資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：上面主要是將新的多了些什么。在新版本的設計中，他們使用腳本來代替原先的腳本。可以看到在新的架構中多出了很多組件。他究竟是如何操作的呢首先，我們必須準備好系統例如。當剛剛推出的時候，包含了應用運行時啟動，停止等簡單命令。
CloudFoundry距離發布已經一年多了。在這一年里CloudFoundry不論是社區還是代碼日臻成熟，擁有了眾多合作伙伴。現在他邁開了更大的腳步，新的CloudFoundry已經逐漸浮出水面。
新版的CloudFoundry對于開發者來說，除了可以支持給多的Framework，提供更多類型的Service之外，沒有太多變化。但是CloudFoundry本身的架構做了很多改進，可靠性，擴展性和安全性都有了質的提升，而所有的一切都發生在背后。
一、新的功能
CloudFoundry提供了一些開發者們期冀的新功能。
可以和Service直接通信的Tunnel。作為開發者的我們往往希望可以使用客戶端工具直接連接到DB上調試。但是在CloudFoundry將DB作為Service隱藏在背后，這樣可以提供了諸多方便服務，卻讓我們無法直接連接到DB。CloudFoundry已經解決了這個問題，可以使用vmctunnel工具，直接訪問云后的服務。
遺留系統的接入支持。如果你有自己的DB或者已經有一個遺留系統不想讓CloudFoundry托管，但是又想獲得CloudFoundry的PaaS服務。現在有了一個完善的解決方案。開發者可以將DB或者遺漏系統包裝成一個Service。然后可以在CloudFoundry中注冊，這樣就可以自由的訪問了。
更多的Framework支持。CloudFoundry之前已經支持很多的框架。有Spring forJava, Rails and Sinatra for Ruby, and Node.js。現在CloudFoundry將支持更多的Framework。有
o－> Java平臺
> Grails模仿Rails的Java平臺實現
> Java_web 普通Java web程序
> Lift基于Scale的web框架
> Spring 流行的Java框架
o－> Ruby平臺
> Rack 最小化的Ruby Web框架
> Rails3 一站式的Ruby Web框架
> Sinatra 極簡主義的Ruby Web框架
o－> Python平臺
> Django 最流行的PythonWeb框架
> Wsgi Python的CGI
o－> 其他平臺
> Static page 靜態頁面
> node.js 異步Web框架
> Erlang
> php
> standalone 獨立的程序
隨著時間的推移，支持的框架將越來越多。你也可以自定義自己的框架，只需要實現不多的代碼。其中Standalone是比較特殊的。開發者的程序只要能啟動并監聽一個端口，就可以作為一個程序運行在CloudFoundry上。提供了非常大的靈活性。
更多的Service支持。除了更多的框架 支持，CloudFoundry增加了更多的服務。現在除了支持MySQL, MongoDB 和 Redis外。還支持很多服務。
×－> DB
－ Mongodb 最流行的NoSQL數據庫
－ Mysql傳統開源關系數據庫
－ Neo4j圖數據庫
－ PostgreSQL Mysql的有力競爭者
－ Redis極快的內存KV數據庫
×－> 存儲
－ Atmos EMC專業存儲
－ FileSystem 遠程NFS支持
－ Vblob 提供Amazon S3支持
×－> 其他
－ RabbitMQ 出色的Erlang隊列系統
現在服務逐漸完善，覆蓋主流的數據庫和存儲。也可以通過上文提到的ServiceBroker來接入任何一個外部服務。沒有做不到，只有想不到。
上面主要是將新的CloudFounry多了些什么。事實上，新的版本80%的工作在于對基礎架構的改進。下面仔細闡述，CloudFoundry做了什么讓他的架構更可靠。如果不熟悉前代的架構的話，可以參見《深入Cloud Foundry》
二、ROUTER
上個版本中。Router作為一個nginx腳本存在。所以的請求都必須經過Ruby代碼，然后加以轉發。這個設計干凈利落，不過Ruby也因此轉發了大量的數據，容易引起性能問題，所以下個版本中做了如下的改進。
在新版本的設計中，他們使用Lua腳本來代替原先的Ruby腳本。而Lua腳本會對請求加以分析，轉發給Ruby程序，然后Ruby程序再將分析的結果返回。這樣一來，proxied request已經不再經過Ruby代碼。邏輯和數據完美分離。性能和穩定性都大幅提高了。
在前版設計中，當Router接收到請求后，會隨機分配一個Droplet來處理這個請求，這種方式使得用戶沒有辦法使用Session，因為連續的HTTP請求會被分發到不同的應用實例上處理。新版本設計中增加了對SESSION的支持，當Router發現用戶的請求中帶了cookie信息，它會在Cookie里暗藏一個Droplet的host,port地址。當有新的請求進來，Router通過解析Cookie得到上次的應用實例，然后盡量轉發到同一臺Droplet上。
三、STAGE
下面的新版CloudFoundry的架構圖。
可以看到在新的CloudFoundry架構中多出了很多組件。新架構中將用戶驗證從Controller中剝離，提供更好的驗證服務。同時多出了一個多帶帶Stager。
在原有的架構中，用戶上傳代碼后，Cloud Control會將這部分代碼結合CloudFoundry打包成DEA可以運行的格式，并上傳到一個NFS中，當DEA啟動的時候，會從NFS取到需要相應的包，然后再運行。
由于打包(Stage)的過程，比較復雜還需要操作大量的文件，需要的時間比較長，單薄的CloudController不堪重負，所以將其移出，成為一個多帶帶的進程。每當CloudController需要打包的時候，就會向Stage隊列中發送一個請求，Stage收到請求后，逐個處理之。
眾所周知，不管是Java,Python還是Ruby程序都會有一系列的依賴，例如Ruby的Gem。每次打包的時候，都需要下載很多Gem，這是費時費力不討好的。所以開發了PackageCache模塊來緩存常用的依賴包。這樣的話，打包的過程會順暢很多。
原先性能問題算是解決了。但CloudFoundry還是個注重高可用的系統，按照原先的設計，存放運行包的NFS是一處單點，一旦Crash，整個CloudFoundry的部署功能都將癱瘓。這是不能容忍的，而且越來越大的規模，一臺機器遲早無法容納全部的運行包。所以使用了BlobStore模塊，來替代原先的NFS，提供高可用可擴展的存儲服務。
四、SERVICE BROKER
Service Broker可以讓Cloudfoundry輕松的支持遺留系統或者不愿意讓CloudFoundry托管的系統。他究竟是如何操作的呢？
首先，我們必須準備好系統,例如postgress。我們配置好程序和防火墻，讓CloudFoundry能通過類似
postgres://xyzhr:secret@db.xyzcorp.com:5432/xyz_hr_db 的URL來訪問到服務。
然后，調用create service，系統會在ServiceBroker中記錄你的配置信息。這樣就算大功告成了。Bind和其他的過程都有ServiceBroker完成，其實僅僅就是記錄信息，沒有實際操作。使用這個新的Service的時候和使用CloudFoundry的內部Service沒有兩樣，配置參數都會通過環境變量傳入。所以當App訪問Service的時候，就與ServiceBroker無關了。
五、DEA
DEA是App的運行環境，全稱是DropletExecution Agent。一臺虛擬機上會運行一個或多個DEA。一個DEA可以啟動多個App(又稱Droplet)。所以我們大家的App都會由DEA啟動并管理。
當CloudFoundry剛剛推出的時候， Droplet包含了應用運行時啟動，停止等簡單命令。用戶應用可以隨意訪問文件系統，也可以在內網暢通無阻，跑滿CPU，占盡內存，寫滿磁盤。你一切可以想到的破壞性操作都可以做到，太可怕了。CloudFoundry顯然不會放任這樣的情況太久，現在他們開發出了Warden，一個程序運行容器。這個容器提供了一個孤立的環境，Droplet只可以獲得受限的CPU,內存，磁盤訪問權限，網絡權限，再沒有辦法搞破壞了。
Warden在Linux上的實現是將Linux 內核的資源分成若干個namespace加以區分，底層的機制是CGROUP。這樣的設計比虛擬機性能好，啟動快，也能夠獲得足夠的安全性。在網絡方面，每一個Warden實例有一個虛擬網絡接口，每個接口有一個IP，而DEA內有一個子網，這些網絡接口就連在這個子網上。安全可以通過iptables來保證。在磁盤方面，每個warden實例有一個自己的filesystem。這些filesystem使用aufs實現的。Aufs可以共享warden之間的只讀內容，區分只寫的內容，提高了磁盤空間的利用率。因為aufs只能在固定大小的文件上讀寫，所以磁盤也沒有出現寫滿的可能性。
LXC是另一個Linux Container。那為什么不使用它，而開發了Warden呢。因為LXC的實現是和Linux綁死的，CloudFoundry希望warden能運轉在各個不同的平臺，而不只是Linux。另外Warden提供了一個Daemon和若干Api來操作，LXC提供的是系統工具。還有最重要的一點是LXC過于龐大，Warden只需要其中的一點點功能就可以了，更少的代碼便于調試。
六、結語
至此，我們已經全面的瀏覽了CloudFoundry的新功能，新設計。云計算的大潮浩浩湯湯，CloudFoundry作為第一個開源的PaaS平臺日臻成熟，實用。但未來還會有更多更好設計等著我們發現，屆時我們再一起分享。
關于作者
顏開，EMC中國研究院研究員，關注大數據，云計算等領域
博客: http://weibo.com/yankaycom
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