云原生·微服务 那些藏在MapGIS 10.5里的新技术

Posted 2021-04-03 深圳市空间信息技术产业园

GIS是一种专业技术，对业外人士而言它是高深莫测的，以前人们应用传统GIS往往面临安装部署麻烦、升级困难、扩展性差、定位问题复杂等情况，这些也限制了GIS技术的普及与深入应用，而云原生技术的出现则为解决这些问题带来了契机。

随着云计算技术的进一步发展，由微服务架构，DevOps和以容器化为代表的敏捷基础架构组成的“云原生”脱颖而出，在技术发展与市场需求的双重驱动下，GIS技术不断迭代创新，云原生GIS技术应运而生。容器化封装、动态管理、面向微服务是云原生应用的三大主要特征。所谓容器化封装即以容器为基础，提高整体开发水平，形成代码和组件重用，简化云原生应用程序的维护，在容器中运行应用程序和进程，并作为应用程序部署的独立单元，实现高水平资源隔离。动态管理即通过集中式的编排调度系统来动态的管理和调度。面向微服务则明确服务间的依赖，互相解耦。

基于云原生的设计理念，MapGIS 10.5构建了云原生GIS技术体系，升级云平台整体架构，将单体服务拆分为多个微服务模块，并应用DevOps技术实现自动化镜像构建，同时利用容器化部署和容器编排引擎实现容器集群的自动化智能管理，最终对外提供稳定、高效、高可用的WebGIS服务。

云平台整体架构图

微服务架构升级 服务更稳定更高效更具弹性

在Java生态圈，Spring Cloud是目前使用最为广泛的微服务框架，经过大型互联网企业的生产环境磨炼，该框架日益成熟稳定可靠。MapGIS 10.5使用Spring Cloud微服务框架将MapGIS Web服务划分为更小粒度的微服务，包括地图服务、要素服务、空间分析处理服务、目录服务等，拆分后的微服务模块业务逻辑单一，维护方便，扩展性强，服务之间松耦合，故障传播范围有限，稳定性更高。同时接入服务网关、服务注册配置管理、服务熔断限流组件，实现微服务的路由调度、服务发现、负载均衡、流量保护等功能。

为解决微服务架构带来的部署运维困难、跟踪问题复杂等问题，MapGIS 10.5云平台使用DevOps技术与容器技术，实现单个微服务的快速便捷部署，并支持多套国产化环境。面对大规模微服务集群部署，MapGIS 10.5云平台应用容器编排引擎智能化管理容器集群，实现了容器动态创建、销毁、负载均衡、弹性伸缩。

Docker+Kubernetes 轻松实现云服务集群环境的自动化部署

过去部署云服务集群环境，需要分别在所有集群节点上安装IGServer产品，配置GIS数据源，拷贝数据等一系列繁琐操作，工作量大且容易出错，应用云原生技术部署集群，这些问题则迎刃而解。开发者首先构建应用系统的容器镜像，推送到镜像仓库，并创建部署配置项，使用者只需要在容器编排系统中应用指定的部署配置项，就可以轻松实现云服务集群环境的自动化部署，简单高效稳定。

MapGIS云平台云原生核心技术方案采用Docker+Kubernetes。MapGIS云平台提供云平台相关产品（云运维管理系统、云门户、IGServer产品）和中间件（mysql，redis，rabbitmq，nacos）容器镜像，同时提供了Kubernetes的Controller配置项。用户在构建集群环境时，只需要执行简易的几步配置操作即可轻松完成部署，同时也保证了集群环境的一致性、服务的高效和可用性，减少资源的消耗。

集群部署结构图

云平台集群工作负载状态与部署

多样化的云服务集群模式 服务能力扩展更便利

在未引入微服务框架前，MapGIS云平台针对本地GIS数据的集群服务采用带状态的集群管理模式，实现数据和服务的分片部署，可手动控制服务的分布和冗余份数。这种分片式服务管理模式下，数据可使用本地数据，比如矢量数据HDF/HDB、瓦片数据TDF/MUT，矢量瓦片数据VTDF/MUVT等。

在融入微服务思想架构升级后，针对WebGIS云服务，MapGIS云平台新增了无状态的微服务集群模式，这种模式下，将数据与计算节点分离，数据不能存放到节点本地，矢量数据放到矢量数据库（Oracle、PG）中，切片数据放到非关系型数据库(MongoDB)中，服务节点不再存放GIS数据，节点可以动态加入集群和销毁，提升了服务能力扩展的便利性，提高了服务可用性。

带状态的云服务集群结构图

无状态的云服务集群结构图

近年来，GIS技术发展走上快车道，深入应用到人们生产、生活的方方面面，一方面得益于日益广泛的应用领域对GIS不断提出新的高要求，另一方面也得益于GIS与日益涌现的新技术进行融合创新。MapGIS与云原生技术融合，引入了微服务的思想，实现云平台架构升级，以容器为部署载体，基于Kubernetes实现自动化编排，为用户提供更高效、更弹性以及更稳定的服务，帮助用户在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中，构建和运行可弹性扩展的应用。 

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