Kubernetes可视化管理平台

为了方便云平台的管理,摆脱使用Kubetcl命令行方式操作Kubernetes集群的繁琐,前台采用React框架构建UI界面,后台使用Fabric8框架调用Kubernetes云平台的功能接口,前后端数据的交互借助Axios框架来完成。最终成功完成了基于Docker的Kubernetes可视化管理平台的开发。通过该平台,管理人员可以操作Kubernetes集群中Pod、Namespaces、Service等核心组件。并且在此基础上,该文借助时序数据库InfluDB和可视化监控工具Grafana,实现了平台资源的监控。通过集成Harbor管理页面,可以对Docker私有镜像仓库进行管理。最终,Kubernetes可视化管理平台实现的功能主要包括:物理节点信息显示,Pod、Controller、Service、Namespace的增删改查,平台资源监控和私有镜像管理。这种所见即所得的管理方式,可以充分发挥容器集群自动化部署、自动化扩缩容、自动维护的特性。同时,也使得容器集群的管理更加方便,极大地提高了平台管理的效率,降低了管理人员的负担。     

基于Kubernetes的分布式TensorFlow平台的设计与实现

文中介绍了基于Kubernetes的分布式TensorFlow平台的设计与实现,针对分布式TensorFlow存在的环境配置复杂、底层物理资源分布不均、训练效率过低、模型研发周期长等问题,提出了一种容器化TensorFlow的方法,并基于Kubernetes容器PaaS平台来统一调度管理TensorFlow容器。 文中将Kubernetes和TensorFlow的优点相结合,由Kubernetes提供可靠、稳定的计算环境,以充分发挥TensorFlow异构的优势,极大地降低了大规模使用的难度,同时建立了一个敏捷的管理平台,实现了分布式TensorFlow资源的快速分配、一键部署、秒级启动、动态伸缩、高效训练等。     

基于Kubernetes的AI调度引擎平台

文中介绍了基于Kubernetes的AI调度引擎平台的设计与实现, 针对当前人工智能调度系统中存在的服务配置复杂, 集群中各节点计算资源利用率不均衡以及系统运维成本高等问题, 本文提出了基于Kubernetes实现容器调度和服务管理的解决方案. 结合AI调度引擎平台的需求, 从功能实现和平台架构等方面设计该平台的各个模块. 同时, 针对Kubernetes无法感知GPU资源的问题, 引入device plugin收集集群中每个节点上的GPU信息并上报给调度器. 此外, 针对Kubernetes调度策略中优选算法只考虑节点本身的资源使用率和均衡度, 未考虑不同类型的应用对节点资源的需求差异, 提出了基于皮尔逊相关系数 (Pearson correlation coefficient, PCC)的优选算法, 通过计算容器资源需求量与节点资源使用率的互补度来决定Pod的调度, 从而保证调度完成后各节点的资源均衡性.     

基于Docker的云资源弹性调度策略

针对云资源弹性调度问题,结合Ceph数据存储的特点,提出一种基于Docker容器的云资源弹性调度策略。首先,指出Docker容器数据卷不能跨主机的特性给应用在线迁移带来了困难,并对Ceph集群的数据存储方法进行改进;然后,建立了一个基于节点综合负载的资源调度优化模型;最后,将Ceph集群和Docker容器的特点相结合,利用Docker Swarm实现了既考虑数据存储、又考虑集群负载的应用容器部署算法和应用在线迁移算法。实验结果表明,与一些调度策略相比,该调度策略对集群资源进行了更细粒度的划分,实现了云平台资源的弹性调度,并在保证应用性能的同时,达到了合理利用云平台资源和降低数据中心运营成本的目的。     

云计算环境下的资源调度研究

云计算已成为近年来的研究热点，其通过虚拟化等技术构建统一的资源池，屏蔽底层资源细节，从而达到提高设备利用率、节能减排、快速部署业务等目的。基于此，分析云计算环境下的资源调度问题。首先，介绍了云环境下资源调度的背景和研究现状，对资源调度器的演进、Kubernetes容器云平台、弹性伸缩理论进行了阐述；其次，研究了云资源弹性伸缩调度方案；最后，指出基于Kubernetes的资源调度存在的问题。     

理解Kubernetes核心概念

Kubernetes (k8s)是自动化容器操作的开源平台,这些操作包括部署,调度和节点集群间扩展.如果曾经用过Docker容器技术部署容器,那么可以将Docker看成Kubernetes内部使用的低级别组件.Kubernetes不仅仅支持Docker,还支持Rocket,这是另一种容器技术. 使用Kubernetes可以:自动化容器的部署和复制;随时扩展或收缩容器规模;将容器组织成组,并且提供容器间的负载均衡;很容易地升级应用程序容器的新版本;提供容器弹性,如果容器失效就替换它,等等…     

面向Kubernetes的多集群资源监控方案

应用系统的复杂化与微服务化促进了容器的广泛使用, 企业往往会根据业务需要使用Kubernetes搭建多个集群进行容器的编排管理与资源分配. 为实时监控多个集群的工作状态与资源使用情况, 提出了面向Kubernetes的多集群资源监控方案, 对Kubernetes提供的CPU、内存、网络以及存储指标进行采集, 根据采集数据的类型对部分数据进行计算以获取更直观的监控指标, 实现了多层级多类型的存储, 并提供监控数据的REST接口. 通过实验, 验证了本设计对集群资源的消耗低, 具有较好的性能.     

基于Kubernetes的RISC-V异构集群云任务调度系统

随着在云计算领域得到广泛的应用和关注, 集群容器编排管理平台Kubernetes已广泛应用于容器化应用服务的自动部署和发布、应用弹性扩展和回滚更新、故障检测和自我修复等服务场景. 第5代精简指令集计算机 (fifth-generation reduced instruction-set computer, RISC-V)具有精简化、模块化、可扩展和开源4大技术特点和优势, 已经得到学术界和工业界的广泛关注. 本文立足于Kubernetes生态和RISC-V生态的协同研究点, 为Kubernetes调度器提供异构指令集架构(instruction set architecture, ISA)的云服务任务调度支持. 本文通过对生产环境中RISC-V指令集架构的各类计算任务需求进行了量化分析, 发现现有的集群容器编排平台Kubernetes不具备调度RISC-V指令集架构的计算任务的能力, 尤其是其调度算法无法利用RISC-V用户自定义的可扩展指令集架构特性提供高性能的可靠服务. 为解决上述问题, 本文提出了一种创建时调度的ISAMatch模型, 综合考虑指令集亲和性、同种指令集架构节点数量和节点资源利用率等多个方面, 实现任务的最佳分配. 本文以现有的集群调度器为基础, 完善其针对多种指令集架构任务的调度需求, 相对比默认调度器正确率62% (调度RISC-V基础指令集任务)、41% (调度RISC-V扩展指令集任务)、67% (调度RISC-V扩展指令集任务且有“RISC-V”节点匹配标签), 在不考虑资源限制的条件下, ISAMatch模型可以达到100%的任务调度正确率.     

Ubuntu与Rancher联合发布Kubernetes云原生平台

在Kub ernetes领域盛会KubeCon上, Ubuntu所属公司Canonical与Rancher Labs合作, 宣布推出一个基于Ubuntu、 Kubernetes和Rancher 2.0的应用程序交付平台——Cloud Native Platform (云原生平台, 简称CNP).CNP云原生平台将使用户能够通过从开发、 测试到生产环境的单一工作流管理门户, 轻松地在Kubernetes上部署、 管理和操作容器. 用户可以利用Docker容器和helm charts丰富的应用程序目录, 极大地简化部署工作, 提高开发速度. 基于Canonical的Kubernetes分发版, CNP云原生平台将实现无缝管理用户、 访问控制和集群管理. 计划于明年年初正式发布的Rancher 2.0, 包含了在生产中管理多个 Kubernetes集群所需的一切.Rancher 2.0的极简而友好的用户体验让用户能够轻松掌握Kubernetes的全部功能. 用户认证、 健康检查和监控的集中管理提供了更高的可视性和控制力. 用户可以使用Canonical的Kubernetes分发版或云托管的Kuber-netes服务支持和管理新的Kubernetes集群, 所有集群都可以实现在 Rancher 2.0 中的统一导入与纳管.Canonical Ubuntu可用于公有云和私有云. 且Canonical保持着与AWS、 Azure、 Google和Oracle的合作, 优化Ubuntu 客户端以访问位于这些云中的容器. 同时, Canonical还与 Google GKE合作, 让用户可以在企业Kubernetes部署和Google SAAS产品之间启用混合操作.     

面向5G边缘计算的Kubernetes资源调度策略

容器云是5G边缘计算的重要支撑技术,5G的大带宽、低时延和大连接三大特性给边缘计算带来较大的资源压力,容器云编排器Kubernetes仅采集Node剩余CPU和内存两大资源指标,并运用统一的权重值计算Node优先级作为调度依据,该机制无法适应边缘计算场景下精细化的资源调度需求。面向5G边缘计算的资源调度场景,通过扩展Kubernetes资源调度评价指标,并增加带宽、磁盘两种评价指标进行节点的过滤和选择,提出一种基于资源利用率进行指标权重自学习的调度机制WSLB。根据运行过程中的资源利用率动态计算该应用的资源权重集合,使其能够随着应用流量的大小进行自适应动态调整,利用动态学习得到的资源权重集合来计算候选Node的优先级,并选择优先级最高的Node进行部署。实验结果表明,与Kubernetes原生调度策略相比,WSLB考虑了边缘应用的带宽、磁盘需求,避免了将应用部署到带宽、磁盘资源已饱和的Node,在大负荷与异构请求场景下可使集群资源的均衡度提升10%,资源综合利用率提升2%。     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.     

The Distributed Time-Triggered Simulation Scheme: Core Principles and Supporting Execution Engine

Distributed real-time simulation is a young technology field but its practice is under increasing demands. In recent years the author and his collaborators have been establishing a new approach called the distributed time-triggered simulation (DTS) scheme which is conceptually simple and easy to use but widely applicable. The concept was initiated in the course of developing a new-generation object-oriented real-time programming scheme called the time-triggered message-triggered object (TMO) programming scheme. Some fundamental issues inherent in distributed real-time simulation that were learned during recent experimental studies are discussed along with some approaches for resolving the issues. An execution engine developed to support both the TMOs engaged in control computation and the TMOs engaged in DTS is also discussed along with its possible extensions that will enable significantly larger-scale DTSs.     

Software-Konfigurationsmanagement in großen Softwareprojekten

Zusammenfassung Mit zunehmender Größe der Softwaresysteme verschärfen sich die für die Software-Herstellung typischen Probleme: Beherrschen großer Objektmengen, Erhalten der Systemkonsistenz, Kontrolle der ständigen Änderungseinflüsse und Gewährleisten einer langen Lebensdauer. Die Disziplin Konfigurationsmanagement bildet den methodischen Ansatz, diese Probleme besser zu beherrschen. Software-Konfigurationsmanagement faßt die Herstellung von Softwaresystemen als eine Abfolge von kontrollierten Änderungen an gesicherten Zwischen- und Endergebnissen auf. Dargestellt werden die Objekte und Funktionen des Software-Konfigurationsmanagements sowie die hierfür in großen Software-Projekten benötigten Methoden, Instanzen und Hilfsmittel.     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and     

Editorial:Brain-machine interface(BMI) and cyborg intelligence

正Brain-machine interfaces(BMIs)aim at building a direct communication pathway between the brain and an external device,and represent an area of research where significant progress has been made during the past decade.Based on BMIs,mind information can be read out by neural signals to control     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate     

SCIENCE CHINA Information Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate