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老牌消费电子企业如何拥抱Docker

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声明:本文来自「七牛云主办的架构师实践日——微服务架构与Docker技术最佳实践」的演讲内容整理。PPT、速记和现场演讲视频等参见“七牛架构师实践日”官网。
嘉宾:李伟,长虹软件与服务中心云部研发主管。曾任职于成都中联信通科技有限公司,从事中国银联手机支付后台研发工作,对电商支付系统有一定的工作经验积累,对大型网站架构有深入研究。现任职于长虹电器股份有限公司软件与服务中心,担任软件架构师,负责各基础服务模块的架构设计与实现,以支撑长虹智能硬件、O2O 电商等业务。
责编:钱曙光,关注架构和算法领域,寻求报道或者投稿请发邮件qianshg@csdn.net,另有「CSDN 高级架构师群」,内有诸多知名互联网公司的大牛架构师,欢迎架构师加微信qshuguang2008申请入群,备注姓名+公司+职位。

长虹技术栈

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图1 长虹的技术栈。

在长虹中,Java占比80%以上。

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图2

长虹在服务端的开发中采用了如图二所示的基础架构。在这里,已经使用了服务化以及分布式缓存、本地缓存、运行、数据库访问模块等概念,并且做了一个比较简单的数据库的储存。同时服务之间进行服务化,应用之间通过 MQ 进行解耦。

为何选用Docker?

为什么会选用 Docker?其实 Docker 是一个非常新的技术,而长虹接触 Docker 比较晚,2014 年才开始,真正使用是始于 2015 年。

Docker 有五个优点:

  • 持续部署与测试,Docker天生支持持续集成/持续部署。
  • 跨云平台的支持。长虹有自建的数据中心,但也有不少业务是运行在公有云上,所以在程序或者应用的开发过程中,需要考虑跨云平台的支持,支持快速的迁移。
  • 环境的标准化和版本控制。在大公司里,团队经常会考虑使用同一套运行环境、框架等等,比如说 Java 1.6 或者 1.7,这个要规范起来非常困难,而通过 Docker 做到运营环境的标准化则比较容易。
  • 高资源利用率与隔离。
  • 容器跨平台性与镜像。

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图3 传统虚拟化与 Docker 虚拟化的对比

我们可以发现 Docker 的使用明显节约了资源,减少了虚拟机操作系统的资源占用。如果仅为单机,虚拟机操作系统在使用时耗用的资源是可以容忍的,但如果规模较大,就会造成巨大浪费。

Docker 化实践

目前,Docker 在业界的使用非常广泛,它官方的标准镜像也非常多。

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图4 Docker 化实践的三个简单步骤

首先编写 Docker File ,然后 build 镜像,最后根据指定镜像运行容器。

Docker 私有 Registry 扩展

使用 Docker 时,我们需要经常播一些官方的镜像,而在使用过程中我们不会把私有的镜像放到官方的 Docker Hub 中,所以我们会考虑自建 Docker 私有仓库。Docker 私有仓库官方提供两个版本,一个是使用 Registry V1 ,基于 Python 实现,它的效用比较低。二是使用 Registry V2,使用 Go 语言实现,上传、下载速度等各方面有一定性能优化,但是仍然存在一些不足,譬如它有登录鉴权但没有较细粒度的权限控制控制功能。

针对基于 Namespace 权限的控制,有两个解决思路。一是在基于官方 Registry 代码实现,二是通过代理。

通常权限控制需求大概如:指定公开路径、不做授权,开发者路径由开发者 push 到对应的一个路径下。测试人员 pull 开发者提供的镜像,测试通过以后,镜像可以通过 Docker Tag 打上一个新的标签,push 到生产 Namespace 下。

对于 Docker Hub,需要用一个 Web 界面管理长虹的镜像,由管理员对开发者的权限进行管理。另外 Docker Registry 的搜索功能比较弱,Docker Registry V2 目前为止没有提供镜像删除功能。图五是长虹的一个 Docker 私有 Registry 及 Hub 的实现思路。

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图5

Docker 与持续集成

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图6 长虹内部利用 Gitlab-ci Runner 构建 Golang 的一个示例

Gitlab-ci Runnner 可以运行在云主机、物理机、Docker 容器中。在这里采用了 Docker 容器运行 Gitlab-ci Runner。Gitlab-ci 的使用很简单,在每一个项目里,通过编写.gitlab-ci.yml 配置文件实现该工程通过 Gitlab-ci 持续集成。在构建的过程中,当 push 代码会触发 Gitlab-ci Runner 去自动构建代码,然后测试的结果会返回到界面。以持续集成通过单元测试,决定是否合并代码到 master 分支。如果你的代码通过了,可以在 Docker 里面自建 Docker View,然后直接构建 Docker 镜像,把镜像 push 到资源仓库中。

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图7 一个简单的示例

图7 是一个简单的示例,即利用 Gitlab-ci Runner 构建 Java maven 工程。

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图8

图8 是利用 Gitlab-ci Runner 构建、使用 Karma 框架测试 Angularjs 工程的一个示例,它在长虹的内部测试,以及外部开发中都会用到。Web 前端测试需要集成指定浏览器的支持,需要制作特定的镜像支持。图八中引用的镜像使用了 Firefox 浏览器测试前端代码。

Docker 网络

在中国,真正把 Docker 用到线上业务的公司并不多,有可能有极个别,但都不是用在核心业务之中。因为 Docker 比较新,本身还不够成熟,主要表现在 Docker 的网络层面。

Docker 本身提供了五个网络方式:

第一,Docker 指定的网络方式是你可以选择不为容器提供任何网络功能。

第二,与主机共享 Root Network Namespace。

第三,与另一运行容器共享 Network Namespace。

第四,利用网桥。如果你是个人开发者,你可以用使用这种网络模式部署集群,因为你的用户量和集群规模较小。但如果你的业务的用户量和集群规模很大,那么目前 Docker 的网络情况就会体现出来,这就是它饱受诟病的地方。

第五,通过 Bridge Vxlan 来实现跨主机划分子网。

因此,目前有很多第三方云计算公司抓住了这个机会,做了很多 SDN 的方案。Weave、Flannel、CALICO、Socket Plane 这四个是相对来说比较主流的四个第三方网络解决方案。

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图9

Weave 是由 Docker 实现的。一般情况下,我们主要是从控制和转发两个层面去理解 Docker 第三方网络解决方案的好处和弊端。Weave 的控制层面并没有使用类似基于 etcd 服务发现的技术,而是基于网络学习。它网络层面的主要缺点是不支持服务自动发现、不能自动识别 IP,需要手动进行配置。

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图10

Flannel 是目前用的最多的一个解决方案,也是目前长虹比较倾向使用的一个解决方案。Flannel 本身是采用 etcd 来作为 IP 的分发,两个主机之间 UDP 封包通信,主机内部通过网桥通信。

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图11

Socket Plane 与前几个解决方案的最大区别是使用虚拟交换机。两个主机之间通信采用 OVS (虚拟交换机)实现,性能较好。
微服务架构 vs 整体架构

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图12

在服务端架构设计中,长虹也将业务解耦服务化。SOA 与微服务的核心都是服务化,而且微服务的架构也并没有很确切的定义。但是当我们将微服务架构与传统的架构进行对比,就可以发现它们的区别,微服务架构是将传统架构中的模块/组件演变为独立的服务、通过网络通信(RPC)调用。 微服务的优点是模块独立,低耦合、迭代速度快、技术多样性、容错性高、拓展性好、测试方便。它的缺点是设计要求高,系统复杂度增加,团队要求增加,运维成本增加。

为什么要将 Docker 和微服务联系起来讲?原因是 Docker 容器技术的出现使得微服务更加易于实现。Docker 容器作为微服务的载体,当我们把微服务部署到 Docker 中时,应用更容易迁移、部署和发布。Docker 镜像的一致性可以理解为对应微服务的水平扩展副本,功能解耦是基于 Docker 镜像独立完整性。数据分区可以理解为 Docker 与数据服务结合。

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图13

在微服务架构设计中,有多种设计模式,比如分支模式或者聚合模式,图13所示的异步消息解耦模式在长虹服务端开发中使用较多。微服务之间本身有依赖关系,每一个微服务都有自己独立的缓存和 DB。

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图14

服务化的核心是服务治理。服务治理中主要有两个概念,即服务发现和负载均衡。长虹在 Java 中使用 Dubbo 框架服务化,但是原生 Dubbo 在 Docker 容器中部署时会有问题。但可以通过技术手段修正。

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图15

常用的 HTTP 负载均衡是采用 Nginx 反向代理不同的 Server,每个 Server 代理不同的 App,这种方式不支持服务自动发现。可通过 confd,etcd 来实现 RESTFul Web Service 负载均衡、服务自动发现。每个 App 在 Server 上运行后,向 etcd 注册服务,confd 修改 nginx 配置文件,然后 reload Nginx,这样在部署后面 Server 时,它可以做到服务的自动注册发现。

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图16 基于 confd、etcd、HAproxy 、Docker 容器中的微服务应用的服务发现与负载均衡


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