12月2日，ArchSummit全球架構(gòu)師峰會(huì)在北京開幕，作為面向高端技術(shù)管理者、架構(gòu)師的技術(shù)大會(huì)，本屆峰會(huì)吸引了上千位技術(shù)管理者、CTO、架構(gòu)師等。其中在云計(jì)算領(lǐng)域嶄露頭角的網(wǎng)易蜂巢受邀出席，網(wǎng)易蜂巢解決方案總架構(gòu)師劉超就Kubernetes支撐大規(guī)模云應(yīng)用的實(shí)踐進(jìn)行了分享。

隨著云計(jì)算的普及，越來越多的企業(yè)開始在云端部署自己的應(yīng)用，如何對(duì)這些應(yīng)用進(jìn)行管理、調(diào)度、優(yōu)化、自主運(yùn)維等，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的快速部署、快速迭代和實(shí)時(shí)監(jiān)控，已然成為云計(jì)算服務(wù)的一大難題。

網(wǎng)易蜂巢從2012年正式上線私有云平臺(tái)，到2014年，95%的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用全部放到云平臺(tái)上，到2015年網(wǎng)易蜂巢容器云平臺(tái)正式對(duì)外開放，再到2016年上線DevOps和微服務(wù)。

作為網(wǎng)易云的基礎(chǔ)設(shè)施云服務(wù)，網(wǎng)易蜂巢一直走在行業(yè)前列，并形成了新一代云計(jì)算的雛形，實(shí)現(xiàn)了從虛擬機(jī)到容器，從傳統(tǒng)應(yīng)用到微服務(wù)化，從傳統(tǒng)研發(fā)流程到DevOps，從私有云走向公有云的四個(gè)方面的轉(zhuǎn)變。

網(wǎng)易蜂巢已經(jīng)從最初千級(jí)別節(jié)點(diǎn)數(shù)成長(zhǎng)為萬級(jí)別節(jié)點(diǎn)數(shù)集群，并支撐了擁有億級(jí)用戶的網(wǎng)易考拉海購(gòu)和網(wǎng)易云音樂。在雙十一等訪問峰值來臨的時(shí)候，網(wǎng)易蜂巢系統(tǒng)的彈性伸縮能力以及應(yīng)用層的微服務(wù)化能力表現(xiàn)卓越。

據(jù)劉超介紹，網(wǎng)易蜂巢的技術(shù)優(yōu)化可以追溯到IaaS層、PaaS層和CaaS層。

網(wǎng)易蜂巢基于OpenStack自主研發(fā)了IaaS服務(wù)，在計(jì)算虛擬化方面，通過裁剪KVM鏡像，優(yōu)化虛擬機(jī)啟動(dòng)流程等改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)的秒級(jí)別啟動(dòng)。在網(wǎng)絡(luò)虛擬化方面，通過SDN和Openvswitch技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)之間的高性能互訪。在存儲(chǔ)虛擬化方面，通過優(yōu)化Ceph存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高性能云盤。

在PaaS層，網(wǎng)易可以說更加的功力深厚，在數(shù)據(jù)庫(kù)，緩存，對(duì)象存儲(chǔ)方面都有非常多的優(yōu)化。比如說數(shù)據(jù)庫(kù)RDS服務(wù)，網(wǎng)易是兼容開源的mysql數(shù)據(jù)庫(kù)的所有接口的，然而開源的mysql會(huì)出現(xiàn)性能不高，主備切換數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，這對(duì)于很多關(guān)鍵應(yīng)用來講，是不能忍受的。網(wǎng)易是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的具備mysql內(nèi)核開發(fā)能力的公司之一，通過優(yōu)化主備同步技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)主備切換數(shù)據(jù)零丟失，為了優(yōu)化mysql性能，網(wǎng)易還優(yōu)化了mysql并行復(fù)制技術(shù)和group commit技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了可靠性和性能的兼顧平衡。當(dāng)然數(shù)據(jù)庫(kù)的性能除了數(shù)據(jù)庫(kù)本身，SQL語句的撰寫也是十分重要的，直接影響著SQL查詢的性能和并發(fā)量，這雖然是應(yīng)用層的事情，但是蜂巢根據(jù)自己多年的數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)了SQL優(yōu)化工具，用戶只要將SQL語句輸入這個(gè)優(yōu)化工具，就可以發(fā)現(xiàn)SQL查詢的瓶頸以及修改建議，例如索引的設(shè)置問題，主鍵的設(shè)置問題等等。

不過劉超表示，傳統(tǒng)的私有云只能實(shí)現(xiàn)資源層面的彈性，應(yīng)用層面的彈性往往通過腳本實(shí)現(xiàn)，而且很多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用由于要求上線時(shí)間快，多采取單體架構(gòu)進(jìn)行部署，從而喪失了三個(gè)方面的靈活性。

| 時(shí)間靈活性：應(yīng)用快速迭代，縮短客戶需求到產(chǎn)品上線的時(shí)間

| 空間靈活性：應(yīng)用彈性伸縮，應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)量突然增長(zhǎng)后較短時(shí)間恢復(fù)

| 管理靈活性：易部署，易遷移，服務(wù)發(fā)現(xiàn)，依賴管理，自動(dòng)修復(fù)，負(fù)載均衡

網(wǎng)易蜂巢作為容器云平臺(tái)，相比于虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)了以資源為核心到以應(yīng)用為核心的轉(zhuǎn)變，用戶可以通過對(duì)于應(yīng)用的改造，實(shí)現(xiàn)微服務(wù)化和DevOps.

***板斧：去狀態(tài)、可擴(kuò)展。

原來的很多應(yīng)用程序都是有狀態(tài)的，所謂有狀態(tài)，就是將很多數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中和本地文件系統(tǒng)，這樣的話，一旦容器宕機(jī)后被分發(fā)到其他機(jī)器上的時(shí)候，所有的狀態(tài)就都不見了。通過將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)放在外部的緩存系統(tǒng)，將用戶數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，將本地文件放在分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，通過狀態(tài)的外置化，將應(yīng)用程序編程僅僅包含業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)體，就可以進(jìn)行橫向的彈性擴(kuò)展，支撐大規(guī)模訪問了。對(duì)于外部的數(shù)據(jù)，緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，和存儲(chǔ)系統(tǒng)，都有自身的高可用的機(jī)制，不需要應(yīng)用層過多關(guān)心這方面的事情。

第二板斧：容器化、可編排。

有的人將容器化和微服務(wù)化劃等號(hào)，其實(shí)不是的，不僅僅微服務(wù)可以容器化，一旦去狀態(tài)了，就可以容器化。一旦容器化，就可以使用容器編排系統(tǒng)kubernetes進(jìn)行容器的管理了。

例如一個(gè)應(yīng)用包含四個(gè)服務(wù)A,B,C,D，她們相互引用，相互依賴。如果使用了kubernetes，則服務(wù)之間的服務(wù)發(fā)現(xiàn)就可以通過服務(wù)名進(jìn)行了，例如A服務(wù)調(diào)用B服務(wù)，不需要知道B服務(wù)的IP地址，只需要在配置文件里面寫入B服務(wù)服務(wù)名就可以了。如果中間的節(jié)點(diǎn)宕機(jī)了，kubernetes會(huì)自動(dòng)將上面的服務(wù)在另外的機(jī)器上啟動(dòng)起來，容器啟動(dòng)之后，容器的IP地址就變了，但是不用擔(dān)心，kubernetes會(huì)自動(dòng)將服務(wù)名B和新的IP地址映射好，A服務(wù)并無感知。這個(gè)過程叫做自修復(fù)和自發(fā)現(xiàn)。如果服務(wù)B遭遇了性能瓶頸，三個(gè)B服務(wù)才能支撐一個(gè)A服務(wù)，也不需要特殊配置，只需要將服務(wù)B的數(shù)量設(shè)置為3，A還是只需要訪問服務(wù)B，kubernetes會(huì)自動(dòng)選擇其中一個(gè)進(jìn)行訪問，這個(gè)過程稱為彈性擴(kuò)展和負(fù)載均衡。

第三板斧：DevOps、可迭代。

在開發(fā)和運(yùn)維的過程中，往往涉及開發(fā)環(huán)境，測(cè)試環(huán)境，聯(lián)調(diào)環(huán)境，生產(chǎn)環(huán)境。如果不同的環(huán)境都需要腳本進(jìn)行維護(hù)，成本太大，不能滿足敏捷開發(fā)的要求。容器鏡像的不可改變性可以很好的解決這一點(diǎn)。

在容器的鏡像中，業(yè)務(wù)代碼，程序庫(kù)，系統(tǒng)依賴，文件目錄結(jié)構(gòu)等，都已經(jīng)打包在里面了，無論從哪里啟動(dòng)起來，都是統(tǒng)一的環(huán)境，只需要通過環(huán)境變量和配置文件的形式將不同環(huán)境的差異注入即可。而且更加優(yōu)雅的是，結(jié)合上面說的編排系統(tǒng)，服務(wù)之間的依賴可以通過服務(wù)名寫入配置文件，這樣不同的環(huán)境不需要修改配置文件就能夠找到對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的服務(wù)。結(jié)合代碼管理系統(tǒng)，通過web hook的方式，用戶提交代碼，馬上觸發(fā)web hook，調(diào)用到網(wǎng)易蜂巢的API，則網(wǎng)易蜂巢會(huì)在一分鐘內(nèi)構(gòu)建新的鏡像并更新應(yīng)用，接下來可以進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，如果測(cè)試通過，則運(yùn)維人員就可以一鍵更新線上生產(chǎn)環(huán)境了。

對(duì)于尚不能一步實(shí)現(xiàn)微服務(wù)化和DevOps的用戶，網(wǎng)易蜂巢還提供了有狀態(tài)容器的方式，通過掛在遠(yuǎn)程云盤保存狀態(tài)數(shù)據(jù)的方式，使得用戶方便從虛擬機(jī)模式向容器模式進(jìn)行過度。

在CaaS層面，為了支撐大規(guī)模云應(yīng)用，除了應(yīng)用層面的改造，容器的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)性能也是非常重要的。在網(wǎng)絡(luò)方面，很多容器的使用者使用默認(rèn)的port mapping的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，這樣對(duì)于應(yīng)用的浸入性太大。也有使用開源的如Docker Network, Flannel, Calico, Weave, OVS等方案，存在二次虛擬化的問題，虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是一次虛擬化，為了實(shí)現(xiàn)容器跨虛擬機(jī)互聯(lián)，則需要進(jìn)行二次虛擬化，大大降低性能。網(wǎng)易蜂巢基于SDN，將IaaS層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力直接應(yīng)用與容器，通過一次虛擬化就能夠?qū)崿F(xiàn)容器的扁平化二層互聯(lián)。在存儲(chǔ)方面，如果使用容器的統(tǒng)一存儲(chǔ)策略，例如基于云盤搭建Ceph集群，也存在二次虛擬化的問題，云盤本身是一次虛擬化，將云盤作為普通的存儲(chǔ)，在其上搭建Ceph集群，則為二次虛擬化，大大降低性能，網(wǎng)易蜂巢基于Ceph，將云盤直接掛在到容器里面，實(shí)現(xiàn)一次虛擬化。

服務(wù)微服務(wù)化之后，容器數(shù)量會(huì)比較多，如果查找問題需要對(duì)于每個(gè)容器的日志進(jìn)行查看，會(huì)比較難定位問題，網(wǎng)易蜂巢平臺(tái)提供統(tǒng)一的日志收集，分析，搜索服務(wù)，用戶可以通過關(guān)鍵字進(jìn)行搜索，將某個(gè)訂單號(hào)在各個(gè)應(yīng)用中的日志全部查詢出來，則問題就一目了然了。

除了問題的定位，性能瓶頸的定位也是一個(gè)挑戰(zhàn)，網(wǎng)易蜂巢引入服務(wù)端 APM 解決細(xì)粒度性能分析，通過不同應(yīng)用之間的調(diào)用鏈，迅速發(fā)掘性能瓶頸。

當(dāng)容器規(guī)模擴(kuò)大到一定程度，kubernetes的調(diào)度就成為了瓶頸，開源的kubernetes是通過串行隊(duì)列Pod queue進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的，當(dāng)任務(wù)規(guī)模比較大，但隊(duì)列不能滿足要求，網(wǎng)易蜂巢優(yōu)化為多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，極大提高了任務(wù)的調(diào)度速度和容器的修復(fù)速度。另外由于kubernetes的數(shù)據(jù)是保存在etcd里面，當(dāng)容器規(guī)模擴(kuò)大的時(shí)候，單個(gè)etcd集群已經(jīng)不能滿足讀寫性能，通過根據(jù)Pod/Node/Replication Controller等資源到拆分不同etcd集群，解決了集群擴(kuò)展性的問題。

同時(shí)劉超表示，在這個(gè)“唯快不破”的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)易蜂巢將助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)微服務(wù)化。

在如圖中的架構(gòu)里面，用戶僅僅需要關(guān)心自己的應(yīng)用的開發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)微服務(wù)和DevOps，至于底層的IaaS層的計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)，中間的PaaS的數(shù)據(jù)庫(kù)，緩存，對(duì)象存儲(chǔ)，上層的CaaS層的持續(xù)集成、鏡像倉(cāng)庫(kù)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)編排、日志服務(wù)、APM等，以及對(duì)外的負(fù)載均衡和CDN服務(wù)，可以全部交給網(wǎng)易蜂巢平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。

更重要的是，網(wǎng)易蜂巢遵循開放、標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定的原則，所有的層面全部使用開源的軟件和開放的接口，使得服務(wù)本身易遷移、無綁定。

作為一家擁有19年經(jīng)驗(yàn)的互聯(lián)網(wǎng)公司，網(wǎng)易在向客戶輸出穩(wěn)定云服務(wù)的同時(shí)，還將輸出完善的知識(shí)體系，幫助企業(yè)更好的運(yùn)用好云服務(wù)，并創(chuàng)造更大的價(jià)值。