一种面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法、系统、终端及介质与流程

本发明涉及星载计算，尤其涉及一种面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、在星上载荷数据实时处理、星载云原生应用规模化部署发展的大背景下，打造兼具低资源开销与通用容器虚拟化管理能力的运行底座，已成为破解星载计算节点资源受限瓶颈、支撑天基智能化业务迭代升级的关键方向，也是当前星上计算架构优化与天基云原生技术领域的研究重点。星载计算节点cpu、内存、磁盘硬件资源总量有限，既要满足各类载荷业务、星上数据处理程序的隔离运行、模块化部署与精细化资源调度管控需求，又必须严格控制虚拟化底层自身的资源占用比例，预留充足硬件资源承载实际星上业务，虚拟化运行环境的轻量化与通用性均衡设计愈发关键。然而在星载工程落地实践中，不同路线现有虚拟化架构均存在明显适配短板，难以兼顾低开销与通用云原生运行能力。地面数据中心传统云原生架构普遍采用物理机-虚拟机-容器三层部署模式，搭配完整kubernetes组件体系，依托虚拟机层实现强隔离与多租户调度，但虚拟机监控程序、客户操作系统会产生巨额资源损耗，整套完整集群组件中大量流量管理、负载均衡、集群监控等地面场景专属常驻组件也持续挤占节点算力存储，直接导致虚拟化底座自身开销过高，不适配资源稀缺的星载硬件环境；传统星载专用操作系统、嵌入式实时系统虽具备体积小巧、运行确定性强的优势，适配固化型星上任务运行需求，但整体架构偏向任务定制化设计，缺失容器封装、环境隔离、通用应用灵活部署等云原生核心能力，无法作为适配多类型星上应用的通用虚拟化基座；现有地面边缘场景轻量化kubernetes方案虽精简了部分冗余模块、一定程度压低系统开销，但其组件选型、默认运行参数均围绕地面边缘节点设计，未针对星载硬件资源阈值开展深度定制裁剪与参数约束优化，多余预装插件、无上限pod调度、日志镜像无序扩容等问题依旧会造成资源浪费。综上，现有三类主流技术分别存在虚拟化开销过高、通用虚拟化能力缺失、星载场景适配深度不足的固有缺陷，难以在星载计算节点上同步实现极低底座资源占用与标准化容器调度、应用隔离部署的通用虚拟化能力，构建适配星载资源约束的轻量化云原生虚拟化运行体系仍存在显著技术壁垒。

2、因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法、系统、终端及介质，旨在解决现有地面传统云原生架构开销过高、传统星载嵌入式系统欠缺云原生通用虚拟化能力、边缘轻量化kubernetes方案星载场景适配深度不足，无法在星载受限硬件上兼顾虚拟化底座极低资源开销与容器隔离、标准化调度、通用应用灵活部署能力的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法，其中，所述方法包括：

4、去除虚拟机层，采用裸金属容器部署方式，在星载计算节点的物理硬件上安装宿主操作系统，在宿主操作系统上部署kubernetes节点组件，得到基础架构；

5、根据基础架构的运行需求，保留 kubernetes 节点组件中的必要组件，裁剪非必要组件并完成轻量化构建验证，得到轻量级架构；

6、对轻量级架构运行参数进行约束配置，得到适用于星载计算节点的轻量级底座。

7、在一种实现方式中，所述根据基础架构的运行需求，保留 kubernetes 节点组件中的必要组件，裁剪非必要组件并完成轻量化构建验证，得到轻量级架构，包括：

8、根据基础架构的运行需求，保留 kubernetes 节点组件中的必要组件，裁剪非必要组件，得到精简组件；

9、对精简组件进行轻量化构建验证，得到轻量级架构。

10、在一种实现方式中，所述必要组件包括：容器运行时、节点管理组件、服务代理组件、跨节点网络插件以及集群域名解析组件。

11、在一种实现方式中，所述裁剪非必要组件，包括：

12、启动参数禁用非必要组件，并在源码构建和打包阶段对非必要组件进行裁剪。

13、在一种实现方式中，所述对精简组件进行轻量化构建验证，得到轻量级架构，包括：

14、对精简组件进行重新编译和打包，得到轻量级组件；

15、基于轻量级组件，对当前架构进行基础能力验证，若验证通过，则得到轻量级架构。

16、在一种实现方式中，所述对轻量级架构运行参数进行约束配置，包括：对pod 数、日志空间、镜像存储与资源回收进行约束配置。

17、在一种实现方式中，所述得到适用于星载计算节点的轻量级底座之后，还包括：

18、在空载状态下，统计轻量级架构中组件本身对cpu、内存和磁盘资源的占用情况，得到轻量级底座本身的基础开销。

19、第二方面，本发明实施例还提供一种面向星载计算节点的轻量级容器底座构建系统，其中，所述系统包括：

20、基础架构获取模块，用于去除虚拟机层，采用裸金属容器部署方式，在星载计算节点的物理硬件上安装宿主操作系统，在宿主操作系统上部署kubernetes节点组件，得到基础架构；

21、轻量级架构获取模块，用于根据基础架构的运行需求，保留 kubernetes 节点组件中的必要组件，裁剪非必要组件并完成轻量化构建验证，得到轻量级架构；

22、轻量级底座获取模块，用于对轻量级架构运行参数进行约束配置，得到适用于星载计算节点的轻量级底座。

23、第三方面，本发明实施例还提供一种终端，其中，所述终端包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的面向星载计算节点的轻量级容器底座构建程序，处理器执行面向星载计算节点的轻量级容器底座构建程序时，实现上述方案中任一项所述的面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法的步骤。

24、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质上存储有面向星载计算节点的轻量级容器底座构建程序，所述面向星载计算节点的轻量级容器底座构建程序被处理器执行时，实现上述方案中任一项所述的面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法的步骤。

25、有益效果：本发明提供了一种面向星载计算节点的轻量级容器底座构建方法，与现有技术相比，本发明首先去除虚拟机层，采用裸金属容器部署方式，在星载计算节点的物理硬件上安装宿主操作系统，在宿主操作系统上部署kubernetes节点组件，得到基础架构,有效规避了虚拟机层带来的性能损耗、资源占用高以及调度延迟大的问题，充分释放星载硬件的原生计算性能，贴合星载设备硬件资源有限、实时性要求高的基础运行场景；接着，根据基础架构的运行需求，保留 kubernetes 节点组件中的必要组件，裁剪非必要组件并完成轻量化构建验证，得到轻量级架构,大幅缩减了架构的资源开销、降低程序运行内存占用与启动耗时，让整体架构更加精简高效，适配星载环境资源受限、工况复杂的特殊运行条件；然后，对轻量级架构运行参数进行约束配置，得到适用于星载计算节点的轻量级底座，有效防止虚拟化系统在长期运行过程中，因为pod数量过多、日志持续增长、镜像缓存堆积或临时文件累积而占用过多资源；整体而言，本发明通过逐层架构精简、组件优化、参数适配的递进式设计，改变了传统容器虚拟化架构适配星载场景时臃肿低效、资源浪费、适配性差的弊端，在最大限度挖掘星载物理硬件算力、降低系统运行功耗与资源占用的同时，有效提升了星载计算底座的运行稳定性、实时性与环境适配性，能够更好地满足卫星在轨复杂计算、动态任务调度、长时间稳定运行的核心业务需求，为星载计算任务的高效可靠落地提供坚实的底层技术支撑。