Page 284 - 《软件学报》2021年第12期

3948 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.12, December 2021

算资源的实时情况,因此无法得到最优的资源管理和调度方案,也无法达到更好的计算性能.因此,我们为分布
式的边缘计算平台提供一个中心化的结构,负责管理和调度边缘计算平台的流量和分布式计算资源,提高边缘
计算平台的性能表现.

1.3 无服务化计算与容器编排模型
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无服务化计算(serverless computing) 是一种新的计算平台,为用户提供了函数化的计算服务.用户只需要
调用统一接口,就能够进行函数化计算,无需额外管理和调度运行时需要的资源,使得用户可以更好的关注自己
的业务逻辑.利用容器化技术,用户提交的函数将被快速部署到容器,并运行在对应的计算实体上,这免去了复
杂的计算资源部署、配置和调度过程.同时,容器能够在不同的计算实体进行快速迁移,这提高了计算平台的可
扩展性,提高用户的开发效率.
在容器技术使用过程中,我们需要把容器部署和运行在恰当的服务器上,这也是容器编排的概念.工业界提
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出了许多容器编排器,包括 Mesos ,Kubernetes ,Yarn ,Borg 等.但是目前的容器编排器采用的仍是一些简单
的编排策略,例如,Kubernetes 和 Borg 只提供了简单的先来先服务(FCFS)和基于优先级顺序的容器编排策略,而
Mesos,Yarn 等编排工具只支持先来先服务的编排策略.它们没有考虑到任务和容器本身先后执行顺序等信息,
并且现有的容器编排器都是基于单个数据中心的,无法进行跨集群的容器编排.对于分布式边缘计算网络,现有
的容器编排策略无法在多集群平台中使用.因此在本文中,为了适应 FDN 网络中多个边缘计算集群的分布式结
构,我们设计一种跨集群的容器编排器,提供一种基于有向无环图结构的容器编排策略,优化用户到边缘集群的
计算延迟.

2 FDN 技术架构

2.1 FDN系统概况
我们设计了一种新的边缘计算平台,功能分发网络 FDN,系统结构如图 1 所示.它是一种分布式的边缘计算
平台,能够为用户提供基于函数的计算服务.在 FDN 平台中,用户只需要通过 FDN 提供的统一接口,上传计算任
务数据等相关信息,就能够访问 FDN 中边缘计算的资源.此时,复杂的计算任务就会被上传到系统,并且控制器
将根据任务和网络流量等信息,把相关容器编排和部署到合适的边缘计算集群,最终将计算结果返回给用户.

Fig.1 Overview of FDN system
图 1 FDN 系统概况
在 FDN 中,我们主要有以下角色.