謝浩安 陳琴

容器相比于傳統(tǒng)云計(jì)算技術(shù)，具有快速持續(xù)部署、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化和版本控制、高隔離性、跨云平臺(tái)可移植性、更高效的虛擬化等特點(diǎn)，是云計(jì)算發(fā)展的重要方向之一。本文基于容器技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)一種開(kāi)發(fā)測(cè)試一體化平臺(tái)，支持“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的建設(shè)，滿足新型的互聯(lián)網(wǎng)化應(yīng)用在容量管理、發(fā)布速度和資源支撐等方面要求。

1 引言

隨著我國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的戰(zhàn)略貫徹與實(shí)施，軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)步入加速創(chuàng)新、快速迭代、群體突破的爆發(fā)期，加快向網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、服務(wù)化、智能化、生態(tài)化演進(jìn)。傳統(tǒng)模式的應(yīng)用開(kāi)發(fā)所基于的架構(gòu)模式、所依賴的開(kāi)發(fā)資源庫(kù)以及所采用的開(kāi)發(fā)進(jìn)程都發(fā)生了變革。在架構(gòu)模式上，應(yīng)用開(kāi)發(fā)愈來(lái)愈原子化，所需要的運(yùn)行資源逐步向網(wǎng)絡(luò)化擴(kuò)展；開(kāi)發(fā)資源愈來(lái)愈偏向開(kāi)源體系或分散式處理體系；開(kāi)發(fā)進(jìn)程上逐步向迭代式敏捷開(kāi)發(fā)演進(jìn)。這就對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用的部署方式產(chǎn)生了新的影響。容器云作為一種基于LXC輕量級(jí)虛擬化的新型云計(jì)算技術(shù)，相比于傳統(tǒng)云計(jì)算技術(shù)，其具有快速持續(xù)部署、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化和版本控制、高隔離性、跨云平臺(tái)可移植性、更高效的虛擬化等特點(diǎn)，快速響應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的建設(shè)要求。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

容器技術(shù)是一種區(qū)別于虛擬機(jī)技術(shù)的操作系統(tǒng)級(jí)虛擬化化技術(shù)。它的發(fā)展和應(yīng)用，為各行業(yè)應(yīng)用云計(jì)算提供了新思路，可以更輕量的方式對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行虛擬化；同時(shí)也對(duì)云計(jì)算的交付方式、效率、paas平臺(tái)的構(gòu)建等方面產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響，可以幫助客戶快速構(gòu)建云原生應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成和交付，加快應(yīng)用迭代周期。

容器技術(shù)最早應(yīng)用在linux操作系統(tǒng)，慢慢被互聯(lián)網(wǎng)公司用于部署分布式應(yīng)用。隨著docker、rocket和rancher等容器引擎的興起和成熟，逐漸被各行各業(yè)普遍使用和認(rèn)可。常用的容器編排項(xiàng)目有Mesos、Kubemetes和Swarm），現(xiàn)都已形成自己的生態(tài)體系，為企業(yè)和開(kāi)發(fā)者提供了豐富的選擇空間。同時(shí)，隨著容器技術(shù)的快速發(fā)展及生態(tài)豐富，大型組織中的基本計(jì)算單位正在逐漸從虛擬機(jī)轉(zhuǎn)向容器。

在國(guó)內(nèi)，容器云還處于起步階段。容器技術(shù)研究以初創(chuàng)小公司為主，大公司基本上處于觀望狀態(tài)。目前，主要的創(chuàng)新容器云企業(yè)有時(shí)速云、Daocloud、靈雀云、數(shù)人云等，主要的核心技術(shù)基本上來(lái)自國(guó)外的開(kāi)源社區(qū)，國(guó)內(nèi)的公司以基于開(kāi)源做工程化落地為主。2016年，中國(guó)開(kāi)源云聯(lián)盟發(fā)布了《2016容器技術(shù)及其應(yīng)用白皮書(shū)》，推動(dòng)容器技術(shù)的發(fā)展，提升容器技術(shù)在云計(jì)算領(lǐng)域中實(shí)踐和服務(wù)能力。

容器技術(shù)的應(yīng)用仍然面臨著很多的問(wèn)題，例如容器技術(shù)多樣，業(yè)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；企業(yè)在進(jìn)行容器技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中一些傳統(tǒng)服務(wù)（例如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等）很難與容器平臺(tái)進(jìn)行整合等等。

3 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

本文發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式中，開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)維人員被分割成獨(dú)立的階段，每個(gè)階段分別交付不同的內(nèi)容，開(kāi)發(fā)人員交付代碼、測(cè)試人員交付測(cè)試包，運(yùn)維人員部署運(yùn)行環(huán)境，在這樣的協(xié)作方式下，軟件迭代達(dá)到了極限，已經(jīng)無(wú)法滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”趨勢(shì)對(duì)于快速迭代的需求。因此，本文提出了基于容器的開(kāi)發(fā)測(cè)試一體化平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究，以滿足新型的互聯(lián)網(wǎng)化應(yīng)用在容量管理、發(fā)布速度和資源支撐等方面要求。

3.1 容器云基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文認(rèn)為容器云的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于其自動(dòng)化部署架構(gòu)、容器資源及微服務(wù)調(diào)度編排策略、異構(gòu)云基礎(chǔ)設(shè)施資源支持、開(kāi)發(fā)與微服務(wù)開(kāi)發(fā)的通用平臺(tái)模塊化市場(chǎng)等重要內(nèi)容，它們?yōu)檐浖芷诜?wù)提供虛擬化和分布式的標(biāo)準(zhǔn)支撐環(huán)境。

在容器云基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，底層IT資源兼容了異構(gòu)云計(jì)算資源平臺(tái)，解決異構(gòu)云資源的復(fù)雜性問(wèn)題；在容器基礎(chǔ)設(shè)施上，提供容器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、存儲(chǔ)、基礎(chǔ)服務(wù)等功能；支持應(yīng)用編排和資源調(diào)度服務(wù)；上層實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)發(fā)資源應(yīng)用聚合，滿足設(shè)計(jì)服務(wù)架構(gòu)及流程，實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)、測(cè)試、交付的全流程服務(wù)，從環(huán)境流、業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流的一站式服務(wù)。

3.2 容器云的開(kāi)發(fā)環(huán)境研究

容器云的開(kāi)發(fā)環(huán)境主要關(guān)鍵技術(shù)有調(diào)度編排引擎、任務(wù)調(diào)度、資源管理等技術(shù)，通過(guò)這些關(guān)鍵技術(shù)，可構(gòu)建容器云的開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)環(huán)境中聚合了代碼倉(cāng)庫(kù)、DevOps工具、多租戶管理、安全組件等功能，并實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)持續(xù)集成與持續(xù)發(fā)布，支持多語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，形成自動(dòng)水平伸縮架構(gòu)，智能負(fù)載均衡等功能特性的PaaS服務(wù)能力。

3.3 云應(yīng)用中心研發(fā)

針對(duì)微服務(wù)的快速開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，本文提出搭建企業(yè)應(yīng)用中心，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的自動(dòng)化部署。項(xiàng)目通過(guò)企業(yè)應(yīng)用中心實(shí)現(xiàn)通用功能服務(wù)擴(kuò)容的自動(dòng)化及服務(wù)發(fā)現(xiàn)，例如提供負(fù)載均衡、云主機(jī)等通用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，降低軟件開(kāi)發(fā)中自動(dòng)化部署問(wèn)題，減少公共通用服務(wù)的重復(fù)開(kāi)發(fā)工作。

3.4 服務(wù)門(mén)戶研發(fā)

容器云平臺(tái)服務(wù)門(mén)戶，需要提供在用戶安全管理、單點(diǎn)登錄、流程管理等一站式服務(wù)的執(zhí)行與可視化，為用戶提供在線化和智能化的服務(wù)模式。

4 容器云的關(guān)鍵技術(shù)探討

4.1 DevOps解決方案

在開(kāi)發(fā)測(cè)試一體化平臺(tái)設(shè)計(jì)中，需要通過(guò)實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)微服務(wù)組件技術(shù)，并形成開(kāi)發(fā)者的微服務(wù)市場(chǎng)，發(fā)揮微服務(wù)的可組裝、可靈活替換、多版本支持，快速集成部署等特點(diǎn)，從而提高件開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)的靈活性。同時(shí)，需要提供一套完整的DevOps解決方案，實(shí)現(xiàn)Code to Cloud全流程自動(dòng)化；使得開(kāi)發(fā)者只需要關(guān)注最核心的代碼層面，而不需關(guān)鍵接下來(lái)的測(cè)試、構(gòu)建、集成、部署等過(guò)程。

4.2 多種調(diào)度編排引擎的兼容問(wèn)題

為了更靈活地支撐各種應(yīng)用，本文采用底層框架與Rancher合作完美解決容器相結(jié)合，解決同時(shí)支持Kubernetes、Mesos和Swarm的管理。當(dāng)需要部署和創(chuàng)建業(yè)務(wù)環(huán)境的時(shí)候，用戶可以在Kubemetes、Mesos和Swarm中根據(jù)需要任意選擇。

4.3 云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)微服務(wù)化問(wèn)題

為了不受限于底層IT資源，本文認(rèn)為需要解決底層異構(gòu)的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施資源的調(diào)度問(wèn)題，支持根據(jù)集群中物理資源的情況，可動(dòng)態(tài)調(diào)度IaaS環(huán)境，滿足軟件開(kāi)發(fā)用戶和項(xiàng)目對(duì)外運(yùn)營(yíng)測(cè)試應(yīng)用微服務(wù)申請(qǐng)合適規(guī)格的資源（例如云主機(jī)）作為承載微服務(wù)容器運(yùn)行的物理資源加入到容器平臺(tái)集群中。

5 總結(jié)與展望

本文研發(fā)的基于容器的開(kāi)發(fā)測(cè)試一體化平臺(tái)，能快速響應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用建設(shè)的要求，為用戶提供可視化構(gòu)建微服務(wù)的方式，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊、拖拉拽，就可以構(gòu)建自己的微服務(wù)，有助于推動(dòng)“互朕網(wǎng)+”應(yīng)用的發(fā)展。同時(shí)，持續(xù)豐富著整個(gè)容器技術(shù)生態(tài)，為企業(yè)和開(kāi)發(fā)者提供了豐富的選擇空間，降低技術(shù)選擇風(fēng)險(xiǎn)。