基于Docker容器的微服務(wù)研究與實(shí)現(xiàn)

【摘? 要】隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下對(duì)于信息的讀寫(xiě)速度和網(wǎng)絡(luò)的移植功能有了更高的要求，一些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也由單一的場(chǎng)景和應(yīng)用向著“一平臺(tái)，多場(chǎng)景”的微應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。在技術(shù)方面，要實(shí)現(xiàn)微服務(wù)的轉(zhuǎn)變需要依托可移植的網(wǎng)絡(luò)容器。本文探討了基于DOCKER這一應(yīng)用容器引擎、基于SOA的DUBBO架構(gòu)的治理框架實(shí)現(xiàn)將個(gè)體應(yīng)用分解轉(zhuǎn)變成獨(dú)立的微服務(wù)。同時(shí)利用容器協(xié)助形成微服務(wù)的自動(dòng)安置和進(jìn)一步的擴(kuò)展。

【關(guān)鍵詞】微服務(wù);DOCKER容器;SOA架構(gòu)

引言

互聯(lián)網(wǎng)的多維式發(fā)展讓網(wǎng)站和應(yīng)用的開(kāi)發(fā)模式不再單一，傳統(tǒng)的老式計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)模式在現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的弊端逐漸顯現(xiàn)。在現(xiàn)代化模式下，開(kāi)發(fā)模式向敏捷式開(kāi)發(fā)和微服務(wù)模式過(guò)渡。微服務(wù)是對(duì)個(gè)體應(yīng)用中的服務(wù)模塊和組件進(jìn)一步的完善和拆分，使其成為獨(dú)立于應(yīng)用存在的服務(wù)結(jié)構(gòu)，這樣的分解結(jié)構(gòu)也大大方便了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)模式下軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。

1.DOCKER容器技術(shù)概述

Docker容器是一款基于GO語(yǔ)言和LXC的高級(jí)引擎，具有易操作、隔離性高、啟動(dòng)快等性質(zhì)。而且基于DOCKER的微服務(wù)部署不用考慮資源耗費(fèi)量的問(wèn)題，因?yàn)樵贒OCKER容器中可以實(shí)現(xiàn)部署迅速、移植操作、便于管理和服務(wù)共享等功能，只需要進(jìn)行單次編譯就可以移植到其他平臺(tái)進(jìn)行操作。此外，DOCKER的管理系統(tǒng)有很強(qiáng)的規(guī)劃性，還能達(dá)到資源共享的目的。隨著DOCKER容器核心技術(shù)的進(jìn)步，依賴(lài)于DOCKER的微服務(wù)的功能也將增加。

1.1 DOCKER的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

DOCKER依賴(lài)LXC實(shí)現(xiàn)分布式運(yùn)行的功能，主要包括命名空間和群組控制兩個(gè)方面。命名空間具有很強(qiáng)的隔離性，幫助程序運(yùn)行時(shí)提供獨(dú)立的空間，避免了各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的干擾問(wèn)題。群組控制負(fù)責(zé)控制不同DOCKER運(yùn)行中所需的內(nèi)存和CPU，不僅能實(shí)現(xiàn)堆運(yùn)行進(jìn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)管，還能讓網(wǎng)絡(luò)資源利用率實(shí)現(xiàn)最大化。另外，群組控制能依據(jù)DOCKER的重要程度合理安排控制排序，形成合理的資源分配的程序運(yùn)行架構(gòu)。

1.2 DOCKER容器的優(yōu)勢(shì)

由于特殊的技術(shù)原理支撐，DOCKER的優(yōu)勢(shì)也相對(duì)明顯。首先它的秒級(jí)啟動(dòng)功能就為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和操作提供了極大的便利條件，另外，DOCKER易于架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)讓資源的分配率更合理，每個(gè)主機(jī)構(gòu)建的DOCKER越多，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率就越高。DOCKER容器的具體優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)如下：

（1）節(jié)省時(shí)間節(jié)約成本。DOCKER通過(guò)直接操作主機(jī)的內(nèi)核，達(dá)到了程序運(yùn)行時(shí)占用網(wǎng)絡(luò)資源小、運(yùn)行快的節(jié)約目的，運(yùn)行空間也比傳統(tǒng)的虛擬機(jī)擴(kuò)大了幾千倍，因此運(yùn)行成本大大減少。

（2）更高效。DOCKER單次運(yùn)行就能在平臺(tái)間移植操作的特性，縮短了程序的開(kāi)發(fā)和測(cè)試時(shí)間，提高了內(nèi)存和CPU的利用度，保證了程序的高效運(yùn)行。

（3）易于管理。DOCKER便于查看和接收信息指令，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)，能通過(guò)觀察指令信息來(lái)確定故障范圍，因此數(shù)據(jù)管理更方便，故障修復(fù)更容易。

2.DOCKER虛擬化技術(shù)

DOCKER基于LINUX技術(shù)的特性讓整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了操作虛擬化，每個(gè)用戶(hù)都在隔離的狀態(tài)下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，并且能共享和記錄每個(gè)程序中代碼間的關(guān)聯(lián)，形成方便快速操作的新的構(gòu)建。微服務(wù)的實(shí)現(xiàn)則是通過(guò)DOCKER把拆分后的應(yīng)用程序移植到LINUX上面實(shí)現(xiàn)的，基于DOCKER容器的微服務(wù)程序具有諸多優(yōu)勢(shì)。

2.1節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)

微服務(wù)在DOCKER容器中的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)在程序運(yùn)行中建立分散形式的應(yīng)用，再投射到DOCKER容器上，整個(gè)程序運(yùn)行的環(huán)境被包括在DOCKER容器內(nèi)，不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間的占用率減少，也減少了一大部分網(wǎng)絡(luò)資源的占用。

2.2基于DOCKER容器微服務(wù)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)

DOCKER容器內(nèi)有足夠的空間環(huán)境支持程序的運(yùn)行，因此省略了后期對(duì)程序的運(yùn)行和維護(hù)，只需要維護(hù)好負(fù)責(zé)運(yùn)行DOCKER的虛擬機(jī)即可。

2.3高效率的優(yōu)勢(shì)

DOCKER能在一秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)程序服務(wù)的啟動(dòng)和迅速部署。一般在擁擠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，需要迅速在最短的時(shí)間里擴(kuò)充和維護(hù)服務(wù)器來(lái)容納大流量，而在DOCKER容器中只需要一秒就能達(dá)到擴(kuò)充容量，以更快速、更高效、更敏捷的程序支撐擁擠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

3.基于DOCKER的DUBBO應(yīng)用

DOCKER容器要想對(duì)微服務(wù)進(jìn)行部署，就要求微服務(wù)對(duì)軟件程序進(jìn)行拆分，形成獨(dú)立的服務(wù)機(jī)制，讓這些服務(wù)系統(tǒng)可以獨(dú)立升級(jí)、快速部署，同時(shí)讓各個(gè)應(yīng)用達(dá)到運(yùn)行所需的敏捷力和自我管理能力。基于這一需要，微服務(wù)在拆分服務(wù)機(jī)制時(shí)就需要DUBBO框架的支持。DUBBO是一種開(kāi)源的分布式微服務(wù)框架，并且結(jié)合了ZOOKEPPER作為整個(gè)框架的服務(wù)注冊(cè)站點(diǎn)，DUBBO和ZOOKEPPER的組合不僅能完成服務(wù)注冊(cè)，還能發(fā)現(xiàn)和均衡軟負(fù)載。

本文探討了使用Dockerfile制作鏡像，構(gòu)建基于Docker的Dubbo框架，如圖 1 所示。

架構(gòu)中的Nginx的作用是支撐大流量的同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，并且對(duì)這些訪(fǎng)問(wèn)做出快速的響應(yīng)和處理，在特殊情況下還能當(dāng)做負(fù)載均衡服務(wù)器提供外部服務(wù);Provider Cluster Node是整個(gè)框架中為服務(wù)機(jī)制提供注冊(cè)的一環(huán)，在這一環(huán)節(jié)中，需要把所能提供的服務(wù)提前注冊(cè)到注冊(cè)站，以方便服務(wù)使用者隨時(shí)調(diào)取服務(wù);Zookepper Cluster Node：所有的Zookepper都不分等級(jí)，但是會(huì)隨機(jī)選擇某個(gè)點(diǎn)，使其成為L(zhǎng)eader，在程序運(yùn)行的時(shí)候，如果有節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，則舍棄該節(jié)點(diǎn);Dubbo Monitor是實(shí)施監(jiān)控的一環(huán)，這一環(huán)負(fù)責(zé)向管理人員展示整個(gè)DOCKER容器的運(yùn)營(yíng)狀況和各環(huán)節(jié)服務(wù)調(diào)取的狀態(tài)。

該試驗(yàn)方法把整個(gè)應(yīng)用拆分成了單一獨(dú)立的微服務(wù)，并且把所有服務(wù)都放置于DOCKER容器內(nèi)，而微服務(wù)和服務(wù)使用者之間則通過(guò)ZOOKEPPER的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在同一時(shí)間出現(xiàn)大流量和訪(fǎng)問(wèn)量的時(shí)候，Nginx系統(tǒng)可以通過(guò)負(fù)載手段來(lái)均衡一部分的訪(fǎng)問(wèn)量。各個(gè)環(huán)節(jié)之間的合作模擬形成了基于DOCKER容器的微服務(wù)框架的搭建。本方法既體現(xiàn)了微服務(wù)之間節(jié)點(diǎn)的低耦合性，又體現(xiàn)了資源的高效利用和服務(wù)模塊的快速部署。

4.結(jié)束語(yǔ)

盡管在應(yīng)用信息技術(shù)的發(fā)展中，微服務(wù)的發(fā)展還沒(méi)有完全成熟，但是與DOCKER容器的組合無(wú)疑讓微服務(wù)有了更高效的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。在整個(gè)框架中，既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)注冊(cè)和獲取服務(wù)，還能遠(yuǎn)程調(diào)取服務(wù)，滿(mǎn)足了服務(wù)消費(fèi)者的一切需求。而且通過(guò)DOBBO平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)迅速部署，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中不至于對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源造成大規(guī)模浪費(fèi)，還可以滿(mǎn)足應(yīng)用不斷擴(kuò)大規(guī)模的需要，就算如此，程序啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)和服務(wù)部署難度也不會(huì)隨之增加。

在數(shù)據(jù)處理方面，基于DOCKER容器的微服務(wù)也有速率高的優(yōu)勢(shì)，高效的讀寫(xiě)速度讓這一結(jié)合框架具備微服務(wù)必須具備的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和調(diào)取等功能，且為這些數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和服務(wù)的調(diào)取提供了安全性較高的容器環(huán)境。

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作者介紹：梁純（1979.12-），女，漢族，湖北武漢人，計(jì)算機(jī)碩士，講師，研究方向?yàn)檐浖O(shè)計(jì)，面向微服務(wù)架構(gòu)。