微服務中的Docker技術應用

龔方生

（廣州涉外經濟職業(yè)技術學院 廣東省廣州市 510540）

在計算網絡技術的不斷發(fā)展和普及下，軟件體系架構在信息系統(tǒng)的整體設計中愈發(fā)重要，傳統(tǒng)單體架構設計模式具有耦合度高、業(yè)務模塊復用性差等問題，無法滿足現(xiàn)代用戶的使用需求，為了從根本上解決以上問題，現(xiàn)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(xiàn)對信息系統(tǒng)業(yè)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(tǒng)的負載均衡性能發(fā)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(xiàn)對獨立虛擬網絡空間的創(chuàng)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(tǒng)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(xiàn)對網絡協(xié)議的有效共享和利用，為提高網絡協(xié)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(tǒng)的不斷增多，Docker 技術被廣泛地應用于微服務應用系統(tǒng)部署中，確保微服務應用系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)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(tǒng)資源管理功能、系統(tǒng)安裝部署管理功能、系統(tǒng)配置管理功能和系統(tǒng)監(jiān)控管理功能。其中，系統(tǒng)資源管理功能主要是指通過采用統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)安裝部署管理功能主要是指根據(jù)實際運維需求[1]，采用自動化控制的方式，實現(xiàn)對相關操作系統(tǒng)的安裝和升級以及系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的自動化構建和部署。系統(tǒng)配置管理功能主要是指采用統(tǒng)一化管理方式，對系統(tǒng)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(tǒng)一化配置和管理。系統(tǒng)監(jiān)控管理功能主要是指實時監(jiān)控多態(tài)服務器運行狀態(tài)[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(shù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)相關信息數(shù)據(jù)的有效共享，以達到提高信息數(shù)據(jù)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(xiàn)對多個服務器的部署，服務器部署主要包含以下幾個環(huán)節(jié)：系統(tǒng)搭建和安裝、系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)配置、系統(tǒng)軟件性能檢測等。傳統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)信息的一次性配置，還能完成對多個服務器的統(tǒng)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(yōu)化，確保在業(yè)務較多的情況下，也能采用容器管理的方式，實現(xiàn)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(jiān)控和管理應用系統(tǒng)實際運行狀態(tài)，同時，還能促進保IT 開發(fā)、技術運營和系統(tǒng)質量的協(xié)調發(fā)展，使得開發(fā)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(tǒng)部署操作范圍縮小時，該系統(tǒng)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(tǒng)在實際的運行中，很容易出現(xiàn)負載均衡問題，而Docker 技術出現(xiàn)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(jù)微服務運維需求，采用多節(jié)點部署的方式，完成對大量重復調用的業(yè)務功能的統(tǒng)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(xiàn)對微服務節(jié)點的集中化、統(tǒng)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(jié)點的方式，盡可能選出負載較小的應用程序，為實現(xiàn)對系統(tǒng)負載均衡問題的有效解決創(chuàng)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(fā)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(shù)據(jù)以及程序資源的統(tǒng)一化部署和管理，從而提高系統(tǒng)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(tǒng)的運行性能打下堅實的基礎。此外，系統(tǒng)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(tǒng)一化維護和管理，確保容器集群始終處于良好的運行狀態(tài)。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(xiàn)對微服務架構的科學設計，實現(xiàn)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(huán)境，通過利用該運行環(huán)境可以實現(xiàn)相關事務的虛擬化處理。容器作為一種基本單元，在系統(tǒng)管理中發(fā)揮出重要作用。通過利用容器層，可以實現(xiàn)對容器集群的實時監(jiān)控、調度以及彈性伸縮和編排，為鏡像存儲提供重要的依據(jù)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(tǒng)負載的均衡性和穩(wěn)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(yè)務的典型應用。

3.2 作戰(zhàn)籌劃微服務系統(tǒng)分解

圖3：容器集群架構圖

對于作戰(zhàn)籌劃微服務系統(tǒng)而言，其作戰(zhàn)籌劃主要是指通過對預先設計和籌劃作戰(zhàn)活動，確保作戰(zhàn)活動能夠正常、穩(wěn)定、有序地開展，參與作戰(zhàn)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(jù)對上級命令傳達的命令，對戰(zhàn)場情況進行綜合分析，并向各級軍官傳達作戰(zhàn)命令，各級軍官根據(jù)接收到的作戰(zhàn)命令，制定和完善作戰(zhàn)方案，并將制定好的作戰(zhàn)方案上傳到指揮員，由指揮員對其進行審批。現(xiàn)根據(jù)這一作戰(zhàn)籌劃流程，設計以下幾種類型的微服務，以實現(xiàn)對作戰(zhàn)籌劃微服務系統(tǒng)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(jiān)控面板功能，對微服務進行可視化、自動化監(jiān)控。

（3）利用系統(tǒng)入口，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

（4）根據(jù)作戰(zhàn)需求，完成歲管理服務方案的科學制定。

（5）借助作戰(zhàn)力量，提高管理服務水平，并繪制出敵方作戰(zhàn)力量列表，以達到知彼解，百戰(zhàn)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(jié)約了資源，避免出現(xiàn)大量資源消耗問題。目前，作戰(zhàn)籌劃微服務系統(tǒng)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(tǒng)[9]，可以實現(xiàn)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(wěn)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(huán)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(jiān)控Docker容器集群，為有效地檢測和維護該集群的運行狀態(tài)，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(xiàn)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(huán)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(huán)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(tǒng)驗證

系統(tǒng)驗證主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）異常自恢復功能驗證。當微服務數(shù)量與設定值相一致時，一旦某個微服務容器組出現(xiàn)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(shù)量與設定值保持一致，由此可見，系統(tǒng)異?；謴凸δ芊€(wěn)定可靠。

（2）彈性伸縮性功能驗證。當系統(tǒng)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(tǒng)會自動啟用彈性伸縮功能，從而增加微服務容器數(shù)量，以滿足資源使用需求。為了更好地驗證系統(tǒng)彈性伸縮功能，相關人員要設置好微服務部署數(shù)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(fā)現(xiàn)：所有微服務容器組出現(xiàn)不斷擴展現(xiàn)象，這說明系統(tǒng)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(tǒng)、分布式應用系統(tǒng)中，并取得了良好的應用效果，而Docker 技術在信息系統(tǒng)的設計開發(fā)中發(fā)揮出重要作用，不僅實現(xiàn)了對應用系統(tǒng)的科學設計和部署，還實現(xiàn)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(tǒng)具有耦合度地、業(yè)務模塊可復用性高等特征，為進一步提高應用系統(tǒng)的運行性能提供重要的技術支持。