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基于Docker的高可用云计算实训平台架构研究和设计

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黄振华刘翠焕武亚丽尹益艳闫亮刘玉龙

【摘要】? ? 本文为满足民办高校实训教学计算能力、存储能力和高可用性需求，提出了基于Docker的高可用云平台实训部署架构设计。

【关键词】? ? Docker? ? 高可用? ? 架构

一、引言

本文将Docker与Hadoop技术应用于高校实训教学平台，结合高可用特性，满足高校实训平台模块化教学、按需组合、按需扩展和快速布署的需求。

二、应用技术研究

云计算是通过网络统一组织和灵活调用软件、运行平台、计算与存储等资源，实现大规模计算的信息处理方式。Hadoop大数据处理平台需要较高的读写速率。传统虚拟化技术无法达到真实物理主机的水平，难以灵活配置文件和自动化创建、部署机制[1]。Docker作为轻量级虚拟化容器技术，具有可移植、易使用、跨平台等优势[3]，其使用Linux内核，能够达到接近物理主机的资源利用率，主要包括以下组件：

Docker Client：客户端与Docker Daemon守护进程通信，现实对Docker Container的管理[3]。

Docker Daemon：常驻Linux系统，启动Docker Server进程接受Docker Client的请求，Docker Server根据请求内容将其发到对应的Docker应用服务容器处理。

Docker Registry：存儲应用服务的容器镜像，支持创建、搜索、下载和上传镜像。官方Docker Hub可搭建私有镜像库[2]。

Docker Container：承载应用服务的主体，按指定应用服务容器镜像计算资源配额、网络参数、安全策略等生成相应的应用服务隔离进程。

容器化应用交由Kubernetes管理，目标是简单且高效的部署、规划、更新、维护，满足学生和教师不同教学模块。Hadoop集群本身也提供一定的系统高可用性。

三、实训平台架构设计

以《面向对象程序设计》和《Hadoop技术》两门课程为例，均需安装JDK、Eclipse、MySQL搭建教学和开发环境。虚拟化和容器技术透明化底层物理硬件，可充分利用老旧硬件。集群方式根据计算和性能需求动态添加。

将常用应用做成镜像存储在Docker Registry中，使用Dockerfile文件，拉取系统镜像，让镜像根据Dockerfile文件的内容自己编译安装，减少下载内容和人为干预，减少出错。Dockerfile文件机制：

1）下载基础系统镜像;

2）使用Dockerfile的内建指令下载安装软件;

3）使用Dockerfile内建指令加载对应的配置文件。

基于Docker的高可用云平台架构设计[4]。如下图：

高可用性：底层数据库采用基于Galera Cluster的双活多主MariaDB集群，实现多主架构、同步复制、紧密耦合、无需主从切换、热Standby、自动节点配置、对应用透明、无需进行读写分离。

数据存储：采用FastDFS，解决大容量存储和负载均衡。

集群应用服务器：采用Redis共享Session和Tomcat集群，实现动态添加节点。

四、结束语

本文提出的基于Docker的高可用性云平台架构是一种新型的、动态化的系统部署方式，为高校实训应用部署提供了一种有效途径参考。

参? 考? 文? 献

[1] 赵乐乐，黄刚，马越. 基于Docker的Hadoop平台架构研究. 计算机技术与发展. 2016年9月.第26卷，第9期. 99-103

[2] 张建，谢天钧. 基于Docker的平台即服务架构研究. 信息技术与信息化. 2014年11月. 第10期. 131-134

[3] 孙宏亮.Docker源码分析（一）：Docker 架构[EB/OL].[2014-09-25].http： / / www.infoq.com /cn/arti-cles /docker-source-code-analysis-part1.

[4] 张利修. 基于Docker的高可用性应用集群架构研究_张利修. 数字技术与应用. 2017年12月021. 39-40

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