基于Nomad的边缘计算平台的多运行时支持设计与实现论文设计VIP专享

摘要边缘计算是一个新兴的技术方向，边缘计算能够和云计算紧密结合，充分发挥边缘的低时延、安全等特性，具有广阔的应用前景。边缘计算的研究工作仍处于一种探索阶段，各厂商及开源社区边缘技术路线各不相同。本文的边缘计算平台是基于 Nomad 构建的边缘云落地形态。Docker 等容器技术由于具备轻量级、节约资源、毫秒级启动时间、高性能等特性，适合大多数边缘计算的场景。然而，Nomad 已有的容器等运行时并不能覆盖某些边缘场景的需求 ，Nomad 运行时的支持种类仍有待丰富。本文着眼于边缘计算平台的多运行时支持，包括 Libvirt 虚拟机运行时和 FaaS 函数运行时。目前许多企业还存在存量虚拟机的场景，已有业务迁移的需要以及一些边缘场景需要使用传统虚拟机。基于该需求，本文引入 Libvirt 虚拟化技术，提出了 Libvirt 虚拟机运行时，以插件的形式作为一个中间层管理虚拟机任务。另外 ，物联网平台和应用使用边缘计算承载已成为共识，但物联网应用存在海量接入 、碎片化、边缘化等特点，并且目前云、边、端三者的计算架构、开发模式存在较大差异，为提升效率需要边缘计算提供新的架构和技术手段。本文调研了Serverless 的 FaaS 技术，提出了 FaaS 函数运行时。技术选型后采用 OpenFaaS，尝试在边缘端采用函数计算的服务模式。FaaS 函数运行时实现了 faas-provider 接口，进行函数管理、部署和调用，将闲置的函数缩容到零，并在调用前预热函数，从函数的层面定义编排函数工作流程。由此，基于 Nomad 的边缘计算平台具备虚拟机、容器、函数等多粒度多运行时的支持。此外，Serverless=FaaS+BaaS，单独的 FaaS 函数运行时还不能满足开发者需要，本文设计了边缘容器镜像仓库方案，提供边缘端就近地拉取镜像的一类BaaS。以及整合其他开源项目，在边缘计算平台上提供监控、告警、自动扩缩容等更多的函数计算服务方案。关键词： 边缘计算，Nomad，多运行时，Libvirt，函数计算iAbstractEdge computing is an emerging technology direction, which can be tightly integrated with cloud computing to give full play to the characteristics of low latency and security at the edge, so it has broad application prospects. The research work on edge computing is still in an exploratory stage, and vendors and open source communities have different...