混合容器在微服務(wù)架構(gòu)中的實踐

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　　日前，在51CTO主辦的WOT全球技術(shù)創(chuàng)新大會——云時代技術(shù)專場上，5miles CTO呂藝帶來主題演講：《混合容器在微服務(wù)架構(gòu)中的實踐》，為大眾呈現(xiàn)出全新的視角。

　　混合容器為微服務(wù)帶來更多選擇，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建出靈活高效的云原生應(yīng)用。在微服務(wù)架構(gòu)中，可以通過按需選擇、流量分離、漸進(jìn)遷移、混合調(diào)度、統(tǒng)一管理等方式使用混合容器。

　　文章摘選自呂藝WOT期間演講的精彩內(nèi)容，詳細(xì)講述了混合容器在微服務(wù)架構(gòu)中的實踐。

　　1、微服務(wù)架構(gòu)及應(yīng)用場景

　　微服務(wù)架構(gòu)(Microservice Architecture)是一種將單體應(yīng)用拆分成多個小型服務(wù)的架構(gòu)風(fēng)格，實現(xiàn)松耦合、高內(nèi)聚的服務(wù)部署，在云原生應(yīng)用快速迭代方面有顯著優(yōu)勢，但也需要注意引入的復(fù)雜性。每個微服務(wù)負(fù)責(zé)實現(xiàn)單一功能，多個微服務(wù)組合起來就能實現(xiàn)完整的業(yè)務(wù)。

　　一開始，呂藝的5miles電商創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊需要從小規(guī)模做起，不需要將系統(tǒng)構(gòu)建成標(biāo)準(zhǔn)的微服務(wù)，只需要系統(tǒng)能夠承載業(yè)務(wù)即可。

　　但隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的變大，系統(tǒng)需要面臨諸多考驗。用戶從幾萬增加到幾十萬，任何小規(guī)模系統(tǒng)都會面臨極大的壓力。

　　此時，需要將面臨壓力較大的模塊抽離，壓力較小的模塊繼續(xù)按照原來的方式運行，確保發(fā)展有序，減少一個問題搞跨整個系統(tǒng)的可能性，微服務(wù)逐漸派上了用場。

　　標(biāo)準(zhǔn)微服務(wù)示意圖

　　上圖展示出標(biāo)準(zhǔn)的微服務(wù)架構(gòu)，“實踐中，我們會針對不同業(yè)務(wù)選取不同的開發(fā)語言，將業(yè)務(wù)拆離，不‘跑’在同一服務(wù)之中，”呂藝說。

　　當(dāng)流量從getway進(jìn)來后，會被分發(fā)到不同的服務(wù)之中。這些服務(wù)有用Python寫的，也有用go寫的，有些則是用Java寫的。

　　在微服務(wù)架構(gòu)中，不同服務(wù)之間是獨立存在的。每個服務(wù)擁有獨立的存儲和緩存，服務(wù)間既可以通過RPC調(diào)用，也可以通過隊列調(diào)用進(jìn)行解耦合。

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　　上圖是AWS部署服務(wù)示意圖，幾年前，該部署模式曾具體負(fù)責(zé)出海業(yè)務(wù)，旨在將中國的研發(fā)能力推廣至美國。

　　“回顧過去十年的演進(jìn)過程，剛開始，我們只用虛擬機，并沒有用到容器;后來，才開始使用云技術(shù)和ECS，一段時間后把ECS換成了EKS，旨在與業(yè)界同行處于同一調(diào)度技術(shù)體系，很多經(jīng)驗就互通了，實現(xiàn)降本增效的目的。另外，當(dāng)流量激增時也更容易實現(xiàn)自動擴縮容，”呂藝回憶說。

　　2、為什么使用混合容器?

　　為什么我們要考慮混合容器呢?

　　上文提及的微服務(wù)在容器之中運行后，雖然Docker比之前的虛擬機輕很多、占用資源也比較少，但是，它需要耗費CPU和存儲資源運行容器的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　混合容器能夠充分利用不同容器的技術(shù)優(yōu)勢，如，Docker的成熟生態(tài)，Wasm的輕量和快速啟動都提升了整體資源的利用率。

　　3、WebAssembly：打造容器新時代

　　在大型系統(tǒng)里，單一容器安全性和某些可疑代碼的執(zhí)行存在問題，此時就需要WebAssembly的支持。

　　該技術(shù)最早出現(xiàn)在瀏覽器端，Chrome、Firefox、Safari和Edge等主流瀏覽器現(xiàn)在都在支持WebAssembly。它正在成為Web開發(fā)的主流組件，特別對于游戲、CAD、VR/AR、圖像/視頻編輯、密碼學(xué)和機器學(xué)習(xí)等。

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　　2019年，Docker聯(lián)合創(chuàng)始人Solomon Hykes在推特上說：“如果當(dāng)時有WASM和WASI技術(shù)，就不用再發(fā)明Docker了。”因為，發(fā)明Docker的初衷就是為了更好提供隔離計算能力。但是，WebAssembly更符合對未來的期望。

　　2022年，云原生計算基金會提出，容器技術(shù)將成為新常態(tài)，而WebAssembly是全新容器技術(shù)的代表。

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　　從統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)看，37%的用戶已在無形之中用過WebAssembly;如上圖，針對WebAssembly runtime技術(shù)應(yīng)用，排名第一的是WasmEdge，第二則是Wasm。實踐中，更多會用到WasmEdge。

　　WebAssembly鏡像的體積很小，大概是Linux鏡像的1/100。它可以為每個Wasm實例提供獨立的運行環(huán)境、隔離性好、占用內(nèi)存小。與Docker等傳統(tǒng)容器不同，Wasm容器不需要操作系統(tǒng)級虛擬化，啟動時間可以在毫秒級。

　　Wasm的運行性能比較好，損耗也是較小，特別適用于高性能計算。它默認(rèn)有沙箱機制，安全能力比Docker粒度更細(xì)，更容易控制。

　　Wasm主要的應(yīng)用場景包括：在瀏覽器中運行沙箱代碼、serverless計算、邊緣計算、承載AI推理計算等。相比虛擬機，Wasm容器更輕量和高效。

　　此外，它的代碼隔離性比較好，各種語言都可以編譯成WebAssembly，這對開發(fā)者特別友好。

　　未來，Wasm容器有望成為云原生應(yīng)用和微服務(wù)的重要運行環(huán)境，可以跨平臺、快速部署和啟動微服務(wù)、函數(shù)即服務(wù)等。

　　4、Wasm容器 VS Linux容器

　　Wasm容器和Linux容器(如，Docker)作為兩種不同的容器技術(shù)，優(yōu)勢不同，通常作為互補技術(shù)混合使用，發(fā)揮各自的特性。不過，Wasm的云原生應(yīng)用逐漸走向主流。二者在隔離級別、啟動時間、編程語言和應(yīng)用場景方面各有不同。Wasm容器適合服務(wù)器less和邊緣計算，Linux容器更適合規(guī)�；�部署。

　　5、WasmEdge：打破傳統(tǒng)、應(yīng)用更友好

　　WasmEdge是由CNCF云原生計算基金會托管的項目，團(tuán)隊的理念跳出傳統(tǒng)固有思維，除了支持標(biāo)準(zhǔn)外，還將很多標(biāo)準(zhǔn)里沒有涉及到或還沒商定的事做了對接和實踐，對應(yīng)用更加友好。(GitHub鏈接：https://github.com/WasmEdge/WasmEdge)

　　它對各種主流的Rust庫的支持更加完善，支持tokio、Hyper、reqwest等庫，能夠被K8s等容器工具管理。

　　此外，它對網(wǎng)絡(luò)庫支持也較好，對MySQL數(shù)據(jù)庫也進(jìn)行了一些優(yōu)化。這些能力可以幫助我們做輕量級serverless。

　　兩者可以很好地協(xié)同使用：比如，用Docker部署一個完整的微服務(wù)，然后用WasmEdge運行該服務(wù)中的熱點函數(shù)等，提升效率，共同推進(jìn)云原生應(yīng)用的發(fā)展。

　　6、主流容器工具對Wasm容器的支持

　　主流容器工具對Wasm容器的支持很重要，可以幫助開發(fā)者將Wasm容器部署到Kubernetes或Docker components之中。

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　　上圖中展示出基本調(diào)度管理平臺模式：Highlevel容器運行時和lowlevel容器時的關(guān)系。

　　其中一個重要的lowlevel運行名稱是crun。crun從1.5版本時就開始支持WasmEdge。每個版本里都對WasmEdge容器進(jìn)行了各種修訂和擴展支持。所以，目前來講，Crun對Wasm體系的支持比較友好。

　　所以，當(dāng)用Crun“跑”Wasm鏡像時，Crun一般會根據(jù)鏡像注釋里的標(biāo)記判斷它要啟動的是Linux容器還是wasm容器。

　　7、總結(jié)與展望：用更先進(jìn)的容器技術(shù)控制計算力度

　　微服務(wù)發(fā)展至今已深入人心。未來，我們期待用更先進(jìn)、力度更小的容器技術(shù)減少微服務(wù)計算力度。

　　“我們會與開源團(tuán)隊努力開展實驗，在實驗成功之時能夠匯報給大家，也希望大家能夠用更先進(jìn)的容器控制計算力度，”呂藝說。

　　呂藝最后強調(diào)：“現(xiàn)在，我們將輕量級WebAssembly容器都部署到重量級Kubernetes上;我們期待未來有更輕量化、更適合WebAssembly的編排技術(shù)出現(xiàn)。”