美林數據技術專家團隊 | 基于容器打造云原生產品體系
2021-08-25 18:22:34
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現代云應用內往往承載著差異化的數據業務和復雜的應用服務,一個穩定而可靠的云原生產品體系在云應用日常運維中顯得尤為重要。從助推企業實現數字化轉型、推動企業業務創新發展的角度出發，提出一套“云原生”體系架構，并對該架構體系所研究的內容及各分層結構的設計進行了詳細的介紹。
引言
伴隨著虛擬技術的成熟及分布式應用的相關技術普及，大多數企業逐漸接受了基于云平臺來發展企業自身業務的方式，傳統硬件服務器部署方式的弊端慢慢呈現出不能滿足業務拓展的需求，在此背景下“云原生”的概念隨之而生。
Matt Stine于2013年在首次提出“云原生”概念，并于2015年在其出版的書籍《遷移到云原生架構》中對這個概念進行了進一步的闡述。但是直到今天不同的組織及學者對“云原生”的定義仍存在差異，其中CNCF（云原生計算基金會）對云原生的定義是：云原生技術有利于各組織在公有云、私有云和混合云等新型動態環境中，構建和運行可彈性擴展的應用。認為“云原生”是基于云計算來解決現有本地部署技術瓶頸的架構思想，是企業實現數字化轉型的思想先行，是充分利用現有云平臺、實現項目的快速開發、交付、運維及管理的一套技術體系和方法論。
基于容器化云原生產品的架構體系，可以在內部產品業務復雜、數據大、服務多、跨部門協作較多、運維成本高等特點的情況下，幫助降低企業在項目部署及運維過程中的成本，提升企業的效益。
云原生體系設計
從技術理論及架構設計兩個角度出發來闡述公建設的“云原生”體系及它是如何實現迅速部署、持續交付等特點及優勢。
1、體系內容
根據CNCF（云原生計算基金會）對“原生云”的定義及結合公司技術平臺研發的現狀，將從微服務、API驅動、智能運維及容器化四個方面來實現對云原生的建設。
微服務是軟件架構演化過程中一種全新系統架構思想，微服務可以解決單體應用，可以實現應用的原子化部署，將復雜的業務簡單化，各應用之間可以實現分而治之，并且可以降低業務的耦合；
容器是微服務虛擬化應用部署的載體，可以通過將應用在其內部“封裝”起來以實現應用之間的相互隔離，此類隔離可以有效提高應用的整體敏捷性和可維護性，并且其自身會受到調度的管理以此來優化資源，通過將應用“裝”起來的方式實現應用之間的相互隔離；
智能運維指在將人的運維知識、經驗與可視化操作、智能分析、智能監控相結合，形成一系列的運維決策理論并將其融入到運維系統中，以此提升軟件項目在生產環節上頻繁發布、快速部署、快速驗證降低軟件交付的成本；
API驅動實現服務之間的通信操作，可以有效地降低應用之間通信、部署與運維的復雜度，可以有效地隔離直接操作底層數據模型的數據而引發的風險，并且為應用及服務的拓展提供了新的方式。
云原生內容
2、體系架構
關于 “云原生”的架構，從助推企業實現數字化轉型、推動企業業務創新發展的角度出發，提出了“云原生”體系架構。這是美林數據實現應用云化的方法論，該理論是在現有公有云、私有云及混合云的基礎之上，以服務企業為理念通過現有主流的容器化技術來實現應用的隔離操作，同時也融合了美林數據在應用可視化運維方面所涉及的產品體系及相關技術，為實現云應用的可視化的管理操作提供了便捷的思路。
“云原生”體系架構圖
“云原生”體系架構自上而下可分為：管理服務層、容器服務層及平臺服務層。
（1）管理服務層
管理服務層在文章所描述的“云原生”的架構設計中是為微服務化的項目提供一個可視化的運維操作平臺。在配置監控等方面該平臺支持對應用的統一監控、統一配置等操作，在部署升級等方面該平臺實現了應用的獨立部署、維護、擴展、升級等操作。同時在運維排錯方面接入了統一的日志中心及零侵入式的鏈路追蹤等功能。
（2）容器服務層
容器服務層設計的主要目的是為文章描述的“云原生”架構提供高性能可伸縮的容器應用管理能力，支持企業級容器化應用的全生命周期管理；助力企業高效運行云端Kubernetes容器化應用。
在整個容器化架構的設計過程中采用開源的應用容器引擎Docker來構建微服務程序，并將微服務依賴關系一起打包到一個容器中，然后批量部署到不同的環境；采用開源的容器鏡像倉庫Harbor來實現企業內部私有倉庫的搭建；采用容器集群管理系統Kubernetes來實現容器集群的自動化部署、自動擴縮容、維護等功能；采用開源的企業級容器管理平臺Rancher來驅動和適配不同環境的Kubernetes集群，為用戶屏蔽了Kubernetes的底層實現細節，提供統一的Rancher UI及Rancher API來實現在不同的Kubernetes集群里部署應用的操作。
（3）平臺服務層
平臺服務層主要是依托現有的公有云、私有云、混合云等新型可動態伸縮的環境來構建與運行可彈性擴展的應用，以虛擬化技術為基礎、以網絡為載體提供基礎架構，整合大規模可擴展的計算、存儲、數據、應用等分布式計算資源進行協同工作的超級計算模式來為容器服務層提供服務。
小結
本文提出的美林數據“云原生”體系架構，可以適用于企業云應用的建設，幫助企業實現從內部資源的集成到外部資源管理的一體化平臺需求，構建內外融合的生態圈，實現統一資源調配、集中管控、智能監測、靈活擴展。立足于為企業提供一個配置可視化、交付敏捷化、服務擴展彈性化及云應用可移植化的架構體系。
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