多个业务，或者多个角色，比如测试环境，准生产环境等。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
21.本发明依托于kubernetes和docker容器化虚拟化技术和kubefed联邦集群技术构建核电生产的安全可靠的多集群调度系统。
22.基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，主要是基于kubernetes，将要部署的服务资源等基于联邦方式改写，构建联邦资源，然后使用kubefed管理多个集群中的资源。为视区别，将集群分为member集群和host集群，装有联邦控制面federation control plane的集群称为host集群，即管理集群。member集群可以称为成员集群是被管理集群。管理集群同时也可以作为被管理集群。
23.基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，包括coredns dns服务器，externaldns转换工具和federation control plane组件。
24.coredns dns服务器，可以用其他商业或者自研dns服务器替换。存储dns地址和ip地址的对应关系。对dns请求进行响应。如果dns服务器提供基于地址的dns解析。还可以实现智能解析功能。
25.externaldns转换工具，各个dns服务器的接受数据格式是固定的，而且都有一些差别。externaldns转换工具将kubefed提供的dns数据转换为配置的dns服务器需要的格式。
26.federation control plane组件，包含2部分：controller-manager和kubefed-admission-webhook，这两部分合作，共同提供以下功能：
27.member集群加入和离开。检查集群状态。
28.管理某种联邦资源的状态，包括该资源创建时的校验，创建到哪个集群以及对应集群创建多少资源，该资源在该集群的特异性表现，如果设定了replicaschedulingpreference，还可以根据集群资源情况，动态调整该资源在集群中分
布。
29.基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度方法，包括如下步骤：
30.步骤1：通过命令行kubectl向kubernetes api服务器kube-apiserver发送部署kubefed的命令，具体的命令可以是创建自定义crd资源和创建具体deployment命令或者是通过helm创建的命令；
31.步骤2：等待联邦集群管理组件安装成功后，创建coredns作为dns服务器，将存储设置为etcd。也可以使用自研或者商业dns服务器；
32.步骤3：安装external-dns工具。默认配置是coredns作为dns服务器时的配置，如果使用其他dns服务器，需要在这里修改配置；
33.步骤4：根据需求创建联邦资源；
34.步骤5：部署联邦domain和联邦ingress服务发现，他们会把kubernetes层面的ingress资源信息暴露给联邦控制组件，然后联邦控制组件自动将dns信息发送到dns服务器；
35.步骤6：用户通过使用上述dns服务器即可拿到多个集群相似的资源的入口信息，即可按需选择需要访问的服务。

技术特征：
1.基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，其特征在于：包括coredns dns服务器，externaldns转换工具和federation control plane组件。2.如权利要求1所述的基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，其特征在于：所述的coredns dns服务器，可以用其他商业或者自研dns服务器替换，存储dns地址和ip地址的对应关系，对dns请求进行响应，如果dns服务器提供基于地址的dns解析，能够实现智能解析功能。3.如权利要求1所述的基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，其特征在于：所述的externaldns转换工具，各个dns服务器的接受数据格式是固定的，externaldns转换工具将kubefed提供的dns数据转换为配置的dns服务器需要的格式。4.如权利要求1所述的基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统，其特征在于：所述的federation control plane组件，包含2部分：controller-manager和kubefed-admission-webhook，这两部分合作，共同提供以下功能：member集群加入和离开，检查集群状态；管理某种联邦资源的状态，包括该资源创建时的校验，创建到哪个集群以及对应集群创建多少资源，该资源在该集群的特异性表现，如果设定了replicaschedulingpreference，还可以根据集群资源情况，动态调整该资源在集群中分布。5.基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：通过命令行kubectl向kubernetes api服务器kube-apiserver发送部署kubefed的命令；步骤2：等待联邦集群管理组件安装成功后，创建coredns作为dns服务器，将存储设置为etcd；步骤3：安装external-dns工具；步骤4：根据需求创建联邦资源；步骤5：部署联邦domain和联邦ingress服务发现，把kubernetes层面的ingress资源信息暴露给联邦控制组件，然后联邦控制组件自动将dns信息发送到dns服务器；步骤6：用户通过使用上述dns服务器即可拿到多个集群相似的资源的入口信息，即可按需选择需要访问的服务。6.如权利要求5所述的基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度方法，其特征在于：步骤1中的命令是创建自定义crd资源和创建具体deployment命令。7.如权利要求5所述的基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度方法，其特征在于：步骤1中的命令是通过helm创建的命令。

技术总结
本发明属于计算机技术领域，具体涉及基于云原生构建核电生产的多集群联邦调度系统及方法。包括coreDNS dns服务器，externalDNS转换工具和Federation control plane组件。本发明的有益效果在于：提出了基于Kubernetes和docker容器化虚拟化技术和kubefed联邦集群技术构建多集群管理系统，相比传统的单集群而言，由于可以将业务负载到多个集群上，使用一个全局VIP或者DNS域名将请求发送到对应后端集群，提高了高可用性，避免了集群层面的单点故障。故障。


技术研发人员：李杰 白喆 汪骥宇 陈武
受保护的技术使用者：核动力运行研究所
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/7/12