回顾Java发展轨迹，看Docker与Mesos|华章KVM分享

Posted 2021-04-24 云技术实践

  

分享嘉宾

谢乐冰，数人云 COO

在德国工作十年，回国后加入惠普电信运营商部门，拥有多年项目经验和创业公司工作经验。在数人云负责产品售前和运营，专注行业的技术应用领域，为金融、电信、电商等行业提供服务。

回顾Java的发展轨迹看容器技术

因为我自己写了十几年的Java，经常把容器和十年前的Java做比较。一个公司说自己是做“Java”的，实际上涵义是背后一整套企业IT基础架构。软件一般都是各个集成商（东软、文思）大量码农兄弟们开发，主要还是用Windows。打成了WAR、EAR包之后交付给甲方，就可以在Linux环境下跑起来。同样Weblogic WAS这些中间件在底层计算集群之上，实现了企业服务的大规模运行。

中间件之下是IOE昂贵的高性能硬件，虽然也是集群化，主要依靠Scale up来提升性能。虽然中间件理论上实现了应用和硬件资源解耦，但实际上依然对硬件有非常苛刻的要求，特别是跑数据库的部分。

整个架构为了向上实现SOA的架构，虽然现实中90%以上顶多做到了“面向对象”，但并不妨碍Java（J2EE）作为企业服务交付的“通用”形式，成为了开发单位和运行单位共同接受的标准。所以Java背后代表的不仅仅是一个语言，还是一个完整的IT基础架构和产业链 —— 昂贵的高性能硬件、闭源的中间件软件、Java作为交付接口、SOA架构和开发与运维分离的模式。

背后还有两个隐性的英雄，一个是北大青鸟这样的培训机构，大量产出Java程序员。另外就是Oracle数据库，当然这些年轻程序员写的代码效率不太高的时候，全靠数据库来救场了。当然这一切还是传统的企业业务决定的，例如ERP、CRM等等，并发较低、强事物性和强一致性、逻辑和关联关系复杂。

如今时代发展到了蓝色的部分，云计算时代的IT架构底层不再是几台小机或者一堆刀片，更多的是企业私有云甚至是公有云，IaaS实现了资源层管理的自动化和标准化。

容器就像当年的Java一样，成为了开发和运维共同认可的接口。容器成为了应用上“云”的标准交付方式，不管是Java、Python还是C，只要用Docker打包，就可以丢到这个那个“云”上跑起来。

当然在底层各种计算资源（公有云、私有云甚至物理机）之间，也需要一个中间件来作为容器的大规模运行环境。下面是成千上万的主机，上面是乌央央的容器，中间的云计算中间件实现了两者的解耦。上面支撑的软件架构是“微服务”架构，就像当年的SOA。整体上也是实践了Devops一套运维开发方式。就像传统中间件包括了运行环境、消息队列、ESB（服务发现）和数据抽象等等，云计算中间件也都有类似的服务，例如Mesos、K8s这些容器运行环境，就对应着跑EJB的Weblogic Application Server。

总之，“容器”背后不是单个技术，而是完整的以开源软件为主的云计算IT基础架构和相应的开发和运维流程。当年虚拟机出现让大家尝到一点点云的滋味，但是毕竟局限于资源层，对开发、业务和软件架构没有影响。如今容器影响这么大，大家终于成为了应用上云的突破口，将对大家未来的职业生涯产生巨大的影响。就像今天很难招聘到懂EJB的大学毕业生，过两年很快容器和背后的互联网开源技术栈就会成为主流。

有关Mesos与K8s的老生常谈

言归正传，下面我来一步一步地介绍Mesos的实战。说起Mesos，大家往往第一个问题是Mesos和K8s有啥区别，哪个更好。我觉得这两个就像ios和安卓，已经成为了新一代轻量调度框架的主流。两者都是源于Google的Borg，但Google自己没有使用任何一个。K8s胜在开发者多，用Go语言开发，社区活跃。Mesos是Apache项目，已经诞生了7年，目前有过超过万台规模的部署。总体上我们认为Mesos比较适合目前阶段的大规模生产环境部署，K8s目前还处于快速更新的阶段，两者都有很好的未来。当然Mesos也能兼容大数据等框架，未来目标是逐步把各种集群化的应用（Kafka集群例如）都搬到Mesos上来，实现一键安装和自动扩展。

下面是一点点Mesos的科普，其实市面上类似的文章已经不少，这里我特别推荐平安科技余何老师的《PaaS实现与运维管理：基于Mesos +Docker+ELK的实战指南》，内容非常详细。

用两句俗话说Mesos和K8s的原理，就是像使用一台电脑一样使用整个集群，类似集群的操作系统。单机的操作系统是管理单机的计算、存储和IO，集群操作系统是管理管理一堆机器的资源。目前聚焦在计算和内存之上，存储部分需要单独的分布式存储（例如Ceph和GlusterFS），网络需要SDN的支持。不过传统上IOE也是各管一摊了。

原理看起来也不复杂，Mesos 在每台Slave主机上安装一个Agent，不断地把剩余资源上报到Master。报告内容类似 { (node1, <2 CPUs, 4 GB>),(node2, <3 CPUs, 2 GB>) }，这样Master就知道各个机器的剩余资源情况了，非常简单。

Master上面有很多框架Framework，例如Docker和Spark。你就可以把他们理解为Linux里面安装的JRE和Golang、C的运行类库。你想在Mesos上跑啥“语言”，就要部署个框架，例如跑Docker的框架就是Marathon。Mesos会把整个集群的资源按照一定的算法分配给各个框架，这个就是所谓资源调度的过程。因为Slave上报资源情况是不断更新的，所以就是所谓动态资源调度。

每个框架收到分配的资源之后，会自行决定将任务和资源匹配，然后通过Master将任务下发到Slave上执行。Slave上面有每种任务的执行器（Executor），就是运行环境。例如Docker任务的执行器是Mesos预装，其他类型任务执行器可能会实时下载。所以通过安装不同的框架+执行器，就可以支持各种“分布式”的任务系统。请注意这里说的一定是集群化的系统，如果是单点部署一个mysql之类的就意义有限了。

以管理Docker任务的Marathon框架为例，它收到了Master提供的资源之后，一个是负责进行任务调度，而且还能够通过Health Check监控任务是否还活着，发现失败就重新下发任务。

第一步 部署Zookeeper，负责整个集群的分布式一致性，例如Master领导选举

第二步，部署Mesos本身。我们的分布部署了3个Master，管理3个Slave节点。大家注意到，配置Mesos的时候最重要的参数就是Zookeeper，不但Master要通过ZK来进行领导选举，而且Slave也可以通过ZK来知道谁是活跃的Master.

 

到这一步，理论上已经可以用Mesos来管理集群下发任务了，大家看见下图里面资源（Slave）、任务（正在执行的已经介绍的）。

 

 

甚至还能看到该任务的Stdout输出，就和SSH进去操作一样。

不过仅仅有Mesos，还要自己来编写框架调用接口发布任务，非常不方便。所以需要一个框架来跑容器任务，那就是马拉松（Marathon）。顾名思义用来跑各种长时间运行的服务，类似Linux里面的Inti.d，例如各种网站服务。马拉松是用Scala编写的，本身提供自己的Web管理界面，通过这个界面我们可以“遥控”Mesos来下发并保证Docker任务长久稳定执行。

马拉松的界面也非常直接，大家看看发布Docker任务的界面，基本就是填入Docker Run后面的那些参数，然后告诉马拉松要发布多少份。马拉松会匹配每个Task和Mesos提供的资源，然后通过Mesos将任务下发下去。

结果

服务发现

 

服务发现是个比较晦涩的翻译（Service Discovery），大概不妨粗略地理解成负载均衡算了。例如马拉松下发了100个网站的容器，每个容器有自己IP（一般是宿主机）和端口。显然前面需要挡一个负载均衡来分配流量。对外暴露的就是负载均衡的某个服务URL，后面自动将流量转发到某个容器的IP+端口上。

我们这里用HAProxy来做负载均衡，有个服务叫Bamboo会不断从ZK读出Mesos状态并且更新HAProxy的配置文件。这样新发下来的Docker会自动添加上HAProxy，而死掉的会被移除。

还有一直办法是用内网的DNS，这个DNS会维护现有的容器列表（IP+端口），并且返回任意一个的IP+端口，页实现了负载均衡和服务发现功能。不过目前Mesos DNS还不太成熟，我们一般用HAProxy。

几百个Docker撒出去，绝对不可能再登到主机上去找看日志。日志必须集中收集，并且提供检索功能，才能有效的Debug。解法也不新奇，无非是ELK。请注意Docker日志可以直接从API读出，另外需要增加一些应用、主机和容器有关的Meta Data。

此外分布式系统不能没有监控，黑盒子等于无法运行，所以监控要分为如下三个层面。

- 主机监控：这个并非Mesos的关注点，因为主机是资源层，本身也有自己的监控体系

- 容器层面的监控，主要是用cAdvisor，包括CPU、内存和IO

- 最最重要的是应用层监控，因为PaaS本身对外提供服务，所以监控的关注点应该是全局最终结果和逻辑正确性，而不是太纠结于个别主机和容器的

这个是分布式系统和传统系统最大的区别，关注点不再是个别容器和主机，而是业务本身。这种系统设计本来就是希望软件脱离对特定和单点硬件的依赖，通过集群化实现大规模系统的高性能和高可用。所以监控不再是着眼于“源头”，而是看重效果。很多时候平台的自愈机制甚至“埋没”了底层的一些故障，那么就让他被埋没了，只要最后效果能够得到保证。

分布式系统在应用层监控要求远远大于普通的IT系统，例如下面是一个HTTP返回状态吗的直方图，这样能很快发现是否出现大规模异常，并且通过日志系统来定位问题。

分布式系统和传统IT区别，就像市场经济和计划经济一样，不是要处处完全可控有计划，在最终结果保持可控情况下，突出灵活性、自由度和弹性，支持业务多变和快速发展。

 

这样一个基本的分布式系统就搭建完毕，当然如果是生产级别还需要有大规模集群运行调优、集群化HAProxy，监控和报警对接、多租户管理、F5的对接、和Openstack等等的IaaS对接等，这样就需要数人云这样的商业化开源方案来支持了。

 

此外经常有用户问到，啥样的应用可以上云呢，下面的表格回答了这个问题。

可以看到，这个问题的回答并不是黑白分明。最理想的当然是完全的微服务架构，可以发挥全部的作用。当然90%应用目前还是有状态应用，所以可以快速扩张，但是无法收缩，需要实现Graceful Stop功能，慢慢地收缩。所谓的无状态化改造，无非就是很标准互联网架构，不要用J2EE内置的Session就好。

 

本来今天还要展示一个我们的客户案例，如何将一个分布式系统迁移到Mesos之上，因为时间关系，下次再分享吧。

精彩问答

QQ 群 

 

Q1：当初刚接触Linux的时候，最开始是在Virtualbox等虚拟机这种模拟环境里面摸索 Linux，代价低，比较容易动手和入门。对有一定基础的运维人员（但刚接触容器集群），你建议用什么配置的环境测试做 方便入门（比如测试  Mesos+ZooKeeper+Marathon+Docker）
A1：虚拟机就可以，VARGANT 

 

Q2：Docker的数据持久存储采用何种存储，用Ceph之类？
A2：对，各种分布式存储，例如Glusterfs 

 

Q3：我想问一下K8s＋Docker 现在用作生产的话够成熟吗？ K8s能达到高可用了吗？
A3：小集群的话可以倒腾倒腾，K8s的源码有浙大张磊老师的书 

 

Q4：还有就是Mesos能否和Openstack结合起来，生产环境有没有Docker和Openstack结合的案例
A4：必须可以，我们就和Openstack厂商一起合做生产系统部署了。可以这么说，完整的DCOS是包括IaaS+PaaS，如果企业要对底层资源严格管理，就需要IaaS 

 

Q5：我想问下Docker的性能，尤其是网络部分，比物理机和普通虚拟机差很多么，用集群性能会不会好些呢
A5：如何是Host模式，Docker网络性能和物理机一样，具体可以看  这里有一篇IBM的论文，讨论了差别：
 

 

微信群|云实名

 

Q1：一直想问Doceker会不会一定成为下一代虚拟化。 

A1：反正Docker已经基本成为了开发和运维和厂商都比较接受的上云交付形式。 

 

Q2：容器算不算虚拟化的一种，一台服务器，上边跑很多虚拟机怎么更好的提升性能。
A2：最好不要把容器当成虚拟机，虚拟机的意思是和特定IP或者宿主机绑定，而容器特点是在云上飘来飘去。例如经常有需求是给容器分配IP，其实就是当虚拟机了 

 

Q3：有开源版供学习吗？     

A3：Mesos这些都是开源的，可以参考平安余何老师的著作,数人云管理平台本身是不开源的。 

 

微信群|运维前线

 

Q1：ELK本身也是Docker来部署么？  

A1：目前有状态的服务很多都有Mesos框架，但是在生产环境中产品化还不多。我们目前不建议客户数据库等应用放上来。背后逻辑也是这些服务，一般还不太需要动态扩展和更新，就算实在互联网公司里面。下一步我们也会推出企业应用商店，会把一些经过测试已经产品化的集群化组件放出来，这个还需要一些时间。 

 

Q2：首先说一下我还没有完全拜读完，这个话题很热，我也很感兴趣。我想问的问题，不是具体的技术问题。我是想问一下：传统的数据中心和传统的企业业务，如何在这场技术大潮中转移到新的技术架构。例如我们现在的数据中心怎样转移到您今天分享的这种架构上来？
A2：四个字“业务驱动”，不上云就宕机，或者看着满地黄金捡不起来，就自然有动力了。
一般说来是7个字，新业务上新平台。互联网的成功在于不是顶层设计，而是消费者的业务驱动。
当然，对于技术水平较高的大型企业，未来交付形式普遍容器化之下。他们引入容器的核心目的是推进自身架构云化改造。 

 

Q3：你们回答的是什么应用适合上云还是容器云？    
A3：首先“容器”是应用上云的Gateway，所以可以说泛指上云的应用，云端应用最好都符合Cloud Native架构。当然IaaS也是云，传统有状态应用理论上无需改造也能上虚拟机。不过传统应用强烈和底层硬件特定能力绑定，而虚拟机网络IO不一定满足需要，所以上云的过程同样需要改造。例如数据库分片来减少单节点压力等等。 

 

Q4：安全性呢，公司有的业务不敢轻易放上去，这方面的问题如何解决
A4：适合内部私有云，公有云需要底层IaaS协助网络和虚拟机层面隔离 

另外预告一个干货活动，数人云邀请小米、唯品会、云智慧的资深工程师一起分享支撑 “百万并发” 背后的架构实践，欢迎北京的小伙伴来线下交流~

中国最专业的私有云技术、项目信息、售前方案微信群，有需要的加入的，请联系@北极熊