基于Docker技术在CIM平台微服务部署的研究及应用

周 鹏，邱 星，李 鑫

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，杭州 311122；2.浙江华东工程数字技术有限公司，杭州 310000;3.陕西省西咸新区沣西新城管理委员会，西安 710000）

0 引言

随着互联网技术不断发展，软件项目在实际使用过程中，面临需求不断增长、用户访问数量不断增多的情况。面对这种情况，传统单体项目需要不断增加代码体量，随着时间推移，会出现代码冗余，部署维护困难，且渐渐无法支撑大量用户同时访问等问题。为解决这些问题，微服务应运而生，其优秀的拓展性和可配置性，使其可以承载更多的用户，成为更多中大型项目的架构选择［1］。

但是微服务部署存在诸多问题，使用传统纯Jar 包部署方式，将后端业务代码打包成Jar包进行微服务项目发布，存在部署操作复杂、流程繁琐、命令复杂、参数配置性差、服务版本兼容性差等问题。采用Docker完成微服务部署工作，本文通过研究Docker在微服务部署中的应用，为微服务部署提供一个完善的解决思路。

1 概念介绍

1.1 Docker简介

Docker 是Go 语言编写的开源应用容器引擎。通过Docker，可将发布包打包到Docker 的可移植容器中，发布到常用的Linux 和Windows系统上［2］。Dokcer通过内核虚拟化技术实现容器的隔离和安全保障。Docker 硬件成本低，虚拟化硬件损耗小、性能好，可做到快速部署，迅速启动，弹性伸缩，且支持打包管理和低成本动态迁移。

Docekr 官方为解决容器编排问题，提供Docker-compose编排工具［3］，调用Docker服务提供的API 来实现对Docker 容器集群的快速编排工作，通过配置文件管理多个容器，实现对容器的启动、停止、重启等操作。使用Docker-Compose 不需要shell 脚本进行启动容器，简化微服务部署工作，适合组合使用多个容器进行开发的场景。

1.2 CIM平台简介

城市信息模型（City Information Modeling，CIM）综合建筑模型信息、地理信息系统、物联网等技术，构建三维空间城市，联通城市信息与城市模型信息，实现对城市的数字化、智能化管理，增强城市管理能力，优化城市居住安全和环境。

1.3 微服务简介

微服务是一种架构概念，将单体服务拆分成若干个服务，从而降低系统的耦合性，且这些服务几乎不需要集中式管理，服务可用不同的语言编写，使用不同的数据存储技术。微服务中每个服务都可以独立部署，各服务负责完成各自功能，通过Http 协议交互，形成对外的统一服务。

2 Docker部署方案

2.1 环境搭建

2.1.1 服务器

两台服务器：一个是数据库服务器，主要用于部署平台中数据存储；一个是代码服务器，主要用于部署各类运行服务，提供外部访问端口。因为服务之间需要进行信息通讯，所以服务器之间需保证网络通畅，端口连通，在服务器安装Docker和Docker-Compose工具。

2.1.2 服务

为满足业务需求，平台共计16 个服务。其中5 个基础服务：Nacos 服务用来进行服务发现，保证服务之间的互相通信；Redis 服务作为平台中缓存存储，加快数据读取速度［4］；Minio服务保存平台中的文件信息，包括图片、文档、PDF 等信息；Rabbitmq 服务作为消息队列，在平台高并发时，减轻数据库压力；Mysql 服务用来存储平台数据信息［5］。9 个系统服务：网关服务作为后台服务接口统一入口，负责请求分发和鉴权；消息服务，负责消息的接收与转发以及配置功能；存储服务负责文件的上传下载等功能；用户服务提供用户相关信息的管理功能；授权服务负责用户登录相关的功能；系统服务负责管理系统级别的相关功能；推送服务负责站内信的推送；流程服务提供流程相关的功能；监控服务负责日志接收、分析、展示、备份功能；单点登录服务提供单点登录功能，保证用户正常登陆。2个业务服务：前端服务进行前端页面的展示；业务后台服务为实现业务需求的具体逻辑代码。服务关系图如图1所示。

图1 服务关系图

2.2 工作原理

部署使用Gitlab作为代码统一管理仓库，便于浏览源代码，管理缺陷和注释，完成对开发团队的任务代码安排和人员代码管理。使用Jenkins 作为项目持续集成工具，提供友好操作界面，实现持续、自动构建软件项目，监控外部任务运行等功能［6］。使用Harbor 仓库作为Docker 镜像仓库，提供友好的Web Ui 界面，用户和用户权限管理；可通过Tips 标签记录服务镜像版本信息，简化服务镜像版本管理；提供了CVE 漏洞库来获取最新漏洞信息，扫描用户上传容器是否存在漏洞问题，保证代码安全。使用Docker 作为部署工具，Docker 将服务打包成镜像时，Docker 根据DockerFile 文件信息下载并打包该服务所需JDK、Nginx 等运行环境。凭借Docker 在主流操作系统下优秀的兼容性，增强打包后微服务的可移植性。流程引入Dockercompose 工具，编写Yml 文件，记录各服务镜像信息、环境挂载信息、端口信息、账号信息、日志配置信息、网关信息等内容，以提高命令可读性、可重复利用性、各服务网络的可配置性和可连通性。

基于Docker 进行微服务部署时，开发人员将代码上传到Gitlab 中，通过配置Webhook，触发Jenkins构建操作，根据DockerFile文件和推送配置，将构建后的镜像包上传到Harbor仓库中进行存储，后登录服务器，运行基于Docker编写的sh 命令，完成停止容器、删除容器、删除镜像、拉取最新镜像、通过配置文件启动容器等操作，成功部署。具体工作流程如图2所示。

图2 工作流程图

3 Docker部署实践

3.1 平台描述

沣西新城CIM 基础平台以BIM+GIS 为核心，以业务流程为驱动，利用三维BIM 技术信息化、数字化的技术优势，处理项目规划设计阶段技术接口问题，提前开展项目实施的施工模拟，来避免工程实施阶段引起的安全、质量风险及投资浪费，对整个项目全生命周期进行管理，提高整个工程项目建设的管理水平。

平台使用SpringCloud 为基础架构，在此基础上根据不同的功能需求，开发出十几个服务。平台初始阶段，采用传统Jar 包部署方案，发现存在操作流程复杂、管理界面杂乱、启动配置冗余、服务辨别度低、系统运行不稳定等问题。平台中，运维人员操作难度大，对于多个微服务，容易出现操作错乱，问题不易定位，管理费时费力。为解决上述问题，简化操作流程，提升平台稳定性，研究Docker部署微服务方案。

3.2 平台部署

为方便平台管理，根据服务的功能将服务分为基础服务、系统服务、业务服务，共编写3个Yml 文件进行管理。根据项目需要，编写管理基础服务的Docker-Compose.yml，管理系统服务的Docker-Compose-System.yml，管理业务服务的Docker-Compose-Product.yml文件内容。

服务间存在依赖关系，需根据上述3 个Yml文件中记录的镜像信息，利用Docker-Compose运行基础服务、系统服务、业务服务的镜像，生成对应容器即可启动成功。为简化服务器服务启动流程，将启动语句编写为sh 脚本，便于后续项目启动。通过Nacos可视化界面可查看服务注册情况，如图3所示。

图3 Nacos中服务启动信息

3.3 部署结果及经验

微服务项目使用Docker 成功部署。后端微服务中Nacos为服务注册中心，其他服务需注册到Nacos 中。通过Nacos 可视化面板查看各微服务注册情况，判断服务是否启动成功；通过检查前端是否正常访问后端接口判断后端微服务部署是否成功。

平台项目共计16 个微服务模块，使用两种方式对所有模块重复部署10 次，具体测试数据如图4所示。Jar包部署时，平均单次需72分钟；Docker部署时，平均单次需13.2分钟，且更加稳定，明显减少人为失误操作，提升项目稳定性能。在实际生产中，Docker部署方式已应用于多个大中型项目，根据上述数据推算，该部署方式已为项目节省部署时间预计300小时。

微服务项目使用Docker 部署，避免纯Jar 包部署时存在的问题，增强项目稳定性。使用该方法相对于纯Jar 包部署微服务，显著节省部署时间，效率对比如图4所示。同时该方法在可移植性、可操作性、可追溯性、参数配置性、统一管理性、网络连通性等方面较传统方法存在优势，具体见表1。

图4 Docker部署和Jar包部署项目时间对比

表1 Docker部署微服务对比传统纯Jar包部署微服务分析

4 结语

本文重点介绍基于Docker 的微服务部署，描述其在CIM 项目中的应用，实际简化运维流程，降低运维成本，提高项目的稳定性，增强项目的用户承载能力。因此，其在CIM 项目微服务部署中具有更广阔前景。其优势主要包括以下几点：

（1）便捷的操作方式，大大缩减了部署时间，减轻运维人员的部署压力。

（2）良好的可移植性，可以快速便捷迁移所需服务。

（3）使用Docker-Comopse 工具进行容器统一编排管理，增强命令的可视化效果，简化部署命令操作。

（4）使用Harbor 仓库，简化镜像历史版本的管理，便于对项目进行回滚操作。

（5）便捷的网络配置方式，使得容器之间更易配置服务发现和服务通讯。

同时，基于Docker 的微服务部署也存在一定不足，它更适合微服务项目部署，初次部署时，需安装配置Gitlab、Jenkins、Docker、Docker-Compose 等相关工具，并做好适配工作，具有一定复杂性，但在后续的部署工作中，对于多个子服务的管理可实现自动化部署，对运维人员十分友好；若为单体Web 项目，由于单体项目服务数量少，不存在微服务不易管理等问题，可选择辛亚宇［7］提到的使用Jar 包部署项目方式。