微服務中的Docker技術應用

龔方生

（廣州涉外經濟職業技術學院 廣東省廣州市 510540）

在計算網絡技術的不斷發展和普及下，軟件體系架構在信息系統的整體設計中愈發重要，傳統單體架構設計模式具有耦合度高、業務模塊復用性差等問題，無法滿足現代用戶的使用需求，為了從根本上解決以上問題，現提出一種微服務架構，該架構通過使用Docker 技術，不僅可以實現對信息系統業務功能的科學劃分，還能保證服務功能的全面性和便捷性，為提高信息系統的負載均衡性能發揮出重要作用。因此，為了進一步提高微服務架構設計水平，如何將Docker 技術科學應用于微服務中是相關人員必須思考和解決的問題。

1 Docker技術概述

Docker 技術作為一種輕量級容器引擎，具有開源性、隔離性等特征，通關利用該技術，可以采用容器形式，實現對獨立虛擬網絡空間的創建和使用，該網絡空間主要由處理器、內存、硬盤等組成，此時，用戶通過利用Docker 服務器鏡像，可以采用打包移植的方式，將應用程序存儲到系統鏡像中，從而形成一個新型、先進的容器，通過將該容器安裝和部署到任意含有Docker 服務器的機器上，可以實現對網絡協議的有效共享和利用，為提高網絡協議的交互效率和效果打下堅實的基礎。近年來，隨著微服務應用系統的不斷增多，Docker 技術被廣泛地應用于微服務應用系統部署中，確保微服務應用系統能夠可靠、穩定、安全地運行。

2 Docker技術在微服務中的應用

2.1 自動化運維平臺

自動化運維平臺核心功能設計示意圖如圖1 所示，從圖中可以看出，該平臺主要由以下幾個部分組成，分別是系統資源管理功能、系統安裝部署管理功能、系統配置管理功能和系統監控管理功能。其中，系統資源管理功能主要是指通過采用統一化管理方式，對云平臺軟硬件資源進行集中化管理，以實現對云計算資源、存儲資源和網絡資源的科學分配和充分利用；系統安裝部署管理功能主要是指根據實際運維需求[1]，采用自動化控制的方式，實現對相關操作系統的安裝和升級以及系統開發環境的自動化構建和部署。系統配置管理功能主要是指采用統一化管理方式，對系統所有配置文件進行全面管理，同時，還要對本地資源和遠程資源進行統一化配置和管理。系統監控管理功能主要是指實時監控多態服務器運行狀態[2]，并做好對微服務容器可靠性和安全性的有效檢驗，為其他平臺提供相關參數數據，實現相關信息數據的有效共享，以達到提高信息數據利用率的目的。

圖1：自動化運維平臺核心功能設計示意圖

圖2：微服務架構設計示意圖

在云計算技術的應用背景下，自動化運維平臺可以在最短時間內實現對多個服務器的部署，服務器部署主要包含以下幾個環節：系統搭建和安裝、系統環境參數配置、系統軟件性能檢測等。傳統服務器部署方式，無法滿足高效快捷的處理需求，而Docker 技術出現和應用可以保證服務器部署的便捷性和高效性，從而有效地彌補傳統服務器部署方式的缺陷。自動化運維平臺在具體的運用中，通過利用Docker 技術，對多個應用服務器進行部署，不僅可以實現系統參數信息的一次性配置，還能完成對多個服務器的統一化、集中化部署，極大地提高服務器部署的效率和效果。同時，通過利用自動化運維平臺[3]，還能針對服務器蓄電池組部署需求變化，對部署步驟進行相應的調整和優化，確保在業務較多的情況下，也能采用容器管理的方式，實現對計算機資源的充分利用，為進一步提高微服務的運維效率和效果打下堅實的基礎。自動化運維平臺通過利用Docker 技術，可以實施監控和管理應用系統實際運行狀態，同時，還能促進保IT 開發、技術運營和系統質量的協調發展，使得開發人員與運營人員進行有效地合作，打破兩者之間的界限[4]，同時，在Docker 技術的應用背景下，當信息系統部署操作范圍縮小時，該系統性能會不斷增強，從而為用戶帶來良好的使用體驗。

2.2 負載均衡

在云計算背景下，分布式系統在實際的運行中，很容易出現負載均衡問題，而Docker 技術出現和應用可以很好地解決這一問題。在Docker 技術的應用背景下，根據微服務運維需求，采用多節點部署的方式，完成對大量重復調用的業務功能的統一化簡化和處理，同時，還要借助微服務的服務注冊功能，實現對微服務節點的集中化、統一化管理[5]，一旦某一容器被重復調用時，可以借助微服務應用程序，采用調整節點的方式，盡可能選出負載較小的應用程序，為實現對系統負載均衡問題的有效解決創造良好的條件。

2.3 容器云

最近幾年，隨著容器云技術的不斷發展和普及，云計算服務模型種類中不斷增加，目前，云計算模型主要包含以下幾種，分別是基礎設施服務、平臺服務、軟件服務。容器云主要是指通過采用虛擬化處理方式，對應用程序內部信息數據以及程序資源的統一化部署和管理，從而提高系統相關資源信息部署的高效性和便捷性[6]，為進一步提高系統的運行性能打下堅實的基礎。此外，系統作為Docker 容器的重要組成部分，其運行性能直接影響了Docker 容器的可靠性和安全性，為了進一步提高Docker 容器的使用性能，需要借助集群編排管理工具，對容器集群進行統一化維護和管理，確保容器集群始終處于良好的運行狀態。此外，為了進一步提高微服務架構的設計水平，還要借助容器云，對各個微服務的部署問題進行有效地分析和解決，為實現對微服務架構的科學設計，實現微服務的科學劃分打下堅實的基礎。

3 Docker技術在微服務中應用案例

3.1 微服務架構設計

微服務架構設計示意圖如圖2 所示，從圖中可以看出，微服務架構主要包含五個層次，分別是云平臺層、應用層、接入層、服務層和容器層。其中，云平臺層的位于微服務架構的最底層，主要為微服務提供虛擬化資源或者硬軟件資源[7]，這些資源主要包含計算資源、網絡資源以及存儲資源等。容器層處于云平臺的上方，主要為微服務提供安全、可靠的運行環境，通過利用該運行環境可以實現相關事務的虛擬化處理。容器作為一種基本單元，在系統管理中發揮出重要作用。通過利用容器層，可以實現對容器集群的實時監控、調度以及彈性伸縮和編排，為鏡像存儲提供重要的依據和參考。服務層主要以下功能組成的[8]，例如：服務注冊功能、目標分析服務功能、情報管理服務功能等。接入層在具體的運用中，主要向外部應用提供相應的服務請求，確保系統負載的均衡性和穩定性。應用層處于微服務架構的最頂層，很好地反映了實際業務的典型應用。

3.2 作戰籌劃微服務系統分解

圖3：容器集群架構圖

對于作戰籌劃微服務系統而言，其作戰籌劃主要是指通過對預先設計和籌劃作戰活動，確保作戰活動能夠正常、穩定、有序地開展，參與作戰籌劃的人員主要由指揮員、情報員和通信員組成，其中，指揮員主要根據對上級命令傳達的命令，對戰場情況進行綜合分析，并向各級軍官傳達作戰命令，各級軍官根據接收到的作戰命令，制定和完善作戰方案，并將制定好的作戰方案上傳到指揮員，由指揮員對其進行審批。現根據這一作戰籌劃流程，設計以下幾種類型的微服務，以實現對作戰籌劃微服務系統的科學分解。

（1）利用微服務的服務注冊中心功能，完成對微服務的科學注冊。

（2）借助監控面板功能，對微服務進行可視化、自動化監控。

（3）利用系統入口，實現對系統運行狀態的實時監控。

（4）根據作戰需求，完成歲管理服務方案的科學制定。

（5）借助作戰力量，提高管理服務水平，并繪制出敵方作戰力量列表，以達到知彼解，百戰不殆的目的。

3.3 微服務部署

3.3.1 容器集群框架

通過利用Docker 技術，可以采用容器化封裝的方式，完成對微服務的科學封住，并提高微服務應用隔離效果。通常情況下，容器的啟動速度遠遠超過了虛擬機的啟動速度，同時，還有效地節約了資源，避免出現大量資源消耗問題。目前，作戰籌劃微服務系統主要以中標麒麟服務器應用為主，通過部署和搭建操作系統[9]，可以實現對Docker 容器集群的快速搭建和應用，使得容器成為微服務可靠、穩定運行的重要載體。容器集群架構圖如圖3 所示。從圖中可以看出，該集群架構在具體的搭建和設計中，主要采用了多種新型、先進的技術，通過利用存儲工具，完成對服務器自動化注冊，同時，還為Docker 容器集群運行提供了安全、良好的運行環境就，為提高網絡覆蓋范圍，高效調度鏡像管理和容器提供有力的保障。同時，在可視化工具的應用背景下，運維人員可以實時監控Docker容器集群，為有效地檢測和維護該集群的運行狀態，提高該集群的運行性能產生積極的影響。此外，通過利用具kubernetes 容器集群工具，可以實現對Docker 容器集群的自動化、智能化調度和管理，以達到有效提高該集群的彈性伸縮性能的目的。

3.3.2 容器化封裝

Docker 鏡像作為容器的重要組成部分，通過利用Dockerfile 文件，可以將微服務與其相關運行環境進行有效地封裝，使其封裝為一個Docker 鏡像，并將該鏡像存儲于倉庫中，便于其他人員的查看和調用。同時，為了保證容器化封裝的科學性和合理性，還要重視對運行環境變量的科學設置，并借助容器啟動入口，完成對Docker 鏡像的科學搭建。

3.4 系統驗證

系統驗證主要體現在以下兩個方面：

（1）異常自恢復功能驗證。當微服務數量與設定值相一致時，一旦某個微服務容器組出現運行異常時，微服務控制器會在第一時間內自動啟用另一個微服務容器組，使得微服務數量與設定值保持一致，由此可見，系統異常恢復功能穩定可靠。

（2）彈性伸縮性功能驗證。當系統內部設置了HPA 服務時，一旦微服務容器所消耗的資源超過了已設定的閥值，系統會自動啟用彈性伸縮功能，從而增加微服務容器數量，以滿足資源使用需求。為了更好地驗證系統彈性伸縮功能，相關人員要設置好微服務部署數量以及CPU 內存指標，然后，采用負載模擬的方式，對微服務容器組進行處理，結果發現：所有微服務容器組出現不斷擴展現象，這說明系統具有較強的彈性伸縮功能。

4 結束語

綜上所述，微服務架構憑借著自身高準確性、強靈活性等特征被廣泛地應用于云計算系統、分布式應用系統中，并取得了良好的應用效果，而Docker 技術在信息系統的設計開發中發揮出重要作用，不僅實現了對應用系統的科學設計和部署，還實現了計算機資源的快速共享，提高了計算機資源的利用率，確保應用系統具有耦合度地、業務模塊可復用性高等特征，為進一步提高應用系統的運行性能提供重要的技術支持。