系统综合实践 第1次实践作业

系统综合实践 第1次实践作业

一、课程调查

进入大三下学期的后半段，大学阶段的理论课程应该已经修得八九不离十了，在这个时间点迎来系统综合实践这门课，作为培养计划的一门新课程，我们非常希望了解你们对于课程的希望，请写下你对这门课的认识和你理想中的这门课程是怎么样的。

  • 认识：系统综合实践，上学期选课的时候还以为是计算机系统结构的实践课，要组装电脑或者硬件实验（然而并不是😂）。后来栋哥最后几节软工课提到了微服务、微架构、docker（当时闻所未闻的东西👀），还说这学期还会有软工实践pro，没错就是这门课——综合前面几个学期所学的主要内容，通过实践与理论结合进一步拓展比较前沿的知识内容和实际操作。
  • 理想中的课程：对树莓派编程比较感兴趣，希望通过后续课程更深入学习了解一些有关树莓派的相关内容；能在学习的过程中体验到前所未有的乐趣。

二、了解微服务

第一次作业我们将接触一种新型的软件架构——微服务（也许部分同学已经有所了解）。大家要做的是学习并了解该技术，微服务是什么，有什么特点，相较于传统的软件架构，它有什么优缺点，它是怎样部署的。

（1）微服务是什么

微服务是一种软件开发技术，是面向服务的架构（SOA）结构风格的一种变体，将应用程序编排成一系列松耦合的服务。在微服务架构中，各个服务是细粒度的，协议是轻量级的。微服务架构将复杂臃肿的单体应用进行细粒度的服务化拆分，每个拆分出来的服务各自独立打包部署，并交由小团队进行开发和运维，从而极大地提高了应用交付的效率，并被各大互联网公司所普遍采用。

微服务架构就是将单一程序开发成一个微服务，每个微服务运行在自己的进程中，并使用轻量级的机制通信，如使用HTTP、REST或Thrift API来进行内部通信 。这些服务围绕业务能力来划分，并通过自动化部署机制来独立部署。这些服务可以使用不同的编程语言，不同数据库，以保证最低限度的集中式管理。

（2）微服务的特点

  • 按照业务来划分服务，单个服务代码量小，业务单一，易于维护。
  • 每个微服务都有自己独立的基本组件，例如数据库、缓存等，且运行在独立的进程中。
  • 微服务之间的通信是通过HTTP协议或者消息组件，且具有容错能力。
  • 针对特定服务发布，影响小，风险小，成本低
  • 单个微服务能够集群化部署，并且有负载均衡的能力
  • 整个微服务系统应该有一个完整的安全机制，包括用户验证、权限验证、资源保护等。
  • 整个微服务系统有链路追踪的能力。
  • 有一套完整的实时日志系统。

（3）传统软件架构

存在的问题：

  • 复杂性逐渐变高
  • 技术债务逐渐上升
  • 部署速度逐渐变慢
  • 阻碍技术创新
  • 无法按需伸缩

（4）微服务的优缺点

优点：

  • 将复杂的业务拆分成多个小的业务，每个业务拆分成一个服务，将复杂的问题简单化。利于分工，降低新人的学习成本。
  • 微服务系统是分布式系统，业务与业务之间完全解耦，随着业务的增加可以根据业务再拆分，具有极强的横向扩展能力。面对搞并发的场景可以将服务集群化部署，加强系统负载能力。
  • 服务间采用HTTP协议通信，服务与服务之间完全独立。每个服务可以根据业务场景选取合适的编程语言和数据库。
  • 微服务每个服务都是独立部署的，每个服务的修改和部署对其他服务没有影响。
  • 技术选型灵活，容错，可用性高

缺点：

  • 多服务运维难度，随着服务的增加，运维的压力也在增大
  • 服务间通信成本高
  • 数据一致性问题
  • 系统集成测试复杂
  • 性能监控
  • 开发人员要处理分布式系统的复杂性

（5）微服务怎样部署

微服务的目标就是为了能够快速响应产品迭代、快速发布运用而生的，所以微服务的部署频次会变得很高。

  • 更新代码
  • 根据源码构建项目，生成jar包
  • 上传jar包到对应的备份目录
  • 执行停止服务命令: systemctl stop service_name
  • 移动jar包到对应的启动目录
  • 执行启动服务命令: systemctl start service_name
  • 然后通过health check检查服务正确性
  • 启动成功之后，把相关代码在git上打一个tag，为了方便之后回滚

三、学习docker技术

docker作为微服务的一种十分典型的代表技术，我们要做的是：

（1）学习了解docker的相关概念（容器、镜像等），了解docker、docker compose、Dockerfile、

docker machine、Swarm、k8s是什么，是做什么用的，心中有概念即可；

  • Docker

    Docker是一个开源的应用容器引擎，基于Go语言并遵从 Apache2.0 协议开源。Docker可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的Linux 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口（类似 iPhone 的 app）,更重要的是容器性能开销极低。

  • 镜像

    Docker 镜像（Image），就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:16.04 就包含了完整的一套 Ubuntu16.04 最小系统的 root 文件系统。

  • 容器

    镜像（Image）和容器（Container）的关系，就像是面向对象程序设计中的类和实例一样，镜像是静态的定义，容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

  • 仓库

    仓库可看着一个代码控制中心，用来保存镜像。

  • docker compose

    Docker Compose 可以轻松、高效的管理容器，它是一个用于定义和运行多容器 Docker 的应用程序工具

  • Dockerfile

    在Docker中创建镜像最常用的方式，就是使用Dockerfile。Dockerfile是一个Docker镜像的描述文件，我们可以理解成火箭发射的A、B、C、D…的步骤。Dockerfile其内部包含了一条条的指令，每一条指令构建一层，因此每一条指令的内容，就是描述该层应当如何构建。

  • Docker Machine

    Docker Machine是一个工具，它允许你在虚拟宿主机上安装Docker，并使用docker-machine命令管理这个宿主机，可以使用Docker Machine在本地的MAC或者windows box、公司网络，数据中心或者AWS这样的云提供商上创建docker。使用docker-machine命令，可以启动、审查、停止、重启托管的docker 也可以升级Docker客户端和守护程序并配置docker客户端和宿主机通信。Docker Machine 也可以集中管理所以得docker主机。

  • Swarm:

    Swarm是Docker公司推出的用来管理docker集群的平台，几乎全部用GO语言来完成的开发的,它是将一群Docker宿主机变成一个单一的虚拟主机，Swarm使用标准的Docker API接口作为其前端的访问入口，换言之，各种形式的Docker Client(compose,docker-py等)均可以直接与Swarm通信，甚至Docker本身都可以很容易的与Swarm集成，这大大方便了用户将原本基于单节点的系统移植到Swarm上，同时Swarm内置了对Docker网络插件的支持，用户也很容易的部署跨主机的容器集群服务。

  • k8s

    Kubernetes是Google 2014年创建管理的，是Google 10多年大规模容器管理技术Borg的开源版本。它是容器集群管理系统，是一个开源的平台，可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能。

（2）搭建你自己的docker环境，系统环境不限（主流的有Ubuntu/CentOS/Debian/Windows/MacOS

等），完成docker的基本入门，包括但不限于：容器的创建、删除、更新和查询，创建并维护自己的镜像

仓库，实现拉取和上传镜像等。

我使用的系统环境是ubuntu-16.04

卸载旧版本

Docker 的旧版本被称为 docker，docker.io 或 docker-engine 。如果已安装，请卸载它们：

$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

使用 Docker 仓库进行安装

在新主机上首次安装 Docker Engine-Community 之前，需要设置 Docker 仓库。之后，您可以从仓库安装和更新 Docker 。

参考资料

测试 Docker 是否安装成功

$ sudo docker run hello-world

学习docker技术

容器的使用

<1>获取镜像

使用 docker pull 命令来载入 ubuntu 镜像

sudo docker pull ubuntu

<2>启动容器

使用 ubuntu 镜像启动一个容器，参数为以命令行模式进入该容器;

使用echo打出hello world
参数说明：
-i: 交互式操作。
-t: 终端。
ubuntu: ubuntu 镜像。
/bin/bash：放在镜像名后的是命令，这里我们希望有个交互式 Shell，因此用的是 /bin/bash。
要退出终端，直接输入 exit:

sudo docker run -it ubuntu /bin/bash

<3>容器的查询

查看所有的容器命令如下：

sudo docker ps -a

<4>删除容器

sudo docker rm -f <容器ID>

<5>停止/启动容器

sudo docker start <容器 ID>
sudo docker stop <容器 ID>

<6>停止的容器进入交互式shell

都需要先重启容器，然后使用以下两种方式皆可

sudo docker start <容器ID>

sudo docker attach <容器ID>
或
sudo docker exec -it <容器ID> /bin/bash

<7>查看容器信息

sudo docker inspect <容器ID>

<8>容器更新信息

查看可选择的更新方式

docker container update --help

镜像的使用

<1>获取阿里云镜像加速器

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": https://ob0p0ivk.mirror.aliyuncs.com
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

<2>列出镜像列表

查看本地镜像

sudo docker images

<3>从Docker Hub网站搜索镜像

sudo docker search httpd

<4>使用上图的httpd官方版镜像

sudo docker pull httpd

再次查看本地镜像

<5>删除镜像

删除httpd镜像，并查看镜像列表

docker rmi httpd

Docker Hub仓库管理

<1>登录

登录需要输入用户名和密码，登录成功后，就可以从Docker Hub上拉取账号下的全部镜像

docker login

<2>镜像到仓库

sudo docker tag ubuntu 1195755391/hello
sudo docker push 1195755391/hello

这时候登陆Docker Hub仓库可以发现镜像成功push到仓库

<3>从仓库获取镜像，并查看镜像列表

sudo docker pull 1195755391/hello

<4>最后注销登陆

sudo docker logout

（4）遇到的主要问题和解决方案

在实验过程中，我主要遇到了几个比较坑的问题。

①E: 无法获得锁 /var/lib/apt/lists/lock - open (11: 资源暂时不可用) E: 无法对目录 /var/lib/apt/lists/ 加锁

解决方案

②Ubuntu中sudo apt-get update很慢解决办法，而且更新完后有部分软件无法更新

刚开始使用sudo apt-get update更新了十几分钟，换了网络还是很慢。
后来发现是软件源的问题，就把更新的服务器改成最佳服务器。
果然，速度快了很多。

解决方案1

解决方案2

③拉取镜像时下载速度过慢
更换阿里源的镜像，下载速度贼快
解决方案

（5）总结

通过这次实验，我学习了解了微服务和docker的相关概念，并学会了容器的创建、删除、更新和查询，创建并维护自己的镜像仓库，实现拉取和上传镜像等docker的基础操作，虽然过程中遇到了不少问题，但是在老师和搜索引擎的帮助下也都一一解决了。

参考资料：Docker Documentation；Docker教程 | 菜鸟教程

docker仓库链接：docker hub

posted @ 2020-04-18 00:09  Joker·D  阅读(230)  评论(0)  编辑  收藏  举报