TWI679580B - 快速提供容器化軟體服務之系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種快速提供容器化軟體服務之系統及其方法。在本發明中，一個或是多個軟體服務，經由描述檔案組合建立成為容器化軟體服務的組配檔案，然後由系統轉化成關於至少一個容器管理叢集和一個或是多個軟體服務之間的相互依賴性的配置數據；軟體使用者透過系統提供的各種介面，改變參數數值，並由系統檢查容器管理叢集的資源情況與依賴性配置，以啟動所述一個或是多個軟體服務的部署。本發明技術上解決跨容器集群系統上的困難，另一方面使用者可自由建立軟體服務叢集並快速啟動軟體服務，解決系統可供調動軟體服務規模受限問題。

Description

快速提供容器化軟體服務之系統及其方法

本發明一般涉及容器計算環境提供軟體服務的系統與方法。更具體地，本發明的示例性實施例涉及用於將軟體服務部署到多種容器管理叢集環境上與快速提供軟體服務的系統和方法。

LXC （Linux Containers）即容器又或稱軟體容器是一種電腦OS層的虛擬化技術，容器可以採用打包（例如影像檔）的形式，其可以包括：軟體服務、軟體服務依賴性（例如，軟體使用的服務）、軟體服務運行環境（例如環境變量，特權等）、軟體庫、其他可執行文件和配置文件，將其打包成一個軟體容器（Container）。

Docker軟體專案讓容器裡面的軟體服務可以自動化運行於實體電腦裝置或是虛擬機的作業系統上，並且提供一個隔離的沙箱機制，讓軟體容器不互相影響，只有很微小的負擔（overhead），很多容器可以在同一個電腦系統上運行。

容器集群系統（例如Kubernetes、Mesos、Docker Swarm等）提供管理容器叢集的功能。容器集群管理系統的主要功能包括：使用Docker或類似的技術對軟體服務進行打包、實例（instance）化及運行；以集群的方式運行及管理跨主機的容器；解決位於不同主機之間所運行的容器之間的通信問題等等。為簡化容器/容器群集部署，容器或容器群集通常模組化後作為服務提供。容器即服務（CaaS, Container as a Service）是指基於容器的虛擬化，其涉及將容器集群管理，容器編排和底層計算資源作為服務（例如，來自雲基礎設施提供商）交付給最終用戶。軟體服務開發人員通常使用CaaS解決方案來部署基於容器的新軟體服務。

然而在傳統方案中，對於期望在容器集群上部署一個或多個軟體服務的使用者，部署軟體服務的過程可能是低效且麻煩的。例如，對於基於容器的軟體服務，即使將容器集群作為CaaS提供，不同容器集群系統提供的CaaS可能在應用服務部署也有所不同。因此，應用服務開發人員經常面臨重寫代碼或重新配置軟體服務參數的任務，如果他們計劃在多個容器集群系統上部署基於容器的軟體服務，這樣做效率低、繁瑣，且增加了出錯的可能性並增加了軟體服務維護成本。此外，軟體服務的使用者在得到軟體服務的實例之前，常常也是需要花很長的時間來做多個軟體服務相互關係的釐清以及配置的設計，這樣做不只耗費時間，也增加了啟動軟體服務失敗的可能性。

本案發明人鑑於上述傳統方案的各項缺點，乃亟思加以改良創新，成功研發完成本件應用於快速提供容器化軟體服務之系統及其方法。

為了達到上述發明目的，本發明的一個態樣可以是快速提供容器化軟體服務之系統，系統運作於一個或多個實體伺服器或虛擬機或實體機與虛擬機混和運作的叢集。此系統包含一或多個軟體應用程式、一或多個資料庫、一或多個伺服器、一或多個工具程式以及一或多個軟體容器。該些伺服器係用以執行該些軟體容器，不限制於實體裝置或是虛擬機器；而該些軟體容器則是用於承載此系統本身與相關應用程序；該些軟體應用程式包括底層運作主程序、API以及上層使用者介面等軟體程序；該些工具程式係用以收集該些軟體應用程式的應用程式資料，並將應用程式資料儲存於該些資料庫當中。

為了達到上述目的，本發明的一個態樣可以是建立容器化軟體服務樣板（template）之方法。此方法可包含下列步驟：一個或是多個軟體服務，使用有效的標誌語言（例如JSON超集），特定配置成為類型基於人類可讀的文本格式（textual format）的訊息；此文本格式訊息由上述系統轉換成可跨系統使用的軟體服務樣板資料，資料內容包括各種軟體常數、變數與權限控制等訊息，並由該系統儲存資料至資料庫；該系統依照接收到的指令不同，可以執行新增、刪除以及修改樣板等等的任務。

為了達到上述目的，本發明的一個態樣可以是建立容器化軟體服務實例之方法。此方法可包含下列步驟：一個軟體服務的使用者，使用此系統提供的介面（例如圖形化介面以及API），通過權限驗證取得可使用的軟體服務樣板清單；於清單上選擇想要啟用的軟體服務，依照需求提供最少的變數與軟體控制相關資訊；此系統判斷使用者命令後，依照使用者需求選擇目標容器集群系統，並且透過容器集群系統部署一個或多個軟體容器並組合成目標軟體服務；該系統依照環境不同提供使用者所需要的軟體使用說明與必須的資料（例如資料庫服務提供使用者登入帳號密碼）。

本發明提出快速提供容器化軟體服務之系統及其方法綜合上面所描述的態樣以及各種可能的延伸態樣，本發明可以將軟體服務透過文本格式訊息轉化成可動態適應容器集群系統的樣板，以便讓軟體服務使用者依照其需求快速啟用一個或多個軟體服務。

以上內容呈現了本發明的摘要說明（涵蓋了本發明解決的問題、採用的手段以及達到的功效），用以提供對本發明的基本理解。以上內容並非有意概括本發明的所有態樣。另外，以上內容既不是為了確認本發明的任一或所有態樣的關鍵或必要元件，也不是為了描述本發明的任一或所有態樣的範圍。上述內容的目的僅是以一簡單形式來呈現本發明的部分態樣的某些概念。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明係揭露一種快速提供容器化軟體服務之系統及其方法。在本發明中，一個或是多個應用軟體，經由此系統的管理者藉由系統提供的圖形化介面，組合建立成為容器化軟體服務的描述檔案，此描述檔案包括各種軟體常數、變數與權限控制等訊息，轉化成跨系統格式之後存在於此系統資料庫中。獲得系統授權的軟體使用者在驗證權限後，透過系統提供的使用者介面，依照需要改變參數數值或是不改變參數數值，即可部署出由一個或是多個容器化軟體所組合出的軟體服務。

雖然下面文中描述各圖中有說明特定稱號，但是在各種實施例中，圖中所說明之特定模組、資料庫、程序及使用者介面可被重複、重新命名、與其他所說明實體組合、劃分成額外實體，或省略。另外，雖然特定模組集合可在本文中被描述為出現於各種組合內，但此術語未必應被理解為隱含本文中描述之實體之操作的任何特定排序，亦不隱含資訊流程之任何特定方向性。

請參閱圖1所示，為快速提供容器化軟體服務之系統及其方法之架構圖。在各種實施例中，本系統可包括使用者入口100，其可用於使用者權限驗證等管理以及便利使用者與系統互動，另外可以用於使用者資訊之呈現，例如，關於軟體服務樣板之新增、修改、刪除及啟動軟體服務。在各種實施例中，使用者入口100可包括使用者權限管理模組101，其可包含使用者對於以下權限的控制，諸如樣板建立修改刪除、啟用服務權限以及優先權控制等等，其權限資訊保存在或不保存在本系統的持久性儲存資料庫之中，但是皆必須以安全方法存取相關權限資訊。使用者入口100亦可包括使用者介面102，其可提供各種資訊之呈現、提供管理者使用者權限管理操作介面，以及提供使用者互動的功能。

在各種實施例中，使用者介面102可以經由中心管理程序110協調樣板管理模組112以及容器叢集配適模組113，由資料庫模組120取得資料並且調整配適後以整理使用者請求關於軟體服務樣板之資訊，且作為回應而向使用者呈現可用之軟體服務樣板資訊，例如，來自軟體服務樣板之目錄以及軟體服務樣板之可用清單。在各種實施例中，使用者入口100可經由自使用者接收互動以執行使用者命令任務，例如，新增軟體服務樣板或啟用軟體服務。在各種實施例中，使用者入口100可經組配以將各種使用者命令任務結果呈現給使用者。在各種實施例中，使用者入口100亦可在必要時例如在完成服務後就向使用者請求回饋。

在各種實施例中，本系統可包括資料庫（DATABASE）模組120，其功能為持續性儲存，其可包括一或多個資料庫。在各種實施例中，可理解，資料庫模組120可包括各式各樣儲存裝置或系統。資料庫模組120可包括軟體影像檔資料庫121，其可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：軟體容器的影像檔案、軟體容器影像來源紀錄、軟體容器影像各版本紀錄、軟體容器影像依賴關係及其他相關資訊。資料庫模組120亦可包括軟體樣板資料庫122，其可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：軟體容器樣板描述、軟體服務資訊、軟體服務實例、依賴包訊息、基本軟體啟動順序等等。資料庫模組120亦可包括軟體供應紀錄資料庫123，其可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：軟體服務供應樣板來源、軟體服務供應樣板建立資訊、軟體服務需求者、軟體服務啟動日期、軟體服務啟動報告等等。資料庫模組120亦可包括權限資料庫124，其可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：使用者相對於軟體服務樣板使用權限資訊、使用者相對於軟體服務啟動權限資訊、軟體服務樣板建立者權限資訊、軟體服務啟用者權限資訊、系統管理者權限資訊等等。雖然資料庫模組120在圖1中被說明為包括軟體影像檔資料庫121、軟體樣板資料庫122、軟體供應紀錄資料庫123及權限資料庫124，但在各種實施例中，資料庫模組120可依照使用情況與需求使用其他不同資料庫或任何適合架構來儲存資訊。在各種實施例中，資料庫模組120可分佈於多個系統及/或裝置之間。

在各種實施例中，本系統可包括中心管理程序110。中心管理程序110可提供各種介面，例如，使用者圖像介面（UI）或應用程式介面（API），其可由使用者介面102或由與本系統內通訊之各模組或程序使用。在各種實施例中，可理解，此等介面可包括諸如表現層狀態轉換RESTful API（Representation State Transfer API）或終端機命令列（Terminal command-line）之介面，但不限於此等實例。

請參閱圖2所示，為建立容器化軟體服務樣板（template）之方法流程圖。圖2說明根據各種實施例的存取軟體服務樣板之實例方法200。雖然圖2說明用於實例方法200之特定實例操作，但在各種實施例中，實例方法200可包括額外操作，省略所說明操作，及/或組合所說明操作。

在各種實施例中，實例方法200可由圖1所示系統之一或多個實例執行。在各種實施例中，建立容器化軟體服務樣板可由使用者（軟體服務樣板建立者）與使用者入口100互動，透過操作使用者介面102經過使用者權限管理模組101驗證後通過流程內驗證軟體服務樣板建立者權限201。使用者獲得權限後得以進入編輯軟體服務樣板介面，開始進入流程202存取軟體服務樣板，此處存取樣板包括新增刪除修改樣板的動作，此流程與標誌語言模組111交互，標誌語言模組111組配分析使用者端輸入之標誌語言，轉換跨容器管理叢集系統通用樣板內容，達成建立或更新一個或多個軟體服務樣板的動作。之後，流程進入建立或更新軟體服務樣板203，經由系統轉化成關於容器管理叢集和軟體服務之間的相互依賴性的配置數據。進入流程205建立任務報告，將數據與動作內容與結果透過記錄模組114進入持久性儲存，同時進入開放軟體服務啟用的決定流程，由使用者透過報告資料決定是否開放樣板修改結果，若是暫時不開放可以選擇暫時存為樣板草稿進入流程206或是刪除前述變更的軟體服務樣板進入流程207，若決定開放則是將此軟體服務樣板開放給指派權限的軟體服務使用者，作為啟動軟體服務的樣板進入流程206。

以上最後變更決定都由樣板管理模組112執行保存並且與紀錄模組114交互組配，然後透過軟體樣板資料庫122儲存持續性資料。在流程206建立軟體服務樣板的狀態報告之後，可以重複上述方法流程進行其他軟體服務樣板的新增刪除修改動作，或是遞交軟體服務樣板變更報告即流程208並且透過紀錄模組114至軟體供應紀錄資料庫123將軟體供應的資料紀錄下來，其可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：軟體服務供應樣板影像檔來源、軟體服務供應樣板建立資訊、軟體服務樣板建立者、軟體服務樣板使用權限關聯資料、軟體服務樣板建立摘要報告。

請參閱圖3所示，為建立容器化軟體服務實例之方法流程圖。圖3說明根據各種實施例的建立容器化軟體服務實例方法300。雖然圖3說明用於實例方法300之特定實例操作，但在各種實施例中，實例方法300可包括額外操作，省略所說明操作，及/或組合所說明操作。

在各種實施例中，實例方法300可由圖1所示系統之一或多個實例執行。建立容器化軟體服務樣板可由使用者（軟體服務使用者）與使用者入口100互動，透過操作使用者介面102經過使用者權限管理模組101驗證後通過流程內驗證軟體服務使用者權限301，使用者獲得權限後得以進入軟體服務目錄與清單介面。流程302表示使用者可以經由樣板管理模組112取得軟體服務樣板，決定要啟動的軟體服務後。在流程303，依照使用者需求選擇目標容器集群系統，並且透過容器叢集配適模組113檢查容器管理叢集的資源情況與依賴性配置，在容器集群系統部署一個或多個軟體容器，並組配成目標軟體服務並且啟動軟體服務。若是啟動軟體服務失敗並且無法定位錯誤，進入流程304結束此方法，而其他的所有情形則會進入流程305軟體服務建立任務的狀態報告。在流程305之後，使用者可以選擇是否繼續建立其他軟體服務。在使用者建立軟體服務的任務全部結束之後進入流程306產生結束報告，報告資訊內容可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：軟體服務簡介、軟體服務操作說明、軟體服務連接手法與資訊、軟體服務使用者帳號密碼、軟體服務健康狀態以及軟體服務限制，並且由紀錄模組114紀錄所有關於此次啟動軟體服務相關的資訊，資訊內容可經組配以儲存諸如但不限於以下各者之資訊：軟體服務供應樣板來源、軟體服務建立資訊、軟體服務需求者、軟體服務啟動日期、軟體服務啟動摘要報告。

儘管以上實施方法描述中已出於說明之目的而提及某些實施例，但在不脫離本發明之範疇的情況下，可用經其他手法以達成相同目的之各種各樣之替代及/或等效實施例或實施方案來取代所展示及描述之實施例。本申請案意欲涵蓋本文中論述之實施例的任何調適或變化。因此，顯然希望本文中描述之實施例僅受到申請專利範圍限制。

[特點及功效]

先前傳統的技術主要是以封閉式設置軟體服務樣板，並且只能面向單一容器管理叢集系統提供軟體服務。本發明快速提供容器化軟體服務之系統及其方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1. 本發明針對不同容器管理叢集系統提供統一樣板，達到跨容器管理叢集系統的特點。

2. 本發明讓使用者自由建立樣板而不受限於系統本身限制，將樣板數量以及可能性最大化。

3. 本發明針對使用者之便利性，設計使用者管理圖像介面以及其他API，俾使使用者可依照技術能力不同，建立複雜的軟體服務或簡單的啟用軟體服務。

4. 本發明針對使用者之便利性，設計使用者管理圖像介面以及其他API，俾使使用者可簡易操作初始化設定與觀察目前叢集架構之資料流路徑，以及目前叢集架構之成員狀態。

5. 本發明提供的系統符合雲端基本特性（Essential Characteristics）包括：隨選自助服務（On-demand Self-service）、廣泛的網路訪問（Broad Network Access）、資源彙整（Resource Pooling）、快速彈性（Rapid Elasticity）與可測量的服務（Measured Service）。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧使用者入口

101‧‧‧使用者權限管理模組

102‧‧‧使用者介面

110‧‧‧中心管理程序

111‧‧‧標誌語言模組

112‧‧‧樣板管理模組

113‧‧‧容器叢集配適模組

114‧‧‧紀錄模組

120‧‧‧資料庫模組

121‧‧‧軟體影像資料庫

122‧‧‧軟體樣板資料庫

123‧‧‧軟體供應紀錄資料庫

124‧‧‧權限資料庫

200~208‧‧‧建立容器化軟體服務樣板之方法之流程

300~306‧‧‧建立容器化軟體服務實例之方法之流程

圖1為快速提供容器化軟體服務之系統及其方法之架構圖； 圖2為建立容器化軟體服務樣板（template）之方法流程圖； 圖3為建立容器化軟體服務實例之方法流程圖。

Claims (5)

1. 一種快速提供容器化軟體服務之系統，其包括： 一或多個伺服器； 一使用者入口程序，運行於所述一或多個伺服器上，經配置以圖形化、應用程式介面（application programming interface，API）以及命令列方式提供系統服務給使用者，並經該使用者利用以進行以下動作：設定與確認使用者權限、管理軟體服務樣板、建立軟體服務；以及 一中心管理程序，運行於所述一或多個伺服器上，其利用該使用者提供之軟體服務描述，提供跨容器管理叢集之該軟體服務樣板，以利該跨容器管理叢集快速啟動該軟體服務；以及 一資料庫模組，運行於所述一或多個伺服器上，包括複數個資料庫，並提供持續性儲存功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該使用者入口程序包括： 一使用者權限管理模組，用以進行權限管理，負責設定與確認該使用者的權限，其中若該使用者的權限異常，則會阻止該使用者建立該軟體服務樣板或是不允許該使用者啟動該軟體服務； 一使用者介面，根據該使用者輸入其建立該軟體服務樣板必要之數據：指定適合啟動該軟體服務之複數容器集群系統、容器軟體影像檔案來源、容器軟體由該系統指派的環境參數、容器軟體提供給該使用者所指派的環境參數，並可藉由該圖形化、API以及命令列方式觀察該軟體服務樣板的目前狀態，用以管理該軟體服務樣板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中該中心管理程序包括： 一標誌語言模組，分析該使用者輸入之標誌語言，轉換跨容器管理叢集系統通用樣板內容，存取該資料庫模組中的持續性儲存區並且在該使用者介面展示； 一樣板管理模組，進行該軟體服務樣板的邏輯管理，係由該使用者建立該軟體服務樣板的程序中； 一容器叢集配適模組，當需要編輯該軟體服務樣板以及啟動該軟體服務的時候進行邏輯運算； 一紀錄模組，用途作為該軟體服務樣板修改紀錄以及該啟動軟體服務，其中該標誌語言模組、該樣板管理模組、該容器叢集配適模組及該紀錄模組彼此交互，存取該資料庫模組進行持續性儲存並且在該使用者介面展示。
4. 一種新增刪除修改容器化軟體服務樣板之方法，用以獲得快速啟動軟體服務的素材，其步驟包括： A. 編輯容器化軟體服務樣板，其由使用者與使用者入口互動； B. 透過操作使用者介面經過權限驗證後，通過流程內驗證軟體服務樣板的建立者權限，開始操作輸入資料以新增、刪除、修改該軟體服務樣板； C. 在編輯該軟體服務樣板的動作之後，將動作內容與結果進入持久性儲存資料庫； D. 決定是否開放該軟體服務啟用； E. 返回該軟體服務樣板修改後的任務報告； F. 利用該使用者介面確認該軟體服務樣板狀態。
5. 一種啟動容器化軟體服務之方法，提供跨容器管理叢集上啟動軟體服務之功能，透過軟體服務樣板達到快速啟動該軟體服務的結果，其步驟包括： A. 該軟體服務的使用者與使用者入口互動； B. 透過操作使用者介面經過權限驗證後通過流程內驗證該軟體服務的建立者權限，開始操作輸入資料啟動該軟體服務； C. 啟動該軟體服務； D. 決定是否啟用其他軟體服務，是的話回到步驟B； E. 根據步驟D，回覆一使用者所需軟體服務輔助資料報告，其包括：該軟體服務的簡介、該軟體服務的操作說明、該軟體服務的連接手法與資訊、該軟體服務的使用者帳號密碼、該軟體服務的健康狀態以及該軟體服務 限制，俾使該使用者可以正常連接上所啟動的該軟體服務； F. 根據步驟D，啟動該軟體服務的啟動狀態，其包括：該軟體服務的啟動成功與否、該軟體服務的啟動失敗原因、該軟體服務的相關資源額度，俾使該使用者可以了解該軟體服務的啟動情形。 G. 產生結束報告，其包括： 該軟體服務的供應樣板來源、該軟體服務的建立資訊、該軟體服務的需求者、該軟體服務的啟動日期、該軟體服務的啟動摘要報告，並且將動作內容與結果存入資料庫模組。