云計算PaaS 平臺在地震業務系統的應用研究

方偉華 周藍捷 李文惠

(廈門地震勘測研究中心,福建廈門 361021)

0 前言

當今I T 行業發展經歷了傳統數據中心、虛擬化數據中心、私有云、公共云四個階段,中心已由傳統數據中心升級為虛擬化數據中心,并且規模不斷擴大,面對不斷發展的業務發展需求,我們中心也將逐步建立自己的云計算數據中心。

云計算服務主要包括:(1)IaaS服務:即基礎設施服務,云服務的最底層,實現IT資源靈活調度;(2)PaaS服務:提供軟件部署平臺,實現應用程序靈活打包;(3)SaaS服務:軟件即服務,實現人機交互智能化,使機器更了解人類。

當前我中心業務手段主要包括流動地震監測、地震觀測、地震探測等,隨著地震業務不斷增加,地震科技工作者經常要面對各種各樣的業務系統的搭建工作,在這個過程中,我們經常會遇到以下幾個方面的問題:

(1)業務系統搭建效率低,費時費力;(2)業務軟件搭建門檻較高;(3)業務系統移值困難;(4)無法很好將地震業務人員與運維人員分離,無法讓地震科技人員更專注自己業務。

隨著云計算技術尤其是PaaS平臺的發展,使以上這些問題迎刃而解,本文將采用Docker架構平臺,根據地震相關業務特點,給出了相關業務軟件定制流程,搭建地震業務系統自己的云計算PaaS服務平臺。為地震行業數據中心建設提出了一些建設性意見與擴展模式研究思路。采用該方法,能夠更好的優化地震數據中心生產環境與服務模式,提升地震科技工作者工作效率。

1 架構工具選擇

1.1 Docker簡介

Docker屬于云計算中的PAAS服務范疇,它是一個開源的應用容器引擎,Docker是Docker.Lnc公司開源的容器引擎,代碼寄存在Github上,采用于Go語言并遵從Apache 2.0協議開源。Docker是Linux容器的一種封裝,提供簡潔好用的容器使用接口。

Docker可以對應用程序與這個程序的依賴,打包在一個文件里面。運行這個程序文件,就會生成一個虛擬容器。程序運行在這個虛擬容器里,可以像在真實的物理機上運行一樣。有了Docker,就不存在任何環境問題。也就是說,Docker的接口非常簡單,用戶可以像創建虛擬機一樣,輕松地創建和使用容器,把自己的程序放入容器。容器也可能完成版本管理、復制、分享、修改等功能,就像管理虛擬機一樣。

1.2 Docke優勢

Docker容器與虛擬機相比,優勢十分明顯,主要有三大優勢:輕量、高性能、便捷性。

快:與虛擬機相比,由于節省的虛擬層,它的運行時的性能獲得更大的提升。

靈活:將應用和系統“容器化”,不添加額外的操作系統。

便宜:開源的,免費的,低成本的。

輕量:你會擁有足夠的“操作系統”,僅需添加或減小鏡像即可。

1.3 Docker產生的目的就是解決以下問題:

(1)復雜的環境部署管理:從多樣式操作系統到各個中間件再到各種應用程序,一款應用能夠成功使用,作為研究人員需要關心的技術層面太多,且無法管理,效率低下。Docker可以簡化多種應用實例的工作部署,比如Web相關程序、數據庫程序應用、Zabbix監控管理平臺、集群備份程序等都可以打包成一個容器內進行部署。

然而，由“看襪”數錢數到手抽筋，絕非酒鋪老板王嬤嬤能預料到的。那時，尚無“眼球經濟”一說。但名人效應的道理，王嬤嬤并不陌生。加之，看客圍觀、起哄、架秧子，是“看熱鬧不嫌事大”。李肇《唐國史補》一書，載有王嬤嬤發跡經過，上“命高力士縊貴妃于佛堂前梨樹下。馬嵬店媼收得錦靿一只。相傳過客每一借翫，必須百錢，前后獲利極多，媼因至富”。

(2)云時代來臨:亞馬遜的成功,開發者將應用轉移到云上,解決了硬件管理的問題,然而軟件配置和管理的問題依然存在。Docker的產生能更好的幫助研發人員開闊思路,嘗試新的軟件管理的方法應對軟件配置方面的問題。

(3)虛擬化技術的進化:然而無論是KVM還是Xen,對于Docker來說,都是在資源浪費,又難于管理與使用,更加輕量級大LX C,更加靈活和快速。

1.4 容器和虛擬機的區別:

一個容器中運行在原生Linux和共享主機內核中,它是一個運行單獨的進程,不占用其它任何可執行文件的內存,使其更加輕量化,硬件效能有所提高。

二者相比之下,虛擬機是一個完整獨立的運行操作系統,通過虛擬化管理程序訪問主機資源,在應用程序與硬件之間已經多了一層,一般來說,虛擬化環境下,它比大多數應用程序需要的資源多,浪費也更大(如圖1)。

圖1 容器與虛擬機區別Fig.1 The difference between container and virtual machine

2 系統架構

2.1 Docker架構與技術流程

采用C/S架構進行架構,用戶通過服務器到官方倉庫,獲取鏡像、啟用容器,服務端由一個進程進行守護,在這個過程中用戶可以根據自己的業務特點定制自己的系統與軟件靜像(如圖2)。

圖2 系統架構圖Fig.2 System architecture diagram

2.2 定制化業務——JOPENS打包流程

第一步:收集freeBSD系統容器靜像(如圖3)。

第二步:收集命令,安裝JOPENS相關服務,主要包括openjdk、Mysql、JOPENS軟件包與庫、wildfly服務等,編寫dockfile腳

圖3 FreeBSD 容器靜像庫Fig.3 FreeBSD container still image library

圖4 Jopens 命令集Fig.4 Jopens command set

圖5 容器測試Fig.5 Container test

第三步:生成定制靜像。

通過相關命令:docker container commit,docker build。

第四步:模擬測試docker鏡像。

命令:Dccker run d p 8080:8080 jopens,通過一條簡單命令即可快速開啟打包系統,實現了開箱即用的功能(如圖5)。

表1 Docker 與虛擬化各方面性能比較Tab.1 Performance comparison between docker and virtualization

第五步,提交至私有倉庫,供使用者下載, Docker 可以不修改應用程序代碼,不需要開發人員學習特定環境下的技術,就能夠將現有的應用程序部署在其它機器上。

2.3 基于WEB界面管理方式

通過第三方工具,也可以方便的對容器庫進行管理,方便后期維護與數據備份。

3 總結

(1)性能比較。Docker與傳統模式各方式比較(見表1);

(2)云計算之PaaS服務是地震生產環境未來發展方向,有必要對中心原有的云計算環境進行擴充,來提升地震科學協同研究新環境;

(3)通過Docker容器的搭建與應用,可以更好的解決傳統模式中存在地震業務系統軟件快速打包的問題,使地震科技人員更專注于地震業務,提升工作人員工作效率;

(4)通過Docker容器主要提供以上三個功能:一是提供了打包式的環境屬性:比如,連續集成的時候提供單元測試、本地測試他人的軟件和架構環境。二是提供彈性的云資源服務:因為Docker容器可以隨時開關,很適合動態的擴容。三是組建小型服務架構:通過多個容器,一臺機器可以跑多個應用服務,因此在本機就可以模擬出多服務架構。