面向领域微服务的弹性云架构关键技术研究与实现

作     者：宋海明 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：初佃辉

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：微服务模型 QoS Pi演算 服务链路调度 弹性架构 

摘      要：本课题依托的场景为一个整合微服务组件管理、Io T设备云上管理以及第三方云服务接入的一体化云平台。由于此平台需要对第三方服务、自建微服务组件与云服务化的Io T设备进行管理,需要面对应用特性难以捕捉、应用异构与第三方服务引入的数据缺失等问题,如何在这样一个应用服务质量与服务的开放度参差不齐的云平台中构建一个同质化的云服务环境并对服务组件的能力进行有效管理和弹性扩充便是一个亟需解决的问题。本文的主要研究内容可以分为四个部分:微服务的构建技术及其实现方法、支撑微服务应用系统的平台构建技术以及实现方法,弹性微服务应用平台中的服务调度以及基于弹性微服务架构的应用设计与实现。(1)为了构建弹性可扩展的微服务系统,本文需要对微服务构建过程中的核心问题进行分析并建立微服务模型,以解决微服务组件从个体的领域划分、组件设计和数据管理到组合后的通信互联等问题,并且通过Pi演算对微服务的特性进行了描述。(2)在对微服务组件进行建模的基础上,本文将对云平台弹性能力进行系统架构层面的优化设计和实现,通过容器化的灵活部署方式与完善的微服务治理体系实现云平台中异构应用的组件化管理,并根据微服务模型中的组件特性对将组件构建成形成领域边界鲜明的平台领域服务组件资源池,在模式组织层可以通过整合资源池中的领域微服务组件灵活构建微服务系统。(3)云平台通过应用微服务组件的配置参数初步了解其对云计算资源的需求,并在部署上线时尽力满足这些需求。另一方面,开发者在进行领域微服务开发时通常会结合功能对微服务的领域边界进行划分,但是往往缺少对其在容器平台中的运行效率以及多实例链路组合效率的考量,尤其对于领域划分的微服务系统来说,各组件之间有松散耦合并相互依赖的关系,某个服务的背后往往隐藏者复杂的调用链路,所以我们将主要探究云平台上微服务系统负载的优化分配,在运行时对微服务链路进行优化选择并对请求进行优化匹配,避免因服务节点负载的分配不均而导致的Qo S违反。(4)基于上面提出的微服务管理和系统构建与调度方法,本文将实现一个弹性微服务架构的Io T(Internet of Things)平台,并利用以上方法实现系统服务能力的弹性扩充此平台可以拓宽云平台的服务能力,对接入平台的设备建立模型与并根据设备能力提供云服务接口。平台可以实现服务能力的细粒度弹性扩充以应对较高的Io T设备交互数据负载。