基于Docker技术的信息系统自动化运维研究

盛红雷，刘洪波，郑 磊

（1.国网电力科学研究院，南京 210000；2.国网吉林省电力有限公司信息通信公司，长春 130022）

近年来，国家电网公司信息通信运行管理体系正在逐步完善，以信息运维综合监控系统为主的八大支撑工具系统的建设完成，为生产、经营和管理等工作提供了可靠保障[1]。另外，随着云计算技术的不断成熟与运用，虚拟化资源池覆盖范围的不断扩大，运维资源及环境正在逐步全面云化，如何实现服务透明、自动管控、动态调控、弹性调度、快速自愈、作业智能、运行精益，提升“科学调控、精益运检、敏捷服务”核心能力，将现面临新的挑战[2]。

为解决上述不足，本文基于Docker关键技术进行了信息系统运维自动化技术的研究，实现系统部署及其运维自动化，以满足各信息系统版本自动化升级的需求，有效支撑各种业务活动的同时，提升运维人员效率，提高资源的利用率。

1 技术选型

Docker是一个开源的应用容器引擎，开发人员通过Docker可以将应用和依赖包封装到一个可移植的容器中，并发布到任何Linux机器上，从而实现轻量级的操作系统虚拟化解决方案[3]。基于Docker核心技术的构建容器集群管理的解决方案主要有：美国加州大学伯克利分校AMPLab实验室开发的Mesos、Google开源的Docker容器集群管理系统Kubernetes，以及Docker公司的容器编排管理工具Docker Swarm。上述三种解决方案在调度级别、成熟度、使用场景、活跃度、案例等方面的比较如表1所示：

表1 各技术方案对比分析

通过对目前构建Docker容器常用的几种技术架构进行调度级别、活跃度、使用场景、成熟度等多方面进行评估，本文选择基于Google开源的Docker容器集群管理系统的方案。相对于其他两种方案，其具有成熟度较高、使用基于Predicates和Priorities两阶段算法的两级调度框架、适合于多种不同应用场景、可以混合部署、平台与应用耦合度不高等优点。

2 设计与实现

2.1 技术架构设计

本文构建的基于Docker关键技术的信息系统运维自动化管理平台的技术架构如图1所示。

图1 运维自动化管理平台技术架构

在系统中，可以被创建、销毁、调度的最小部署单元被抽象成一个Pod，比如一个或一组容器。为了满足一个应用多个Pod支撑的需要，系统通过Replica-tion Controller实现复制多个Pod副本，保证副本数量；Replication Controller可以直接复制已有Pod，再通过Label selector关联，或者利用repcon模板直接建立多个Pod副本。

系统的最外围单元是Service，使用虚拟的访问IP和服务端口，能够访问事先定义好的Pod资源。Labels可以区分Pod、Replication Controller、Service的key/value键值对，然而只限于他们之间的关系辨别，如果需要对这些单元本身进行操作，一般都使用name标签。

为了解决了同一主宿机对于相同服务端口出现冲突的问题，后端使用了随机、轮循负载均衡算法的Proxy，其还具有转发服务端口对外提供服务的能力。

2.2 应用集成设计

自动化部署系统采用C/S结构，产品本身提供丰富的Webservice接口/JMS接口，通过接口调用的方式，可实现与I6000系统的数据集成。自动化部署系统还提供Webservice接口/JMS接口来提取/发布包括应用系统信息、数据库信息等在内的数据，I6000系统可通过调用相关接口来读取自动化部署系统的基础数据来实现同步与更新。此外I6000系统可提供Webservice接口/JMS接口，供自动化部署系统进行数据更新与同步[4]。

自动化部署系统对设备的管理有其自身的特点，初次进行设备纳管时需以I6000系统中资源管理模块（CMDB）为准提取IP、OS/IOS版本等基本配置信息。在日常运维中，系统定时进行设备信息采集，则以系统所搜集设备信息为准，对I6000中资源管理模块（CMDB）进行同步与更新，对其数据项进行补充与更新，从而保证信息的完整与准确。用户可以直接指定某些相干版本的应用镜像进行安装或升级，如果失败则直接指定原版本镜像进行回滚和还原，以保证系统的稳定性。

3 结束语

本文将Docker关键技术在运维自动化中的应用研究作为信息系统运维工作提高的切入点，对Docker技术进行研究和分析，并结合国网云的架构设计、资源池现状，提出了Docker容器技术在国网云的应用方法，并通过对网络、存储等方面进行调整和优化，提升了整套架构的性能，实现Docker容器技术与国网云的高效融合，提高了信息系统运维及部署的效率，大大减少运维人员的工作量，提升了运维服务的质量，降低了信息系统版本升级时带来的风险。