一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法，属于数据恢复技术领域。本方法结合不同的需求场景，当容器发生故障需立刻进行恢复操作时，根据各类容器在使用时的不同功能特点，给该容器快照的主要功能属性赋以相应的权重，再经过快照的综合评分选择算法，得到最适合当前容器进行恢复的目标快照。通过对目标快照进行回滚，将该容器恢复到这个快照创建时的状态。本方法既能使容器恢复正常运行，又降低了数据的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法
本专利技术涉及一种属性权重快照选择方法，用于基于快照技术的备份与恢复Docker容器，属于数据恢复

技术介绍
近年来，以Docker为代表的容器技术成为虚拟化
的一种新型技术手段。Docker容器技术，是在Linux容器技术的基础上发展而来，为云计算等行业带来了巨大的价值。首先，Docker通过限制硬件资源与软件运行环境，与宿主机上其它应用实现了资源隔离。其次，基于Docker环境一致性的特点，使其不会因为安装不同版本的依赖而导致应用运行异常。同时，Docker容器在任何操作系统上都是一致的，将应用程序运行在Docker容器上，能够实现跨平台、跨服务器的操作。此外，与传统的虚拟机技术相比，Docker容器技术还具有资源利用率高、启动时间短、迁移速度快、维护成本低及扩展性优良等优点。随着Docker容器技术的飞速发展及广泛应用，其安全性、可靠性越来越受到人们的重视。尤其是大规模的云任务和应用种类的复杂性，一旦有服务出现故障甚至失效，其产生的影响将会使企业遭受巨大的损失。比如，微软Azure云的网络设备配置错误、亚马逊云服务的数据存储服务失效、GoogleDocs内存管理软件错误等。因此，无论是传统的虚拟机还是Docker容器，每天都会有很多任务在运行中出现故障或遭到攻击而导致无法正常提供服务。这些故障和攻击可能是节点故障、过载或逃逸攻击、拒绝服务攻击等等。因此，针对Docker容器的容错恢复，显得尤为重要。目前，在容错恢复方面，最常用和最有效的方式之一是快照技术。快照技术是静态映像的备份，能在给定的任意时间记录下存储设备上数据的瞬时状态，其核心是对备份和恢复过程采取“即时”数据拷贝的方式。相对于传统备份技术，快照生成只需要记录文件节点信息，不需要对文件本身进行操作，具有速度快的优点。其应用COW技术，使得拷贝只发生在数据块第一次被写入的情况下，减少了磁盘I/O数量，磁盘空间占用小。同时，快照的生成时间可以压缩到秒级，同时支持连续时间点的多个快照。另外，快照技术的最主要优点，是被保护数据的宿主应用可以不被打断而继续工作。目前，在使用快照技术进行恢复操作时，主要有两种对目标快照的选择方法。一是人工快照选择方法，即人工选择恢复时使用的目标快照。但是，由于人工的介入，使目标对象的恢复时间过长，从而耽误系统运作，并造成额外的损失。二是距离故障发生的时间差最小快照选择方法。虽然这种选择策略避免了人工干预，满足了恢复所需的时间要求，但考虑到对目标对象性能的影响，时间差最小的快照不一定是目标对象用以恢复的最优快照，其缺乏对目标对象综合评估和严谨决策。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺陷，提出一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法，可以在进行快照恢复时，根据快照的属性及优先级配置，选择出符合恢复条件的目标快照。本方法的创新点在于：结合不同的需求场景，当容器发生故障需立刻进行恢复操作时，根据各类容器在使用时的不同功能特点，给该容器快照的主要功能属性赋以相应的权重，再经过快照的综合评分选择算法，得到最适合当前容器进行恢复的目标快照。通过对目标快照进行回滚，将该容器恢复到这个快照创建时的状态。既能使容器恢复正常运行，又降低了数据的损失。一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法。包括适用于快照属性的权重赋值方法，使得恢复中目标快照的选择过程更为严谨。在选择目标快照时，通过权重的大小来表示属性指标的重要性，属性指标越重要则权重越大。由于属性指标代表的是目标容器的功能特性，所以在选择恢复所需的目标快照时，极大地考虑到了目标容器的功能特性对恢复过程的影响。这种权重配置方法不仅减少了传统属性指标权重配置方法中的主观性和随意性，还防止了属性指标权重随样本数据变化而变化的弊端。本方法还包括一种适用于快照评估选优的方法，使得容器在恢复后的性能状态更佳。对比于人工快照选择方法，即人工选择恢复时使用的目标快照，由于人工的介入使得目标对象的恢复时间过长，从而耽误系统运作并造成额外的损失。本专利技术方法使选择过程自动化，避免了人工干预。对比距离故障发生的时间差最小快照选择方法，本方法根据不同的需求场景和该容器在使用时的功能特点，结合快照的属性指标权重确定方法和综合评分选择算法，得出适合当前容器进行故障恢复的目标快照。通过对实验结果中几项容器资源指标的评估，可证实该策略能使得容器在恢复后的性能状态更佳。有益效果本专利技术方法，与已有技术比较，具有以下优点：1.本专利技术提出了一种适用于快照属性的权重赋值方法，使得恢复中目标快照的选择过程更为严谨。在选择目标快照时，通过权重的大小来表示属性指标的重要性，属性指标越重要则权重越大。由于属性指标代表的是目标容器的功能特性，所以在选择恢复所需的目标快照时，极大地考虑到了目标容器的功能特性对恢复过程的影响。这种权重配置方法不仅减少了传统属性指标权重配置方法中的主观性和随意性，还防止了属性指标权重随样本数据变化而变化的弊端。2.本专利技术提出了一种适用于快照评估选优的方法，使得容器在恢复后的性能状态更佳。对比于人工快照选择方法，即人工选择恢复时使用的目标快照，由于人工的介入使得目标对象的恢复时间过长，从而耽误系统运作并造成额外的损失。本专利技术方法使选择过程自动化，避免了人工干预。3.对比距离故障发生的时间差最小快照选择方法，本方法根据不同的需求场景和该容器在使用时的功能特点，结合快照的属性指标权重确定方法和综合评分选择算法，得出适合当前容器进行故障恢复的目标快照。通过对实验结果中几项容器资源指标的评估，可证实该策略能使得容器在恢复后的性能状态更佳。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术方法的实施系统结构示意图；图3为本专利技术方法的决策数据表示例图；图4为本专利技术方法数据归一化后的决策数据表示例图；图5为本专利技术方法的综合得分表示例图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术方法作进一步详细说明。如图1所示，一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法，包括以下步骤：步骤1：从日志数据库中检索出满足条件的快照记录。具体地，包括以下步骤：步骤1.1：在日志数据库中，选择早于恢复时间的记录。根据待恢复容器的目标时间点t*，筛选出时间戳小于等于t*的快照记录，得到集合：{[Index，Name，Checkpointindex，Timestamp，CPU％，Memoryusage]，…}，其中，每一条记录包含以下信息：快照索引、容器名称、时间戳、CPU占用率、占用空间。步骤1.2：在检索记录的基础上，计算时间差和数据增量，其中，时间差Δt的计算方式为：Δt＝t*-tn，tn表示当前快照记录的时间戳属性值，数据增量Δm的计算方式为Δm＝mn+1-mn，mn表示当前快照记录的占用空间属性值。步骤1.3：结合检索记录及时间差和数据增量，组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：从日志数据库中检索出满足条件的快照记录，包括以下步骤：/n步骤1.1：在日志数据库中，选择早于恢复时间的记录。根据待恢复容器的目标时间点t

【技术特征摘要】
1.一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：从日志数据库中检索出满足条件的快照记录，包括以下步骤：
步骤1.1：在日志数据库中，选择早于恢复时间的记录。根据待恢复容器的目标时间点t*，筛选出时间戳小于等于t*的快照记录得到集合，其中，每一条记录包括快照索引、容器名称、时间戳、CPU占用率、占用空间；
步骤1.2：在检索记录的基础上，计算时间差和数据增量，其中，时间差Δt的计算方式为：Δt＝t*-tn，tn表示当前快照记录的时间戳属性值，数据增量Δm的计算方式为Δm＝mn+1-mn，mn表示当前快照记录的占用空间属性值；
步骤1.3：结合检索记录及时间差和数据增量，组合得到决策数据表；
步骤2：对决策数据表的Δt、CPU占用率和Δm进行归一化处理，并且基于属性值特点匹配合适的归一化方法；
步骤3：执行权重配置计算方法，对决策数据表中的目标属性进行权重赋值，包括以下步骤：
步骤3.1：从归一化后的决策数据表中，选择属性列Δt、CPU占用率和Δm，构建决策矩阵X：
X＝|xij|n*3(4)
其中，xij表示归一化后的属性值，n表示决策数据表中的数据条数；
步骤3.2：将决策矩阵X进行标准化处理，得标准化后的矩阵Y为：
Y＝(yij)(5)



其中，yij表示标准化处理后的xij，表示每一列数值的均值，σj表示每一列数值的标准差；






其中，n表示决策数据表中的数据条数；
步骤3.3：计算相关系数矩阵R＝YTY/n的特征值，得到R的3个特征值λ1，λ2，λ3；其中，YT表示Y的转置矩阵；
步骤3.4：计算得到各属性的权重系数：



其中，m表示权重系数的个数；
步骤4：计算每条候选条目的综合评分其中，fi指各属性，wi指各属性对应的权重系数；
将权重系数按递减顺序排序后，对应分配给按照优先级排序的属性；
步骤5：对综合评分进行数值排序，根据综合评分数值最小的快照记录的快照ID，从日志数据库的快照信息表中检索出对应的完整快照记录，即为适合当前容器进行故障恢复的目标快照。


2.如权利要求1所述的一种基于Docker容器故障恢复的属性权重快照选择方法，其特征在于，步骤2中采用的数据归一化方法为min-max归一化，适用于数值存在线性相关的场景，将数据区间[min，max]线性映射到[0，1]，其计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑军，聂榕，郭思宇，王殿欣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11