本发明专利技术公开了一种针对边缘计算场景的容器镜像预热及分发方法，涉及边缘计算与容器技术领域，包括用户提交应用定义、镜像分发优化、下载任务处理及应用升级/更新监控与回滚。本发明专利技术采用动态路径选择、预测性缓存策略、多路径传输与断点下载等手段，优化资源分配、压缩解压缩算法及实时监控应用运行状态。本发明专利技术提高了边缘计算环境下容器镜像分发效率，降低部署等待时间、网络资源消耗，提高了应用更新稳定性。定性。定性。
【技术实现步骤摘要】
一种针对边缘计算场景的容器镜像预热及分发方法
[0001]本专利技术涉及边缘计算与容器
，更具体地说，涉及一种针对边缘计算场景的容器镜像预热及分发方法。
技术介绍
[0002]边缘节点是指位于网络边缘的计算设备，例如物联网设备、移动设备或边缘数据中心等，这些计算设备通常不具备非常良好的网络状况。
[0003]镜像服务器是一个用于存储和管理容器镜像的服务器。容器镜像是包含了应用程序及其运行环境的可执行包，可以在支持容器技术的环境中运行。镜像服务器提供了镜像的存储、检索和分发功能，便于用户在不同的设备（如边缘节点）上部署和运行应用。
[0004]随着云计算技术的快速发展，容器技术逐渐成为云原生应用部署的主流方式。容器技术提供了一种轻量级、高效、可移植的虚拟化解决方案，大大简化了应用部署、运行和管理的复杂性。然而，在边缘计算场景下，容器镜像的分发和预热仍然面临许多挑战。边缘计算场景具有边缘节点分布广泛、网络环境复杂、资源有限等特点，这使得容器镜像的分发和预热变得更加困难。
[0005]技术问题1：现有的Docker容器技术不支持断点续传。在边缘计算环境下，网络不稳定可能导致镜像传输过程中断，从而影响镜像的分发效率和应用部署的成功率。
[0006]技术问题2：云原生应用发布有很大概率因镜像拉取不成功导致部署失败，需要镜像预热功能。镜像预热可以提前将镜像分发到边缘节点，从而加快应用部署的速度。然而，现有的镜像预热解决方案往往针对数据中心场景设计，不适用于边缘节点分散的场景。
[0007]技术问题3：目前市场上的镜像预热解决方案的触发设置适用于数据中心，但在边缘计算场景下，这些解决方案往往不能满足需求。边缘计算场景下，需要一种更灵活、高效的镜像预热方法，以适应复杂的网络环境和有限的资源。
[0008]技术问题4：在弱网边缘节点分散场景下，应用升级时依赖于所需镜像下载到边缘节点，但目前没有好的解决方案。这导致应用升级过程中可能出现长时间的停机和服务中断，影响边缘应用的可用性和用户体验。
[0009]综上所述，针对边缘计算场景，现有技术在容器镜像分发和预热方面存在诸多问题，需要寻求一种创新的解决方案，以提高边缘计算环境下的容器镜像分发和预热效率，保证边缘应用的可用性和稳定性。
技术实现思路
[0010]本专利技术要解决的技术问题是提供一种针对边缘计算场景的容器镜像预热及分发方法，镜像服务器与边缘节点通过网络通讯连接，用户通过镜像服务器向边缘节点推送镜像的过程包括以下步骤：(1)用户提交应用定义，包括:a) 收集应用中的镜像信息，生成对应的镜像打包任务；
b) 生成带有校验机制的tar包，将tar包通过断点上传的方式传至镜像服务器；(2)镜像分发优化，包括：a) 镜像服务器将具有相似网络特征和地理位置的边缘节点归为一组，利用组内节点之间的网络优势进行镜像分发；所述相似网络特征和地理位置的边缘节点为具有相近网络延迟、相近数据传输速率以及相临地理区域分布的边缘节点；具体如何利用组内节点之间的网络优势进行镜像分发可以通过以下几个步骤实现：分组：首先，将具有相近网络延迟、相近数据传输速率以及相临地理区域分布的边缘节点归为一组。这样可以确保组内的节点之间具有较好的网络连接质量和较低的延迟。
[0011]选举主节点：在每个组内，选举一个主节点（或称为源节点），该节点负责从中心服务器获取镜像数据。主节点的选举可以基于各节点的带宽、延迟和负载情况，以确定最佳的主节点。
[0012]镜像分发：主节点从中心服务器获取镜像数据后，将数据分发给组内的其他边缘节点。这里可以利用组内节点之间的高速连接和低延迟特点，采用多播、P2P 或其他高效的数据传输方式进行分发，以提高分发效率。
[0013]数据校验：在镜像分发过程中，各边缘节点需要对接收到的数据进行校验，以确保数据的完整性和准确性。可以使用哈希值或其他校验方法进行数据校验。
[0014]分发完成后的后续操作：一旦分发完成，边缘节点可以开始利用镜像数据提供服务，如软件更新、缓存内容等。同时，主节点可以周期性地与中心服务器进行同步，以确保镜像数据的及时更新。
[0015]b) 镜像服务器根据边缘节点之间的实时网络状况，实现动态路径选择，优化镜像分发过程；c) 镜像服务器采用预测性缓存策略，预测边缘节点可能需要的应用，并提前将应用缓存至边缘节点；d) 对于网络不稳定的边缘节点，镜像服务器采用多路径传输技术，通过多个网络路径同时传输镜像数据；e) 镜像服务器结合边缘计算资源，优化镜像压缩和解压缩算法，减少在边缘节点之间传输的数据量；具体包括：ea) 镜像服务器评估边缘节点的计算资源，包括处理器性能、内存容量，以确定适合边缘节点的压缩和解压缩算法；eb) 镜像服务器选择一种或多种适合边缘节点计算资源的高效压缩算法，包括LZ77、LZ78、LZW、Brotli，用于在镜像分发前进行压缩处理；ec) 边缘节点使用与发送节点相匹配的解压缩算法，解压缩收到的镜像数据；ed) 镜像服务器定期评估和更新所选用的压缩和解压缩算法，以适应边缘计算资源和网络环境的变化；f)镜像服务器根据节点的网络状况、计算资源和存储资源，动态调整镜像分发的优先级；具体包括：fa) 镜像服务器实时收集节点的网络状况、计算资源和存储资源信息，包括带宽、延迟、处理器使用率、内存使用率和存储空间；
fb) 镜像服务器基于收集到的节点资源信息，使用智能调度算法为不同的镜像分发和预热任务分配优先级；fc) 镜像服务器根据分配的优先级，在保证高优先级任务优先执行的前提下，动态调整镜像分发和预热任务的执行顺序；fd) 随着节点资源状况的变化，镜像服务器实时更新智能调度算法以优化资源分配策略;(3)镜像下载任务处理，包括：a) 镜像服务器根据应用里的镜像信息，在该应用指定的边缘节点生成基于断点下载的镜像下载任务；b) 镜像服务器扫描镜像下载任务，当发现镜像扫描任务执行成功后，镜像服务器执行应用升级/更新操作；(4)应用升级/更新监控与回滚，包括：a)镜像服务器对应用运行状态进行实时监控，确保在升级或更新过程中，应用保持可用状态，并在检测到异常时自动触发回滚操作。
[0016]优选的，所述根据边缘节点之间的实时网络状况，实现动态路径选择，优化镜像分发，包括以下步骤：a) 镜像服务器收集边缘节点之间的实时网络状况信息，包括带宽、延迟和丢包率；b) 镜像服务器基于收集到的实时网络状况信息，使用一种路径选择算法，为镜像分发过程确定最优路径；所述路径选择算法为最短路径算法或最大带宽路径算法；c) 镜像服务器在镜像分发过程中，根据实时网络状况的变化，动态调整选择的路径。
[0017]优选的，所述预测性缓存策略具体包括如下步骤：a)镜像服务器基于历史镜像请求数据，利用机器学习算法或统计分析方法预测可能被请求的镜像；b) 镜像服务器根据预测结果，提前将可能被请求的镜像缓存至相应的边缘节点，以便在实际部署过程中减少等待时间；c) 镜像服务器定期更新预测模型，以适应应用部署模式和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种针对边缘计算场景的容器镜像预热及分发方法，镜像服务器与边缘节点通过网络通讯连接，其特征在于，用户通过镜像服务器向边缘节点推送镜像的过程包括以下步骤：(1)用户提交应用定义，包括:a) 收集应用中的镜像信息，生成对应的镜像打包任务；b) 生成带有校验机制的tar包，将tar包通过断点上传的方式传至镜像服务器；(2)镜像分发优化，包括：a) 镜像服务器将具有相似网络特征和地理位置的边缘节点归为一组，利用组内节点之间的网络优势进行镜像分发；所述相似网络特征和地理位置的边缘节点为具有相近网络延迟、相近数据传输速率以及相临地理区域分布的边缘节点；b) 镜像服务器根据边缘节点之间的实时网络状况，实现动态路径选择，优化镜像分发过程；c) 镜像服务器采用预测性缓存策略，预测边缘节点可能需要的应用，并提前将应用缓存至边缘节点；d) 对于网络不稳定的边缘节点，镜像服务器采用多路径传输技术，通过多个网络路径同时传输镜像数据；e) 镜像服务器结合边缘计算资源，优化镜像压缩和解压缩算法，减少在边缘节点之间传输的数据量；具体包括：ea) 镜像服务器评估边缘节点的计算资源，包括处理器性能、内存容量，以确定适合边缘节点的压缩和解压缩算法；eb) 镜像服务器选择一种或多种适合边缘节点计算资源的高效压缩算法，包括LZ77、LZ78、LZW、Brotli，用于在镜像分发前进行压缩处理；ec) 边缘节点使用与发送节点相匹配的解压缩算法，解压缩收到的镜像数据；ed) 镜像服务器定期评估和更新所选用的压缩和解压缩算法，以适应边缘计算资源和网络环境的变化；f)镜像服务器根据节点的网络状况、计算资源和存储资源，动态调整镜像分发的优先级；具体包括：fa) 镜像服务器实时收集节点的网络状况、计算资源和存储资源信息，包括带宽、延迟、处理器使用率、内存使用率和存储空间；fb) 镜像服务器基于收集到的节点资源信息，使用智能调度算法为不同的镜像分发和预热任务分配优先级；fc) 镜像服务器根据分配的优先级，在保证高优先级任务优先执行的前提下，动态调整镜像分发和预热任务的执行顺序；fd) 随着节点资源状况的变化，镜像服务器实时更新智能调度算法以优化资源分配策略;(3)镜像下载任务处理，包括：a) 镜像服务器根据应用里的镜像信息，在该应用指定的边缘节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：花磊，李泽，燕剑波，崔骥，
申请(专利权)人：江苏博云科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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