《企业级容器云架构开发指南》

云计算与虚拟化技术丛书

企业级容器云架构开发指南

闫健勇　龚　正　吴治辉

屈晓萌　王健飞　王　伟　编著

刘晓红

Foreword推　荐　序

近年来，数字体验与万物互联的融合开始触发连接用户的崭新方式，各种以技术为引擎的创新业务增长模式蜂拥出现，使得 IT不但支撑业务，而且深度融入到业务模式当中进行生产和创新。在这个差异化和定制化的时代，仅仅学习、拷贝业界先进技术已经不足以保障基本的生存空间，体系化创新成为基业长青的基石。学习必以致用为导向。企业应该致力于为客户提供精益而卓越的服务，做好客户的千里眼、顺风耳，让数字化生活触手可及。创新，当始终以此为愿景，引入适合企业自身的新技术，整合数字化企业核心系统，持续培养关键技术人才，进行精益企业思维与敏捷技术的转变。

在我所供职多年的企业里，云计算技术应用已经经历了从概念学习、力行实践，到使能创新的三个阶段。目前IT基础设施已经全面云化，企业级PaaS平台初具规模，基于平台模式构建的生态体系助力企业和合作伙伴的融合创新。在云化的进程中，容器云技术实践使企业的云化能力实现提速，云计算已经成为重要的使能者，让传统电信级业务的全面云化成为可能。

虚拟化将 IT基础设施从计划供给转换成了像自来水一样的按需供给，为 IT产业的精益生产落地提供了基础。微服务用传统中国分而治之的思想解决了现有大型系统大而重的问题，使敏捷和灵动变为可能。而 DevOps更是采用自动化一切方针，依托工具将原有 IT手工作坊跃升成了高可用的生产流水线。这三者的相辅相成，汇成了一个词：效率。降本增效，是所有 IT运营支撑的关键词。

刘　虹

中国移动通信集团公司业务支撑系统部副总经理

前　　言Preface

美国国家标准与技术研究所（NIST）对云计算有如下定义：云计算是一种允许用户通过网络便捷地接入可动态配置的共享资源池（包括网络、存储、计算能力、应用以及业务），并以最小的管理成本实现对这些可配置计算资源的快速申请、使用和释放的技术架构和服务模式。作为新一代的技术架构和服务模式，云计算改变了很多行业的现状，大量企业可以像使用水电等资源一样来使用IT资源。云计算提高了IT系统的扩展性，许多企业现在愿意将云平台作为他们的IT基础设施，云计算模式正在成为标准，成为一场改变人们生活方式和企业经营方式的革命。

云计算从最初的概念出现到如今的应用普及，已有十余年的时间。相比云计算诞生初期的情况，目前的技术条件和行业环境已经发生了巨大的变化，云计算开始进入大规模应用阶段，显著改变着我们生活的各个方面，而产生当前效应的一个重要因素就是容器技术的大规模应用。

2013年年初，dotCloud公司将内部项目Docker开源，之后Docker这个名字迅速蔓延到整个信息产业。容器技术并不是全新的概念，Docker所采用的关键技术也早已存在，但正是由于Docker的出现，使得以容器技术来构建云计算平台变得更加方便和快捷。容器技术不仅改变了系统架构的设计方式，还改变了研发过程和系统运维的方式，使得我们一直期望的开发速度更快、系统质量更好、更易维护的IT系统变成现实。Docker的出现是云计算发展的重要里程碑，成为云应用大规模推广的基石。

全书分为五个部分。第一部分（第1章）对云计算进行了概要性介绍，使读者建立对虚拟化、容器技术、公有云和私有云的基本概念。第二部分（第2章）对微服务架构的设计和实现进行了介绍。第三部分（第3章）关注研发生产力，介绍了DevOps的概念和实践。第四部分（第4～6章）对Docker、Kubernetes、Mesos分别进行了介绍。第五部分（第7章）介绍了企业级容器云在电信行业的应用实践，使读者对从容器技术到大规模容器集群管理架构，到不同分布式应用混合架构这一系列技术，再到企业级容器云的应用实践均能够有所了解。本书的五个部分既彼此独立，又相互关联，能够帮助读者建立起云计算和容器技术的完整技术储备。

本书适用于系统架构师、开发和测试人员、运维人员、企业IT主管、系统管理员，也适合作为高等院校计算机专业学习云及容器技术的教材。

凌云意气，有容乃大。在信息技术快速发展的今天，希望本书能为读者带来实际的收益。慧与大学愿意和读者一起积极投身到容器云产业的实践中，促进信息产业的蓬勃发展。

慧与大学

目　　录Contents

推荐序

前言

第1章　云计算概述  1

1.1　虚拟化技术简史  1

1.1.1　虚拟化技术的起源  1

1.1.2　X86平台虚拟化历史  3

1.1.3　三大虚拟化产品  5

1.1.4　私有云与公有云  7

1.2　虚拟化热点技术与终极目标  8

1.2.1　网络虚拟化  8

1.2.2　存储虚拟化  11

1.2.3　虚拟化的终极目标  13

1.3　脱颖而出的容器技术  14

1.3.1　容器技术的历史  14

1.3.2　dotCloud发现了“金矿”  15

1.3.3　容器技术带来的变革  17

1.4　重新流行的PaaS  18

1.4.1　PaaS平台发展史  18

1.4.2　老牌的Cloud Foundry  22

1.4.3　Kubernetes & Mesos新秀  23

第2章　微服务  27

2.1　为何要做微服务  27

2.1.1　架构设计新理念：做好隔离  27

2.1.2　如何利用扩展立方体切分应用和数据  30

2.1.3　时间考虑和融会贯通  32

2.2　微服务概要介绍  33

2.2.1　微服务架构原理  33

2.2.2　微服务的特性  38

2.2.3　完整微服务系统包含的功能  47

2.3　微服务的高级进阶  49

2.3.1　得API者得天下  49

2.3.2　微服务的进程间通信  52

2.3.3　服务发现  54

2.3.4　微服务事件驱动管理  56

2.3.5　微服务部署模式  60

2.4　如何从单体架构迁移到微服务  62

第3章　DevOps实践  67

3.1　DevOps思想导入  67

3.1.1　什么是DevOps  67

3.1.2　DevOps核心理念  70

3.1.3　DevOps术语  72

3.2　DevOps实践框架  73

3.2.1　敏捷管理  77

3.2.2　持续交付  83

3.2.3　持续集成  83

3.2.4　持续测试（自动化测试）  87

3.2.5　持续部署  91

3.2.6　持续交付与容器化  93

3.2.7　DevOps实践框架总结  94

3.3　DevOps实践案例分享  96

3.3.1　DevOps导入  97

3.3.2　DevOps实施  98

第4章　Docker快速入门  104

4.1　Docker的价值及生态圈  105

4.1.1　Docker的价值  105

4.1.2　学习Docker需要多长时间  107

4.1.3　Docker是什么  111

4.1.4　Docker的口号  113

4.1.5　Docker正在成为当年的Java  113

4.1.6　Docker的部署环境要求  115

4.2　Docker相关术语及概述  116

4.2.1　Image  116

4.2.2　Docker Registry  118

4.2.3　Container  118

4.2.4　Volume  120

4.3　如何用Docker改造传统项目  121

4.3.1　哪些应用适合Docker化改造  121

4.3.2　Docker化改造传统应用的流程  122

4.3.3　Docker化改造案例  124

4.4　Docker高级进阶  126

4.4.1　容器基础之Cgroups  126

4.4.2　容器基础之Namespace  127

4.4.3　Docker的容器原理  127

4.4.4　Docker的分层镜像原理  128

4.4.5　Docker架构解析  129

第5章　Kubernetes  132

5.1　Kubernetes的背景与概述  133

5.1.1　谷歌保守了十几年的秘密武器——Borg系统  133

5.1.2　Kubernetes的起源  133

5.1.3　Kubernetes的核心特性  135

5.2　Kubernetes的总体系统架构和核心资源对象  139

5.2.1　Kubernetes的总体系统架构  139

5.2.2　Kubernetes的核心资源对象  141

5.3　Kubernetes的服务发现机制  147

5.3.1　集群内服务发现机制一：环境变量  147

5.3.2　集群内服务发现机制二：DNS服务  148

5.3.3　从集群外访问服务  150

5.3.4　集群内外客户端访问服务的数据流  151

5.4　一个完整Kubernetes的微服务案例  152

5.4.1　微服务系统架构  152

5.4.2　在Kubernetes上部署微服务  153

5.4.3　Kubernetes自动化管理微服务示例  157

5.5　Kubernetes的高级特性  161

5.5.1　Namespace资源隔离  161

5.5.2　容器应用的资源配额管理  162

5.5.3　ConfigMap：应用的统一配置管理  162

5.5.4　Job：批处理任务  163

5.6　总结  165

第6章　Mesos  166

6.1　Mesos的背景与概述  167

6.1.1　Mesos的产生背景  167

6.1.2　Mesos的特性  169

6.1.3　Mesos的发展历程  170

6.2　Mesos的架构与核心  172

6.2.1　Mesos的设计与架构  172

6.2.2　Mesos系统组件  175

6.2.3　Mesos的调度算法  179

6.2.4　Mesos的核心机制  185

6.2.5　Mesos的运维和管理  192

6.3　Mesos Framework  194

6.3.1　Mesos常用的Framework  194

6.3.2　Kubernetes与Mesos的集成  197

6.4　Mesos发展远景分析  199

6.4.1　Mesos的技术特点  199

6.4.2　DC/OS简介  202

第7章　企业级容器云在电信行业的应用实践  204

7.1　企业为什么要建设容器云PaaS平台  204

7.1.1　背景  204

7.1.2　试点系统选择  205

7.1.3　容器云PaaS平台技术选型  206

7.2　如何构建企业级的容器云PaaS平台  207

7.2.1　设计原则  207

7.2.2　容器云PaaS平台总体规划和建设路径  208

7.2.3　容器云PaaS平台总体技术架构  210

7.2.4　容器云PaaS平台采用的开源技术框架  211

7.2.5　基于微服务的容器化PaaS平台应用管理架构  212

7.2.6　结合DevOps实现“云开发+云运维”的流水线管理  213

7.2.7　容器云PaaS平台多集群管理方案  215

7.2.8　容器云PaaS平台建设中应关注的重点和难点  217

7.3　容器云PaaS平台的应用效果  230

7.3.1　集群规模  230

7.3.2　应用效果  231

7.3.3　未来发展  231

OpenStack 云计算

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。