Docker怎麼用之系統架構篇｜協助企業建立超彈性資訊架構

今年6月，新創公司Gogolook架構師葉秉哲一直苦惱於一個問題。他從網路上下載了開源OpenVPN程式，想要裝到公司內很多人慣用的Ubuntu系統時，儘管編譯成功了，執行起來卻還是有問題，他遲遲找不出原因，網路上也缺乏相關的討論。

擔心是程式碼出錯，他改在其他作業系統中安裝，Debian同樣完成編譯卻執行起來有問題，反而是在CentOS環境中可以順利執行。他表示，我不想為了只是讓程式在多個OS中執行，花大量時間來精通每個OS。因為看到Docker可以將環境打包起來，映象檔又不會像虛擬機器的映象檔那樣龐大。因此，今年8月，他開始評估導入Docker的可行性，考慮是否能將後端系統打包到Docker的Container內執行。

Gogolook推出的WhoscallApp吸引了全球超過1千萬人下載，後端系統超過20臺伺服器。App串連到的後端系統，包括了後端主要處理程式的Python API伺服器群，使用Amazon SQS服務來提供的Queue服務、MongoDB伺服器群、用來提供子系統共用資料庫和快取的Redis資料庫、其他周邊系統還有如Elasticsearch搜尋引擎。葉秉哲想要動手改變後端系統的環境，可是非同小可的大事。

葉秉哲首先先評估Docker生態系的成熟度，他用1個月時間，來了解Docker陣營是否處理過Container議題、Log議題、效能議題、服務串連議題、可用性議題等。之後再決定要先從哪一個內部系統開始動手Docker化。

他選擇了3個軟體放入Docker的Container環境來測試效能，包括了Redis資料庫用來測試記憶體存取效能、ElasticSearch資料庫來測試測試記憶體效能和I/O效能的影響，另外還有壓力測試工具WRK來測試對網路封包的影響。

Docker官方說法是，程式在Container下的執行效能和原生程式相當。葉秉哲參考了IBM先前釋出的Docker和KVM的效能比較報告，根據這份報告結果，同樣一隻程式在Linux原生環境執行的效能和在Docker下執行的效能相當，但遠快於在KVM環境中執行。葉秉哲實測Redis的結果也和這個比較結果相當，甚至有時程式在Docker中執行還比原生環境快。

葉秉哲表示，因為在Docker中執行的程式也是一個正常的Process程序，所以，在運算上幾乎沒有影響，只有存取記憶體時、I/O、網路存取需多經過一層執行可能影響效能，不過對I/O效能的影響，則與Dockerfile的設定有關。

因為Dockerfle採用了Copy On Write的設計，當從一個Base Image來建立新的Image映象檔時，系統只會儲存新增加有差異的內容，不會將Base Image內容多儲存一份。等到Docker要用這個新的Image檔案來建立Container環境時，需要額外將Base Image資料和差異的內容即時整合後來建立新環境，這部分影響了I/O的效能。葉秉哲表示，只要關閉Copy On Write功能就可以大幅減少影響。

先由上而下了解生態系，再由下而上把握元件實務表現

葉秉哲表示，他先由上而下了解整個Docker生態系概況，再由下而上逐步把握住每一個雲端服務或App元件部建在Docker時的實務表現，最終是希望盡量全盤Docker化。

不過，架構轉換有兩種作法，一種是漸進式轉換，先將部分伺服器Docker化取代現有服務，再讓其他還未Docker化的服務，連結到這些Docker化的伺服器上，分批逐步Docker化所有伺服器。

另一種則是葉秉哲決定用的作法，那就是激進式架構轉換。一次就將所有後端系統全面Docker化，也就是一口氣將所有伺服器都放入Docker環境中執行，讓架構轉換一步到位。

漸進式架構轉換容易缺乏全局觀

他表示，漸進式作法的缺點是會容易缺乏全局觀。例如沒有一次看清整體架構，實際系統中還有許多議題如Logging、監控機制等，一次汰換一項服務，可能第一項服務的考慮不夠周全，等到汰換第二項服務時，才發現第一項服務還需要加上更多機制，得要重頭蒐集在第一項服務中的資訊。

或像是跨系統間的協同作業（orchestration）議題，若是逐一汰換服務，每次更新一個服務後，往往會先手動解決與這個服務相關的協同作業，而不會大費功夫採取自動化作法，例如就不會考慮導入Google的Kubernetes工具。這工具可用來管理伺服器叢集內的Docker，例如當一個節點當機時，自動在另一個節點啟用同樣的Docker Container來接手提供服務。

葉秉哲8月決定導入後，9月開始建立每個內部系統所需Image的Dockerfile，來建立一個模擬公司現有資訊架構的新架構。因為Gogolook資訊架構還在持續成長，例如最近剛導入了fluentd來蒐集Log。葉秉哲也同步建立了一個fluentd的Dockerfile。

他說，新架構開始追上實際架構，新服務也Docker化，就可以用實際環境來作為高標準的效能對照組，來比較放入Docker後對效能的影響。

葉秉哲目前也先將Redis和Elasticsearch導入門檻低的應用Docker化，最後才會處理複雜的資料庫伺服器和Ap伺服器。甚至，他考慮也要全面改用CoreOS，徹底地實現Docker化。

他預定明年可以完成這套Docker化的Gogolook資訊新架構。「Gogolook願意讓架構師有充足的評估時間，才能進行這樣激進式的全面性轉換。」他說。

Gogolook資訊架構全面Docker化計畫