Nomad是一個復雜的系統，有許多不同的部分。為了幫助Nomad的用戶和開發人員構建一個關于它如何工作的心理模型，這個文檔說明了Nomad的系統架構。

高級主題!這篇文章涵蓋了Nomad的技術細節。您不需要了解這些細節就可以有效地使用Nomad。對于那些希望了解它們而不需要通過源代碼進行深入研究的人來說，這里提供了詳細的文檔。

術語表

在描述系統架構之前，我們提供了以下術語表，以幫助闡述所討論的內容:

• 作業（job） -?作業是用戶提供的一種規范，用于聲明Nomad的工作負載。作業是理想狀態的一種形式;用戶表示作業應該在運行，而不是應該在哪里運行。Nomad的職責是確保實際狀態與用戶理想的狀態匹配。一個作業由一個或多個任務組組成。

• 任務組（task group）?- 任務組是一組必須一起運行的任務。例如，web服務器可能要求日志傳輸協同進程也始終在運行。任務組是調度單元，這意味著整個組必須在同一個客戶機節點上運行，不能分割。

• 驅動（driver）?-?驅動表示執行任務的基本方法。典型驅動包括Docker、Qemu、Java和靜態二進制文件。

• 任務（task）?- 任務是Nomad中最小的工作單元。任務由驅動執行，這使得Nomad在它支持的任務類型上具有靈活性。任務指定它們的驅動、驅動的配置、約束和所需的資源。

• 客戶端（client）?- Nomad的客戶端是一臺可以運行任務的機器。所有客戶端都運行Nomad代理。代理負責向服務器注冊、監視要分配的工作和執行任務。Nomad代理是一個長期存活的進程，它與服務端交互。

• 分配（Allocation） - 分配是作業中的任務組和客戶端節點之間的映射。一個作業可能有成百上千個任務組，這意味著必須存在等量的分配來將工作映射到客戶端。分配由Nomad服務端創建，作為評估期間的調度決策的一部分。

• 評估（Evaluation）?- 評估是Nomad做出調度決策的機制。當理想的狀態(作業)或實際的狀態(客戶端)發生變化時，Nomad創建一個新的評估，以確定是否必須采取任何行動。如有必要，評估可能導致分配的改變。

• 服務端（Server）?- Nomad服務端是集群的大腦。每個區域都有一個服務器集群，它們管理所有作業和客戶端、運行評估并創建任務分配。服務端之間相互復制數據，并進行領導人選舉，以確保高可用性。服務端跨區域聯合以使Nomad具有全局意識。

• 區域和數據中心（Regions and Datacenters）?- Nomad將基礎架構建模為區域和數據中心。區域可能包含多個數據中心。服務端被分配到特定的區域，管理狀態并在該區域內做出調度決策。多個區域可以聯合在一起。例如，您可能擁有一個包含US -east-1和US -west-1數據中心的美國區域，該區域與EU -fr-1和EU -uk-1數據中心連接在一起。區域之間的請求被轉發到適當的服務器。數據不會在區域之間復制。

• 裝箱（Bin Packing）?- 裝箱是用箱子裝滿物品的過程，使箱子的利用率最大化。擴展到Nomad，其中客戶端是“箱子”，物品是任務組。Nomad通過在客戶端機器上高效地裝箱任務來優化資源。

高級概述

只觀察單個區域，在高層次上，Nomad是這樣的:

在每個區域內，我們都有客戶端和服務端。服務端負責接收用戶的作業、管理客戶端和計算任務分配。每個區域可能有來自多個數據中心的客戶端，允許少量服務器處理非常大的集群。

在某些情況下，為了獲得可用性或可伸縮性，您可能需要運行多個區域。Nomad支持將多個區域聯合成一個集群。在高層次上，這個設置看起來是這樣的:

區域之間完全獨立，不共享工作、客戶端或狀態。它們使用gossip協議松散耦合，允許用戶向任何區域提交作業或透明地查詢任何區域的狀態。請求被轉發到需要處理的適當服務器并返回結果。數據不會在區域之間復制。

每個區域的服務端都是一個共識組的一部分。這意味著他們共同努力選出一個有額外職責的領導人。領導人負責處理所有查詢和事務。Nomad樂觀地認為是并發的，這意味著所有的服務端都并行地參與調度決策。領導人提供必要的額外協調，以確保安全完成調度，并確保客戶端沒有超額認購。

每個區域預計有三個或五個服務端。這就在出現故障時的可用性和性能之間取得了平衡，因為隨著添加更多的服務器，共識變得越來越慢。但是，每個區域的客戶端數量沒有限制。

客戶端被配置為與其區域服務端通信，并使用遠程過程調用(RPC)進行通信，以注冊自己、發送心跳以獲取活性、等待新的分配以及更新分配狀態。客戶端向服務端注冊，以提供可用的資源、屬性和已安裝的驅動。服務端使用這些信息來調度決策，并創建分配來指派工作給客戶端。

用戶使用Nomad CLI或API向服務端提交作業。作業表示理想的狀態，并提供應該運行的任務集。服務端負責調度任務，這是通過為每個任務找到一個最佳位置來完成的，以便在滿足作業指定的所有約束的同時最大化資源利用率。裝箱能最大限度地利用資源，在裝箱過程中，調度盡量利用機器的所有資源，而不消耗任何維數。作業約束可用于確保應用程序在適當的環境中運行。約束可以是基于硬件特性(如gpu的體系結構和可用性)的技術需求，也可以是操作系統和內核版本等軟件特性，也可以是業務約束(如確保在適當的服務器上運行符合PCI的工作負載)。

深入理解

本文簡要概述了Nomad的體系結構。每個子系統都有更多的詳細信息。共識協議、gossip協議和調度器設計都有更詳細的文檔說明。

要了解其他詳細信息，請查閱代碼、在IRC中詢問或訪問郵件列表。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Nomad技术手册：整体架构（Architecture）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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