基于容器的開發(fā)測試一體化平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

謝浩安 陳琴

容器相比于傳統(tǒng)云計算技術(shù)，具有快速持續(xù)部署、環(huán)境標準化和版本控制、高隔離性、跨云平臺可移植性、更高效的虛擬化等特點，是云計算發(fā)展的重要方向之一。本文基于容器技術(shù)的研究，設(shè)計一種開發(fā)測試一體化平臺，支持“互聯(lián)網(wǎng)+”應用的建設(shè)，滿足新型的互聯(lián)網(wǎng)化應用在容量管理、發(fā)布速度和資源支撐等方面要求。

1 引言

隨著我國“互聯(lián)網(wǎng)+”應用的戰(zhàn)略貫徹與實施，軟件和信息技術(shù)服務業(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)絡化、平臺化、服務化、智能化、生態(tài)化演進。傳統(tǒng)模式的應用開發(fā)所基于的架構(gòu)模式、所依賴的開發(fā)資源庫以及所采用的開發(fā)進程都發(fā)生了變革。在架構(gòu)模式上，應用開發(fā)愈來愈原子化，所需要的運行資源逐步向網(wǎng)絡化擴展；開發(fā)資源愈來愈偏向開源體系或分散式處理體系；開發(fā)進程上逐步向迭代式敏捷開發(fā)演進。這就對現(xiàn)有應用的部署方式產(chǎn)生了新的影響。容器云作為一種基于LXC輕量級虛擬化的新型云計算技術(shù)，相比于傳統(tǒng)云計算技術(shù)，其具有快速持續(xù)部署、環(huán)境標準化和版本控制、高隔離性、跨云平臺可移植性、更高效的虛擬化等特點，快速響應“互聯(lián)網(wǎng)+”應用的建設(shè)要求。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

容器技術(shù)是一種區(qū)別于虛擬機技術(shù)的操作系統(tǒng)級虛擬化化技術(shù)。它的發(fā)展和應用，為各行業(yè)應用云計算提供了新思路，可以更輕量的方式對云平臺進行虛擬化；同時也對云計算的交付方式、效率、paas平臺的構(gòu)建等方面產(chǎn)生著深遠的影響，可以幫助客戶快速構(gòu)建云原生應用，實現(xiàn)持續(xù)集成和交付，加快應用迭代周期。

容器技術(shù)最早應用在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)普遍使用和認可。常用的容器編排項目有Mesos、Kubemetes和Swarm），現(xiàn)都已形成自己的生態(tài)體系，為企業(yè)和開發(fā)者提供了豐富的選擇空間。同時，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算單位正在逐漸從虛擬機轉(zhuǎn)向容器。

在國內(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)有時速云、Daocloud、靈雀云、數(shù)人云等，主要的核心技術(shù)基本上來自國外的開源社區(qū)，國內(nèi)的公司以基于開源做工程化落地為主。2016年，中國開源云聯(lián)盟發(fā)布了《2016容器技術(shù)及其應用白皮書》，推動容器技術(shù)的發(fā)展，提升容器技術(shù)在云計算領(lǐng)域中實踐和服務能力。

容器技術(shù)的應用仍然面臨著很多的問題，例如容器技術(shù)多樣，業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的標準；企業(yè)在進行容器技術(shù)應用的過程中一些傳統(tǒng)服務（例如數(shù)據(jù)庫服務等）很難與容器平臺進行整合等等。

3 技術(shù)方案設(shè)計

本文發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)開發(fā)模式中，開發(fā)、測試、運維人員被分割成獨立的階段，每個階段分別交付不同的內(nèi)容，開發(fā)人員交付代碼、測試人員交付測試包，運維人員部署運行環(huán)境，在這樣的協(xié)作方式下，軟件迭代達到了極限，已經(jīng)無法滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”趨勢對于快速迭代的需求。因此，本文提出了基于容器的開發(fā)測試一體化平臺關(guān)鍵技術(shù)研究，以滿足新型的互聯(lián)網(wǎng)化應用在容量管理、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

本文認為容器云的設(shè)計重點在于其自動化部署架構(gòu)、容器資源及微服務調(diào)度編排策略、異構(gòu)云基礎(chǔ)設(shè)施資源支持、開發(fā)與微服務開發(fā)的通用平臺模塊化市場等重要內(nèi)容，它們?yōu)檐浖芷诜仗峁┨摂M化和分布式的標準支撐環(huán)境。

在容器云基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計中，底層IT資源兼容了異構(gòu)云計算資源平臺，解決異構(gòu)云資源的復雜性問題；在容器基礎(chǔ)設(shè)施上，提供容器網(wǎng)絡、監(jiān)控、存儲、基礎(chǔ)服務等功能；支持應用編排和資源調(diào)度服務；上層實現(xiàn)各種開發(fā)資源應用聚合，滿足設(shè)計服務架構(gòu)及流程，實現(xiàn)軟件開發(fā)、測試、交付的全流程服務，從環(huán)境流、業(yè)務流和數(shù)據(jù)流的一站式服務。

3.2 容器云的開發(fā)環(huán)境研究

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

3.3 云應用中心研發(fā)

針對微服務的快速開發(fā)與應用，本文提出搭建企業(yè)應用中心，實現(xiàn)服務的自動化部署。項目通過企業(yè)應用中心實現(xiàn)通用功能服務擴容的自動化及服務發(fā)現(xiàn)，例如提供負載均衡、云主機等通用基礎(chǔ)設(shè)施服務，降低軟件開發(fā)中自動化部署問題，減少公共通用服務的重復開發(fā)工作。

3.4 服務門戶研發(fā)

容器云平臺服務門戶，需要提供在用戶安全管理、單點登錄、流程管理等一站式服務的執(zhí)行與可視化，為用戶提供在線化和智能化的服務模式。

4 容器云的關(guān)鍵技術(shù)探討

4.1 DevOps解決方案

在開發(fā)測試一體化平臺設(shè)計中，需要通過實現(xiàn)軟件開發(fā)微服務組件技術(shù)，并形成開發(fā)者的微服務市場，發(fā)揮微服務的可組裝、可靈活替換、多版本支持，快速集成部署等特點，從而提高件開發(fā)效率和開發(fā)的靈活性。同時，需要提供一套完整的DevOps解決方案，實現(xiàn)Code to Cloud全流程自動化；使得開發(fā)者只需要關(guān)注最核心的代碼層面，而不需關(guān)鍵接下來的測試、構(gòu)建、集成、部署等過程。

4.2 多種調(diào)度編排引擎的兼容問題

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

4.3 云計算基礎(chǔ)設(shè)施服務微服務化問題

為了不受限于底層IT資源，本文認為需要解決底層異構(gòu)的云計算基礎(chǔ)設(shè)施資源的調(diào)度問題，支持根據(jù)集群中物理資源的情況，可動態(tài)調(diào)度IaaS環(huán)境，滿足軟件開發(fā)用戶和項目對外運營測試應用微服務申請合適規(guī)格的資源（例如云主機）作為承載微服務容器運行的物理資源加入到容器平臺集群中。

5 總結(jié)與展望

本文研發(fā)的基于容器的開發(fā)測試一體化平臺，能快速響應“互聯(lián)網(wǎng)+”應用建設(shè)的要求，為用戶提供可視化構(gòu)建微服務的方式，用戶通過簡單的點擊、拖拉拽，就可以構(gòu)建自己的微服務，有助于推動“互朕網(wǎng)+”應用的發(fā)展。同時，持續(xù)豐富著整個容器技術(shù)生態(tài)，為企業(yè)和開發(fā)者提供了豐富的選擇空間，降低技術(shù)選擇風險。