基于油氣勘探開發領域云原生技術敏捷交付云網融合應用策略

摘要：作為近年來油氣勘探開發數字化轉型領域大力推動的全新基礎設施核心技術能力，云原生技術是敏捷交付云網融合目標落實的基礎。而掌握這一技術下的DevOps工具鏈集成與平臺建設策略、框架實現策略，對于落實敏捷交付云網融合技術目標而言至關重要。就面向云原生技術的敏捷交付云網融合技術應用策略開展研究，以川慶鉆探鉆采院主導實施的川慶公司云原生平臺為例進行分析，旨在為我國油氣勘探開發數字化轉型領域提供借鑒與參考價值，促進其對關鍵技術的認識與掌握，為未來云網融合發展起到可持續的推動與建設。

關鍵詞：云網融合；云原生技術；ONAP框架；DevOps工具鏈

一、前言

云原生技術的敏捷交付以及云網融合應用對于我國油氣勘探開發領域的數字化轉型起到重要推動作用。一方面，云原生技術的容器化部署與持續交付模式，顯著增強了油服企業數字化服務的靈活性，對企業內部、外部的需求可以快速交付、部署，迅速響應市場變化。另一方面，通過云網融合，工程作業現場能有效提升網絡質量，優化作業模式，顯著提升系統的資源使用效率，以更快的速度處理和響應用戶請求。故而，基于云原生技術敏捷交付云網融合應用策略的研究，對于我國油氣勘探開發數字化轉型領域的可持續發展而言有著不言而喻的價值。

二、云原生與云網融合場景概述

（一）云原生

1.云原生技術

云原生技術誕生來源集中于互聯網企業面向業務彈性以及應用敏捷交付的功能需求，是以微服務、容器化、自動化為特征，以實現業務應用程序高度自動化、可管理的技術。容器化，即利用Docker容器打包應用程序、配置文件以及依賴項，從而實現快速部署、無縫銜接開發環境、測試環境以及生產環境。微服務，基于多個小型分布式部署的服務聯合構建，各服務之間獨立相互無影響，可以更加靈活的形式擴展與部署。自動化，基于各種監控、自動化部署結合測試工具實現自動化運營維護，最大化降低人工干預，全面推進開發效率的提升。

2.云原生敏捷架構

云原生敏捷架構為隸屬一種基于云計算技術，提升應用系統可伸縮性、響應速度與可靠性的全新架構設計方法，這一架構充分應用了云計算的分布式特性、彈性以及自動化特點，融合敏捷開發下的方法論來實現快速迭代與持續性交付。云原生敏捷架構囊括了容器化、微服務、動態編排等組件，這些組件共同提升架構的高效性與靈活性。

（二）云網融合

云網融合隸屬讓“云計算”真正落地的理念，同時也是未來互聯網發展的主要趨勢。在信息化不斷深入發展的當下，網絡技術已經演進至數據中心、SDN以及云計算，網絡服務模式也從“面向連接”過渡到“面向應用”。當下，大量產業均體現出了云網融合的趨勢與價值。例如，移動手機產業目前已實現通信技術與網絡技術深度融合，現代企業管理領域下，已經有大量企業實現了網絡技術、計算機技術的融合，基于一個融合的云IT實現企業業務發展的支撐[1]。

三、敏捷交付云網融合的實現技術

（一）DevOps工具鏈集成與平臺建設

1.DevOps工具鏈集成與平臺建設思路

DevOps工具鏈覆蓋軟件系統的整個生命周期，設計了諸多軟件系統的功能點。DevOps工具鏈集成以及平臺建設目的在于將單一的功能點進行接口工具設計、流程引擎設計，結合數據適配將分散的功能集成為統一的服務平臺，繼而落實端到端自動化流水線目標。在統一服務平臺下，多方功能會參與協作，以更大的范圍實現研發運營數據的反饋與共享。對于DevOps工具鏈集成，DigitaLai公司編制了詳細的DevOps工具圖示，基于功能區域分類下的開源、免費、收費、公有云服務DevOps主流工具進行了詳細分類，涉及軟件的選型、整合設計，乃至端到端流程的元數據模型。站在“云網融合”的視角下，DevOps的建設通常會涉及企業內的多個分支部門以及大量合作伙伴，DevOps的工具選型，會充分考慮企業自身同合作伙伴的資源狀況、技術能力以及面向特定領域的研發運用需求，且與企業已完成建設的管理流程進行適配。

2.面向DevOps工具鏈集成與平臺建設的評估

對于DevOps工具鏈集成與平臺建設的技術評估，主要面向“松耦合集成契合DevOps與云原生思想”“技術成熟與面向未來”兩個維度開展評價。

（1）松耦合DevOps與云原生思想

DevOps與云原生最大特征在于“敏捷響應”以及需求快速發布應用，DevOps平臺本身也需要展現出這一特征，即利用便利的配置結合豐富的接口，滿足不同場景下的需求。

在建設多開發語言云網融合應用研發運營流程期間，需充分考慮松耦合特征與工具的云原生思想。Jira需求管理工具、GitLab管理工具（支持RESTful與Webhook）、SonarQube質量掃描工具、Jenkins流程引擎的組合，將實現在研發人員提交代碼后自動觸發軟件流水線執行，同時實現數據的雙向反饋，以容器的形式運行流水線，確保不同實例之間相互得到良好隔離，實現多實例并發，繼而最大化實現自動化流程反饋、便利軟件發布，最終讓質量問題、應用集成風險在高頻次流水線執行背景下得到體系化解決。

（2）技術成熟與面向未來

通常，油氣勘探開發領域技術服務商并不具備面向DevOps工具鏈集成與平臺開發所需要的IT研發資源，故而DevOps工具鏈集成與平臺建設需要選擇技術生態豐富、技術主流且高度符合未來市場需求的互聯網廠商、軟件企業，確保能夠達到快速、可持續、可用目標，且方便現有工具與其他工具快速集成。

（二）NOAP云網協同技術

目前，在IT領域，云原生與DevOps技術已實現諸多成功案例，在面向客戶提供云網融合應用服務期間，最大的瓶頸在于工程作業現場網絡如何實現敏捷編排交付。油氣勘探開發領域技術服務商針對工程作業生產網已經建立了嚴格的配置管理流程，而不同廠商的通信網元資源編排接口目前并未直接面向云端運用開放，傳統通信資源編排與開通需要走線下流程，高度依賴私有技術棧，技術的交付與變更周期也需要以天來計算。

對于上述問題，在DevOps工具鏈集成與平臺建設階段，可基于NOAP云網協同技術加以解決。Linux基金會提供的開源NOAP框架能夠實現“準實時”通信網絡資源編排開通，面向云網融合應用企業提供具備自動化、數字化的接口，作為主流廣泛認可、采納的NFV/SDN網絡協同編排開源技術方案。例如，川慶鉆探鉆采院主導實施的川慶公司云原生平臺，在策劃期間，面向云端應用提供網絡編排開通服務的工作，由川慶鉆探鉆采院信息技術部門負責。在開發期間，技術部門在平臺面向授權應用提供高度便利的企業PSR工單開通接口，即產品→服務→資源接口，同時提供面向云服務的架構以及DevOps全生命周期管理，為用戶開通了一端承接與開通的云網服務。圖1為川慶公司云原生平臺業務框架。

該框架為川慶公司云原生平臺面向內部與客戶提供敏捷交付云網服務的核心框架，框架內的編排采用Docker容器，將應用程序與該程序依賴的環境捆綁在一起，形成容器。然后，通過容器進行應用程序的分發和部署。

Docker容器編排階段，主要依靠 Docker Swarm或Kubernetes容器編排工具。容器編排工具可以實現容器服務的自動部署、擴展和管理。之所以選用Docker容器，是因為它能夠解決環境一致性、微服務管理等問題，更有利于開發和運維團隊進行高效的協同工作。川慶公司云原生平臺作為油氣勘探領域領先的云原生平臺，主要提供微服務、DevOps、數據服務、AI服務和多集群/多云管理等功能。

第一，微服務。川慶公司云原生平臺支持微服務架構，使得各個服務可以獨立擴展和部署。通過 Docker 易于部署的特性，每個微服務都可以被打包成一個容器，并通過編排工具進行管理和擴展。

第二，DevOps開發。川慶公司云原生平臺支持DevOps文化，集成了CI/CD流水線，可以實現代碼的持續集成和持續部署。在Docker容器的作用下，可以確保在各個環境中應用的一致性。

第三，數據服務。利用Docker容器，川慶公司云原生平臺提供了易于使用的數據服務，可以快速部署數據庫和緩存服務器等數據應用。

第四，AI服務。通過使用Docker容器，川慶公司云原生平臺能夠輕松地部署和運行各種AI模型和服務，提供給油氣勘探領域企業、用戶高度便捷的AI服務能力。

第五，多集群/多云管理。川慶公司云原生平臺的目標是提供統一的集群管理和應用運行環境，使得應用可以跨多個集群或多個云平臺運行。利用Docker編排工具，輕松實現跨集群、跨云的服務部署和負載均衡管理[2]。

四、基于云原生技術敏捷交付云網融合的應用研究

（一）平臺概況

川慶公司云原生平臺是一款專為油氣勘探行業設計的云計算解決方案。平臺基于Docker容器技術進行部署，構建于微服務架構之上，并內置了持續集成和持續部署（CI/CD）管道的DevOps工具，在運行期間能夠解決復雜應用場景下的系統運維難題。

第一，Docker作為部署方式，以其輕量級、可移植的特性擄獲了大量的用戶。在川慶公司云原生平臺中，Docker被用來封裝、分發和運行服務。每一個服務都被封裝在一個獨立的Docker容器中，可以保證每一個服務在不同環境下的一致性，同時也保證了各服務之間的高度隔離。

第二，應用架構采取微服務架構，可以靈活處理復雜的業務需求，將原本的單體應用拆分為多個獨立的、輕量級的、模塊化的服務，每個服務都有自己的數據庫和業務邏輯，服務之間通過API進行通信。

第三，DevOps工作流程被納入川慶公司云原生平臺中，發揮了其在整個軟件開發生命周期中的優勢，整合開發和運維兩個團隊的工作內容，大幅度提高了工作效率[3]。

（二）技術架構

川慶公司云原生平臺是一款為油氣勘探行業特別打造的原生云平臺，其技術架構主要包含敏捷開發、API管理、微服務、DevOps流程、容器、基礎設施云等部分（見圖2）。

首先，敏捷開發是川慶公司云原生平臺的基礎。敏捷開發方法，融合迭代開發、測試驅動開發，以短周期迭代和持續改進為主，大幅度降低開發風險，加快產品上市速度。API作為微服務的橋梁，可實現不同服務之間相互調用。川慶公司云原生平臺對API進行標準化管理既保證了服務間的正常交互，也為外部訪問提供了方便[4]。

川慶公司云原生平臺采用了微服務架構，將系統分解為一系列可以單獨部署和擴展的小型服務。每個服務獨立運行，且在自己的進程中運行，并通過HTTP/REST或HTTP/JSON進行通信。采用這種架構方式的優勢在于能夠使大型、復雜的應用具有更好的靈活性和可擴展性。

DevOps流程部分，川慶公司云原生平臺借助DevOps持續集成與持續部署流程，以提升軟件開發的效率，更快地響應市場需求。DevOps結合了開發（Dev）和運維（Ops）的操作，優化了從開發到測試、再到生產環境的每一個步驟。

在部署方面，川慶公司云原生平臺采用Docker容器作為基礎設施。Docker容器具有啟動快、隔離性強、資源占用少的特點，并且川慶公司云原生平臺采用基于云的基礎設施，具有高度靈活性、擴展性，可以根據需要量化供應，從而提高資源優化與管理效率。

（三）服務內容

川慶公司云原生平臺面向內部與外部可提供DevOps服務、微服務治理、數據服務、多集群/多云管理以及AI服務[5]。

DevOps服務：使用持續集成/持續部署流程，實現開發和運維的高效整合。提供自動構建、測試、部署等功能，激發團隊協作，提升軟件生命周期中各階段的效率，加快產品的迭代速度。微服務治理：通過服務注冊與發現、服務路由、服務熔斷、服務降級、服務限流等關鍵功能，確保微服務的穩定、高效運行，同時提供業務解耦、獨立開發和部署、按需伸縮等功能。數據服務：提供數據存儲、數據處理、數據查詢、流處理、消息處理等服務，以云原生的方式，將數據服務輕松地集成到云平臺，用戶可以根據需求隨時利用數據進行分析和應用。同時，它還能確保數據的安全性和持久化，幫助業務在發生故障時可以迅速恢復和回滾。多集群/多云管理：可對多個Kubernetes集群進行統一管理，無論是在私有云、公有云，還是混合云環境下，都能夠滿足業務需求。AI服務，可面向用戶提供MLOps機器學習、GPU算力調度等[6]。具體服務項目與服務內容見表1。

五、結語

綜上分析，云原生技術以其強大的調度與編排功能，能夠極速實現軟件的敏捷交付，迅速滿足移動通信產業IT軟件開發業務的不斷迭代和擴展。云網融合則融合了云計算、網絡技術新型架構，可為通信網絡企業以及外部伙伴提供靈活、高效、可靠的服務。對比以往傳統油氣看臺平臺服務模式，云原生技術能夠更好地支持企業敏捷開發流程、微服務架構、容器化部署以及持續集成/持續部署的特性，將大幅度提升企業面向內部、外部的服務水平。相信不久的將來，基于云原生技術敏捷交付云網融合應用策略將會被應用至更多商業領域，推進產業鏈上下游的深度融合，為社會經濟的可持續發展起到有效技術推動。

參考文獻

[1]黃敏，孟雅潔，朱凱.對基于云網融合的智能云原生架構及關鍵技術分析[J].信息產業報道，2023（06）：130-132.

[2]張磊，黃洪波，原全新.5G AIoT賦能云網融合創新發展實踐及應用[J].郵電設計技術，2023（01）：21-26.

[3]沈鳴，華靜.基于5G云網融合的虛擬桌面在政企行業中的技術探索與展望[J].電信科學，2023，39（Z1）：7-12.

[4]張龍江，梁凌，張昕原.面向政企行業客戶的云網融合專網應用研究[J].山東通信技術，2022，42（01）：24-29.

[5]施雪亮.基于云原生技術的物聯網應用變革研究[J].中國信息化，2023（01）：90-91.

[6]閆媛媛，張玉強，杜朝陽.基于云原生技術的專用車制造云平臺的研究與應用[J].重型汽車，2023（02）：8-9.

作者單位：川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院

責任編輯：王穎振、鄭凱津