Cloud Foundry開(kāi)源PaaS云平臺(tái)概述

1、 聊聊Cloud Foundry開(kāi)源PaaS云平臺(tái) Cloud Foundry是一個(gè)開(kāi)源的平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)，它提供給開(kāi)發(fā)者自由的去選擇云平臺(tái)、開(kāi)發(fā)框架和應(yīng)用服務(wù)。Cloud Foundry最初由VMware發(fā)起，得到了業(yè)界廣泛的支持，它使得開(kāi)發(fā)者能夠更快更容易的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署和擴(kuò)展應(yīng)用。Cloud Foundry是一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，用戶可以使用多種私有云發(fā)行版，也可以使用公共云服務(wù)，包括CloudF。 Cloud Foundry讓開(kāi)發(fā)人員專注于編寫(xiě)應(yīng)用程序，而無(wú)需為中間件和基礎(chǔ)設(shè)施分心。在使用自助式高生產(chǎn)力的框架和應(yīng)用服務(wù)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)人員可以快速在自己的環(huán)境上開(kāi)發(fā)和測(cè)試自己的下一代應(yīng)用，并

2、能部署到云上而無(wú)需做任何更改。 Cloud Foundry的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： 1支持公共，私有和混合云上部署。Cloud Foundry支持眾多在私有或者公有基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行的合作伙伴的云平臺(tái)，包括vSphere /vCloud，AWS，OpenStak，Rackspace，Ubuntu等；還包括CloudF；Micro Cloud Foundry是業(yè)界第一個(gè)可以部署到開(kāi)發(fā)者筆記本上運(yùn)行的PaaS平臺(tái)。 2支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)框架。這些框架包括Spring for Java，Ruby on Rails和Sinatra，Node.js，Grails，Scala on Lift以及更多合作伙伴提供的框架

3、(例如Python, PHP)。 3支持應(yīng)用服務(wù)。這些應(yīng)用服務(wù)包括RabbitMQ，來(lái)自VMware的vFabric PostgreSQL，MySQL，MongoDB和Redis，以及更多來(lái)自第三方和開(kāi)源社區(qū)的應(yīng)用服務(wù)。 4架構(gòu)可擴(kuò)展。可以使開(kāi)發(fā)人員和架構(gòu)師前瞻性的驗(yàn)證他們的組織架構(gòu)是否適應(yīng)快速的云創(chuàng)新。 5開(kāi)源項(xiàng)目社區(qū)。社區(qū)內(nèi)允許任何開(kāi)發(fā)者訪問(wèn)，評(píng)估，和貢獻(xiàn)，這包括集成其他框架，增加應(yīng)用服務(wù)和部署應(yīng)用到其它基礎(chǔ)設(shè)施云。 經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，CloudFoundry的組件增加了很多，但核心組件并沒(méi)有變化，增加的組件是原架構(gòu)基礎(chǔ)上的細(xì)化和專門化，目前Cloud Foundry最新為v2版本。Clou

4、d Foundry平臺(tái)架構(gòu) 從總體上看，Cloud Foundry的架構(gòu)如下圖所示。 CloudFoundry的核心組件主要有Router、Cloud Controller、Services、Health Manager和DEA，以及模塊之間使用的NATS消息通信機(jī)制。這些模塊之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系如下圖所示，模塊之間使用NATS或者HTTP等其他的消息機(jī)制進(jìn)行通信。CloudFoundry組件 下面簡(jiǎn)要介紹一下CloudFoundry的核心組件各自在架構(gòu)上的作用。 1Router組件:該組件在CloudFoundry中是對(duì)所有進(jìn)來(lái)的請(qǐng)求進(jìn)行路由。進(jìn)入Router的請(qǐng)求主要有兩類:(1)來(lái)自VMC/C

5、F Client或者STS的，由CloudFoundry使用者發(fā)出的，管理型指令；(2)外界對(duì)所部署的應(yīng)用訪問(wèn)的請(qǐng)求，這部份請(qǐng)求會(huì)被路由到DEA組件中去。 新舊版本的Router架構(gòu)對(duì)比如下圖所示。在老版本中，Router作為一個(gè)nginx腳本存在，所以的請(qǐng)求都必須經(jīng)過(guò)Ruby代碼，然后加以轉(zhuǎn)發(fā)，容易引起性能問(wèn)題。在新版本的設(shè)計(jì)中使用了Lua腳本代替原先的Ruby腳本，提高了性能和穩(wěn)定性。 系統(tǒng)可以部署多個(gè)Router共同處理進(jìn)來(lái)的請(qǐng)求，避免單節(jié)點(diǎn)引起性能問(wèn)題，從而使Router組件成為整個(gè)云的瓶頸。Routers組件的主要作用和功能如下：處理所有HTTP流量；從DEAs獲得信息并實(shí)時(shí)更新路由

6、表；維護(hù)分布式路由狀態(tài)；將對(duì)URL的訪問(wèn)路由至具體的應(yīng)用；在應(yīng)用實(shí)例之間分發(fā)流量實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。 2Cloud Controller組件:該組件是Cloud Foundry的管理模塊，與VMC和STS交互的服務(wù)器端，收到VMC或者STS的JSON格式協(xié)議后，寫(xiě)入CloudController Database，并發(fā)消息到各個(gè)?？烊タ刂乒芾碚麄€(gè)云。Cloud Controller與Cloud Foundry中其他組件交互如下圖所示： 該組件公開(kāi)了與CLI工具VMC通訊的主要REST接口，以及用于Eclipse的STS插件，并且提供開(kāi)放的Restful接口，可用于第三方應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和集成，企業(yè)在用Cl

7、oudFoundry部署私有云時(shí)，還可以通過(guò)這些接口來(lái)自動(dòng)化控制管理整個(gè)云環(huán)境。CloudController組件的主要作用和功能如下：處理VMC等指令；管理用戶、應(yīng)用和服務(wù)；管理資源；對(duì)應(yīng)用進(jìn)行打包和預(yù)處理；對(duì)外提供REST API接口。 3Health Manager組件:該組件從各個(gè)DEA里面獲取運(yùn)行信息，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)告等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)與CloudController的設(shè)定指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，并提供告警等。HealthManager模塊目前還不是十分完善，在代碼結(jié)構(gòu)上，Health Manager模塊放在Cloud Controller的目錄下。Health Manager組件的主要作用

8、和功能如下：監(jiān)控應(yīng)用和服務(wù)的狀態(tài)；監(jiān)控到異常狀態(tài)，通知Cloud Controller處理；根據(jù)統(tǒng)計(jì)運(yùn)營(yíng)情況，合理分配資源。 4Service組件:該組件是一個(gè)獨(dú)立的、插件式的模塊，便于第三方方便地把自己的服務(wù)整合成Cloud Foundry服務(wù)。在Cloud Foundry中已經(jīng)包含了服務(wù)的框架及核心類庫(kù)，如MongoDB、mysql、PostgreSql、RabbitMQ、Redis和vBlob等，并且第三方可以繼承Node和Gateway基礎(chǔ)類來(lái)開(kāi)發(fā)自己的CloudFoundry服務(wù)。Server組件的主要作用和功能如下：提供一個(gè)可擴(kuò)展/擴(kuò)充的層；可被共享；提供服務(wù)API；可將各類應(yīng)用和

9、各類服務(wù)進(jìn)行綁定。 5DEA(Droplet Execution Agent)組件:在老版本的DEA組件中包含了應(yīng)用運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)、停止等簡(jiǎn)單命令，并且用戶的應(yīng)用可以隨意訪問(wèn)文件系統(tǒng)。在新版本的DEA組件中增加了Warden Container模塊(一個(gè)程序運(yùn)行容器)，這個(gè)容器提供了一個(gè)孤立的環(huán)境，DEA只可以獲得受限的CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)訪問(wèn)權(quán)限、網(wǎng)絡(luò)權(quán)限。DEA模塊的新舊版本結(jié)構(gòu)對(duì)比如下圖所示： DEA會(huì)接收Cloud Controller模塊發(fā)送的啟動(dòng)(或者停止)等應(yīng)用管理請(qǐng)求，然后，會(huì)從NFS里面找到合適的Droplet將程序運(yùn)行起來(lái)。最后，DEA把這個(gè)信息告訴Router模塊，還進(jìn)行應(yīng)用程

10、序的統(tǒng)計(jì)，并且將應(yīng)用的運(yùn)行信息告訴HealthManager模塊。DEA組件的功能如下：負(fù)責(zé)運(yùn)行所有的應(yīng)用，并確保應(yīng)用程序的隔離；監(jiān)控應(yīng)用的具體運(yùn)行參數(shù)，如CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)等；提供應(yīng)用狀態(tài)變化的告警等。 6NATS組件:CloudFoundry的架構(gòu)是基于消息發(fā)布與訂閱的，使用NATS組件來(lái)聯(lián)系各個(gè)模塊。NATS是Derek Collison(世界級(jí)中間件和消息系統(tǒng)專家)開(kāi)發(fā)的，是一個(gè)基于事件驅(qū)動(dòng)的輕量級(jí)支持發(fā)布、訂閱機(jī)制的消息系統(tǒng)，基于EventMachine開(kāi)發(fā)，以事件驅(qū)動(dòng)。新版本的NATS可以支持多服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，避免了單節(jié)點(diǎn)的NATS導(dǎo)致的系統(tǒng)在HA方面的不穩(wěn)定性。 CloudFound

11、ry的各個(gè)組件是基于消息發(fā)布訂閱機(jī)制構(gòu)建的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的各個(gè)模塊會(huì)根據(jù)自己的消息類別，向Message Bus發(fā)布多個(gè)消息主題；而同時(shí)也向自己需要交互的模塊，按照需要的信息內(nèi)容的消息主題訂閱消息。NATS組件的主要作用和功能如下：尋址和發(fā)現(xiàn)；命令和控制；中央通訊系統(tǒng)；支持消息的發(fā)布和訂閱Cloud Foundry環(huán)境部署 Cloud Foundry云環(huán)境的部署方式比較靈活。在運(yùn)行環(huán)境上，可以基于VMware或者OpenStack虛擬化環(huán)境之上，建立Cloud Foundry云環(huán)境；在部署上，可以使用單節(jié)點(diǎn)部署，也可以使用多節(jié)點(diǎn)部署；既可以利用dev_setup實(shí)現(xiàn)單節(jié)點(diǎn)或多節(jié)點(diǎn)的小規(guī)模的環(huán)境部

12、署，也可以使用Bosh實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的自動(dòng)化部署；并且在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，還提供了Micro Cloud Foundry單機(jī)版PaaS環(huán)境，用戶可以在上面進(jìn)行應(yīng)用和服務(wù)的在線和離線部署。Cloud Foundry總結(jié) Cloud foundry在運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)廣泛應(yīng)用，如:Verizon、AT&T、NTT等運(yùn)營(yíng)商發(fā)布Cloud foundry公有云PaaS平臺(tái)；百度是最大的Cloud foundry使用商，此外還有用友、盛大云和京東等互聯(lián)網(wǎng)廠商。 回顧歷史，IBM曾經(jīng)也拋棄SmartCloud封閉架構(gòu)與VMware結(jié)盟(盡管之后收購(gòu)SoftLayer)，構(gòu)建Cloud foundry開(kāi)放PaaS平

13、臺(tái)，后來(lái)發(fā)布基于OpenStcak+Cloud foundry的BlueMix項(xiàng)目，將其傳統(tǒng)軟件(工具中間件、業(yè)務(wù)流程管理、數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)發(fā)等)優(yōu)勢(shì)能力轉(zhuǎn)移至Cloud foundry之上，盡管現(xiàn)在IBM統(tǒng)一品牌為IBM Cloud(摒棄SoftLayer和BlueMix品牌)。 Pivotal Cloud Foundry (PCF) 是一種可以直接部署開(kāi)發(fā)人員寫(xiě)好的應(yīng)用(如Jar或是War包)或已經(jīng)構(gòu)建的容器鏡像的完整平臺(tái)，基于Cloud foundry社區(qū)版。它可提供完整的調(diào)度能力實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用負(fù)載，還可提供平臺(tái)輔助服務(wù)，如負(fù)載均衡、高可用性、自動(dòng)擴(kuò)展、統(tǒng)一的日志記錄等。 Pivotal Clo

14、ud Foundry廣泛利用容器來(lái)提供服務(wù)并使應(yīng)用負(fù)載保持正常運(yùn)行。雖然Pivotal Cloud Foundry可輕松編排容器，但僅有這項(xiàng)功能不足以使其成為一個(gè)平臺(tái)。Pivotal Cloud Foundry還需要以下子系統(tǒng)配合以協(xié)調(diào)、監(jiān)控和支持這些容器化的有效負(fù)載。Pivotal CF Elastic Runtime Service:一個(gè)完整的，可擴(kuò)展的運(yùn)行環(huán)境，多個(gè)內(nèi)嵌的云服務(wù)。Pivotal CF Operations Manager:企業(yè)級(jí)的管理平臺(tái)，以及對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施層的集成管理。 Pivotal One商用版本，增加更多的服務(wù)，如大數(shù)據(jù)能力和框架(Pivotal HD Service和Pivota