首屆開源軟件供應(yīng)鏈峰會，ZStack私有云架構(gòu)設(shè)計原理分享！

　　11月14日至15日，開源軟件供應(yīng)鏈2020峰會在南京成功舉辦。本次峰會由中國科學(xué)院軟件研究所、openEuler社區(qū)主辦，中國科學(xué)院軟件研究所南京軟件研究所承辦，來自全國各地的開源軟件從業(yè)者、企業(yè)技術(shù)專家、高校及科研機(jī)構(gòu)代表、開源社區(qū)代表、學(xué)生等300余人現(xiàn)場參會、2.3萬余人同步線上參會。

　　會上重點探討開源技術(shù)前沿話題、開源生態(tài)建設(shè)與合作、開源發(fā)展趨勢等內(nèi)容。在【虛擬化&云原生】分論壇，ZStack核心架構(gòu)師&性能工程負(fù)責(zé)人 王為做了題為《開源私有云ZStack的架構(gòu)設(shè)計》的精彩分享，重點介紹了ZStack自研核心開源架構(gòu)的技術(shù)原理和應(yīng)用。

　　我國國情決定了很多機(jī)構(gòu)上云轉(zhuǎn)型還需依賴于私有云的建設(shè)，而且用戶群體非常多樣化，部署私有云面臨異構(gòu)環(huán)境、縮短上云周期與難度、保證云平臺高可用性等各種挑戰(zhàn)。只有提供產(chǎn)品化、標(biāo)準(zhǔn)化的私有云，才是滿足用戶兼容異構(gòu)、高效及高可用需求的優(yōu)選上云方案。

　　一、私有云面臨的挑戰(zhàn)有何不同？

　　從用戶側(cè)需求研究來看，用戶所需要的理想私有云方案，應(yīng)具備：簡單性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性、靈活性。

　　1、簡單性

　　私有云的架構(gòu)跟公有云是不一樣的，它更像一個generic solution，根據(jù)客戶的通用需求，提取出它最重要的部分，做成的一個軟件，然后通過產(chǎn)品化普及落地。然而大部分國內(nèi)的軟件，經(jīng)常會做成面向客戶定制，或者項目開發(fā)的東西，而ZStack希望做成一個非常generic/標(biāo)準(zhǔn)化，能夠像賣光盤一樣，用戶上來直接就能下載安裝使用的、可縮短上云周期的一個標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

　　2、穩(wěn)定性

　　穩(wěn)定性對于保障企業(yè)的業(yè)務(wù)持續(xù)性、尤其關(guān)乎國計民生的場景中非常重要。比如ZStack的客戶中有的是省界高速收費站系統(tǒng)，還有一些大型、重型制造業(yè)的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，這些對時間的要求非常嚴(yán)格，這些軟件一旦發(fā)生crash，無法保證它的可用性的時候，會帶來巨大的損失。

　　3、可擴(kuò)展性

　　某些需要并發(fā)快速創(chuàng)建出成百上千虛擬機(jī)的場景中，比如很多教育行業(yè)的用戶，實驗室里可能有幾百個學(xué)生，要統(tǒng)一打開一個環(huán)境，然后幾十上百個虛擬機(jī)要同時快速啟動......類似這種場景，就反映在云的Scalability(彈性)的難度上。

　　4、靈活性

　　不同客戶的需求也不一樣，它們之間可能是相互矛盾的。舉個例子，比如一些分布式系統(tǒng)，它可以支撐很大的規(guī)模，但它的應(yīng)用性卻并沒有那么好。而且靈活性和穩(wěn)定性之間也有一定矛盾，當(dāng)靈活性很強(qiáng)的時候，代碼可能會有各種各樣的組合，各種各樣的分支，很難保證測試在每個場景都能測下來，穩(wěn)定性可能會打折扣。

　　二、私有云開源架構(gòu)的技術(shù)秘籍

　　針對以上挑戰(zhàn)，ZStack從用戶實際需求出發(fā)，深度調(diào)研了當(dāng)前主要開源架構(gòu)的優(yōu)缺點，研發(fā)了具有4S特性的私有云開源架構(gòu)：

　　1、簡單（Simple）

　　ZStack研發(fā)了In-prosessive Microservice Architechture(進(jìn)程內(nèi)微服務(wù))。具體原理為：

　　首先，在ZStack開源代碼架構(gòu)里，將不同的模塊進(jìn)行單獨封裝，通過一個in-memory的message bus 去實現(xiàn)內(nèi)部消息的分發(fā)，以及一些公共消息的封裝;再將所有模塊單獨分成一個Java bean，通過message bus來進(jìn)行內(nèi)外部通信。

　　其次，通過ansible軟件，實現(xiàn)云平臺部署的全自動。

　　綜上得到的效果就是，對運維人員來說，ZStack云平臺的運行就是一個統(tǒng)一的進(jìn)程，但從軟件架構(gòu)上講，它又分了很多模塊，兼具簡單操作與強(qiáng)大性能;對于普通用戶來說，只需要下載一個ISO，就可以在30分鐘以內(nèi)把ZStack云平臺安裝部署起來，真正享受簡單易用的上云體驗。

　　2、健壯（Strong）

　　針對穩(wěn)定性，ZStack做了很多測試和Code base的穩(wěn)定性工作，比如通過workflow來將代碼通過各種組合去實現(xiàn)新功能，而不是不斷修改原本的代碼。同時，ZStack支持云主機(jī)與管理端的HA、支撐高并發(fā)的API請求、斷電后平臺自恢復(fù)等，確保系統(tǒng)高效和穩(wěn)定運行。

　　3、彈性（Scalable）

　　解決可擴(kuò)展性的核心方法，ZStack主要依靠全異步架構(gòu)，即在做架構(gòu)設(shè)計時，為操作系統(tǒng)提供一些異步的接口;異步方法設(shè)置完成后，只需一個很小的線程，就可以支持?jǐn)?shù)以萬計的API并發(fā)量。

　　另一方面，采用一致性哈希環(huán)(Consistent Hash Ring)，將任意一個資源處理到正確節(jié)點，避免對資源做加全局鎖。在ZStack架構(gòu)里，可以通過一個內(nèi)存隊列來控制并發(fā)級別(Synce level)，得到更好的并發(fā)性能。

　　4、智能（Smart）

　　ZStack主要通過Plugins和Driver來分離接口和實現(xiàn)。具體來說，通過strategy-Pattem Plugins結(jié)構(gòu)，將不同的底層對應(yīng)到同一個接口，再對外提供服務(wù)。

　　此外，還引入ZStack System Tag Architecture，將MySQL數(shù)據(jù)庫當(dāng)作schema-less 的KV來使用，在其中自定義schema，然后再做解析，以便升級操作。通過這兩種方式，ZStack云平臺的整體靈活性得到大幅提升，便于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲伸縮和無縫升級新版本的功能。

　　三、如何成為ZStack的commiter？

　　以上就是ZStack的架構(gòu)設(shè)計的簡要分享，自2015年開源至今，ZStack在Github中的Star數(shù)量一直保持穩(wěn)步增長;ZStack所發(fā)起并運維的開源社區(qū)zstack.io也聚集了上萬名開發(fā)者;ZStack所聚焦的云計算基礎(chǔ)IaaS層產(chǎn)品，已經(jīng)成為了很多公司進(jìn)行二次開發(fā)的底座。

　　大家如果有興趣的話，可以上ZStack社區(qū)，自己編譯和自己裝一下ZStack。ZStack的起步非常簡單，只需要有一臺6核或者8核的電腦或者虛擬機(jī)就可以部署。

　　ZStack社區(qū)地址：

　　https://www.zstack.io/help_support/community_support/

　　ZStack源代碼托管地址：

　　https://github.com/zstackio/zstack

　　https://gitee.com/zstackio/zstack

　　結(jié)語

　　開源軟件彼此組合、依賴，連同各個為開源做貢獻(xiàn)的維護(hù)者與開發(fā)者，所共同形成的包含上萬節(jié)點的開源軟件供應(yīng)鏈，已經(jīng)是當(dāng)代社會中科技規(guī)�；瘏f(xié)作發(fā)展的典范模式，也是激發(fā)軟件創(chuàng)新活力的有效手段。ZStack將不忘初心，與各位行業(yè)伙伴齊心協(xié)力，共同促進(jìn)我國云計算產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提升我國云計算行業(yè)全球的競爭力。