Preface 前　　言
為什么要寫這本書
“未來已來，只是尚未流行�！�
——威廉·吉布森
查爾斯·狄更斯的《雙城記》中有句耳熟能詳?shù)拿�言：“這是一個最好的時代，也是一個最壞的時代�！弊鳛榧夹g(shù)從業(yè)者，在這個數(shù)字化浪潮和技術(shù)變革接連發(fā)生的時代，我對這句話感慨頗深！當(dāng)前，全社會都在經(jīng)歷新型數(shù)字經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的解耦、重構(gòu)，也正在經(jīng)歷一場技術(shù)架構(gòu)的大遷徙，我們的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施正在由傳統(tǒng)IT架構(gòu)向云計算架構(gòu)體系遷移，以云計算為核心的數(shù)字化轉(zhuǎn)型正在席卷全球，各行各業(yè)都在邁向數(shù)字化和智能化經(jīng)濟(jì)時代。伴隨著我國極高的消費端數(shù)字化普及程度，復(fù)雜多變、個性需求高、體驗至上和以用戶為中心的商業(yè)模式，正在倒逼供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)端向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，而數(shù)字化時代需要面臨的消費者主權(quán)崛起及其帶來的復(fù)雜商業(yè)系統(tǒng)，則要求我們必須基于云計算架構(gòu)、基于新興技術(shù)群，對傳統(tǒng)商業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行敏捷化和智能化的重構(gòu)升級，以實現(xiàn)企業(yè)在應(yīng)對復(fù)雜商業(yè)系統(tǒng)的多變性和不確定性時，具有實時響應(yīng)和精準(zhǔn)決策的能力。事實上，縱觀人類社會的發(fā)展史，每一次產(chǎn)業(yè)革命的到來，無不以基礎(chǔ)設(shè)施的更新、迭代和重構(gòu)為代價。為此，我們的IT基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)歷了物理機(jī)、虛擬化、云計算、容器，直至無服務(wù)器計算的發(fā)展，而與之對應(yīng)的應(yīng)用架構(gòu)也經(jīng)歷了單體、多層、SOA、微服務(wù)到函數(shù)計算的發(fā)展。
面對商業(yè)系統(tǒng)的日趨復(fù)雜和技術(shù)變革的持續(xù)演進(jìn)，當(dāng)前階段，我們應(yīng)該聚焦的不是敷衍、無視技術(shù)的進(jìn)步和傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的臃腫落后，不是猶豫、徘徊是否擁抱云計算，也不是在自我封閉中量化、評估數(shù)字化轉(zhuǎn)型的風(fēng)險和收益，而是應(yīng)該思考如何利用新技術(shù)快速構(gòu)筑企業(yè)新型競爭力，如何以最快捷、最穩(wěn)健和最敏捷的方式走向云原生時代，更應(yīng)該思考如何以云計算為核心，以新興技術(shù)群為能力，解耦并重構(gòu)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)而邁向智能化和數(shù)字化時代。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，企業(yè)需要聚合云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、IoT、邊緣計算和5G通信等新興前沿技術(shù)，打造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能平臺、技術(shù)中臺和創(chuàng)新引擎。為此，企業(yè)級云原生PaaS平臺應(yīng)運而生。作為云計算三大模式之一的PaaS，在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型加劇和云計算發(fā)展進(jìn)入深水區(qū)的今天，憑借其在應(yīng)對數(shù)字化時代傳統(tǒng)復(fù)雜應(yīng)用上云、個性需求與日俱增、市場需求敏捷響應(yīng)、中臺戰(zhàn)略加速落地和新興技術(shù)持續(xù)集成等方面的能力，正以強勁增長的態(tài)勢趕超以通用計算能力為主的IaaS和具有特定行業(yè)屬性的SaaS，并真正成為云計算的未來！因此，以云原生PaaS平臺為引擎，構(gòu)建企業(yè)技術(shù)中臺，已成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必由之路！
作為以Kubernetes為核心的平臺，OpenShift已成為當(dāng)下最受歡迎的企業(yè)級云原生PaaS平臺。在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代，OpenShift的價值和意義，并不在于其作為云計算PaaS服務(wù)模式的存在，而在于其拓展并延伸了PaaS的內(nèi)涵，帶來了全棧融合云時代，實現(xiàn)了應(yīng)用生命周期的全棧自動化，打通了傳統(tǒng)企業(yè)通往云原生、DevOps、微服務(wù)和Serverless等新世界的隧道，而且打通的是一條極為寬敞光明的大道，而在過往，這些都是橫亙在企業(yè)通往數(shù)字化道路上的“珠峰”。通過開源容器云OpenShift，企業(yè)可快速構(gòu)建自己專屬的云原生PaaS平臺，同時，利用OpenShift強大的云原生技術(shù)集成創(chuàng)新能力，企業(yè)能簡單快速地打造具備全棧自動、彈性靈活、敏捷迭代、全域賦能的強大技術(shù)中臺，進(jìn)而重塑企業(yè)全新的數(shù)字經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施，最終助推企業(yè)邁向數(shù)字化時代。
鑒于OpenShift在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型道路上所展現(xiàn)出來的價值和意義，考慮到當(dāng)前市面上仍然缺乏一本從終端企業(yè)用戶的實踐經(jīng)驗出發(fā)，并通過實戰(zhàn)方式介紹基于OpenShift構(gòu)建云原生企業(yè)技術(shù)中臺的實踐書籍，我們決定編寫此書，希望能夠幫助企業(yè)用戶深入理解并掌握OpenShift容器云平臺的設(shè)計和架構(gòu)原理。通過云原生架構(gòu)的講解、應(yīng)用自動構(gòu)建部署的介紹，以及DevOps、Service Mesh、Serverless和Spark數(shù)據(jù)科學(xué)在OpenShift云原生PaaS平臺上的集成和應(yīng)用實踐，希望能夠幫助企業(yè)用戶快速構(gòu)建全域賦能數(shù)字化轉(zhuǎn)型的技術(shù)中臺。同時，也希望本書能夠為開源社區(qū)的技術(shù)普及和推廣貢獻(xiàn)微薄之力，為廣大技術(shù)愛好者提供實踐參考，為廣大處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的企業(yè)用戶提供實踐思路和前行者的經(jīng)驗。
未來已來，只是尚未流行！希望本書能與大家攜手前行，共迎未來！
讀者對象
負(fù)責(zé)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的CTO/CIO/CDO，或者信息技術(shù)總監(jiān)等
開源社區(qū)、開源云計算的貢獻(xiàn)者和愛好者
云原生技術(shù)愛好者、架構(gòu)師
PaaS平臺從業(yè)者、云計算愛好者
OpenShift實施部署工程師、運維工程師
DevOps或CI/CD實踐者
云原生應(yīng)用開發(fā)工程師、云原生應(yīng)用運維工程師
微服務(wù)、Serverless技術(shù)愛好者
云原生數(shù)據(jù)科學(xué)愛好者、大數(shù)據(jù)工程師
對云計算進(jìn)行研究實踐的科研院校學(xué)生或教師
本書特色
本書是一本專注于OpenShift企業(yè)用戶經(jīng)驗總結(jié)的著作，以實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型為最終目標(biāo)，深度講解并實踐基于OpenShift的云原生架構(gòu)，以云原生應(yīng)用的構(gòu)建部署、DevOps、Service Mesh、Serverless和Spark數(shù)據(jù)科學(xué)為核心內(nèi)容，基于OpenShift構(gòu)建企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型云原生技術(shù)中臺。通過閱讀本書，讀者就能以云原生方式，簡單輕松地集成當(dāng)前最主流的開源技術(shù)。
如何閱讀本書
本書是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代基于OpenShift構(gòu)建企業(yè)云原生技術(shù)中臺的匠心之作。作者基于多年在企業(yè)用戶中從事云計算和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實戰(zhàn)經(jīng)驗，從開源云原生PaaS平臺OpenShift的架構(gòu)設(shè)計和原理講起，深入介紹了OpenShift平臺的部署及運維實踐，并以實戰(zhàn)方式介紹云原生應(yīng)用的構(gòu)建編排和生命周期管理，同時介紹了DevOps、Service Mesh、Serverless和Spark數(shù)據(jù)科學(xué)在OpenShift平臺上的云原生實現(xiàn)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型所必需的技術(shù)中臺。
閱讀本書之前，讀者應(yīng)具備一定的云計算知識，并對企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的迫切需求和動機(jī)具有初步了解，對開源云計算及其相關(guān)運維工具，如Linux、OpenStack、Ansible等具有一定的了解，對DevOps、微服務(wù)、Serverless和Spark等技術(shù)具備概念性的了解。
全書分為8章，各章具體內(nèi)容如下。
第1章主要介紹了云原生PaaS平臺在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵作用，不僅講解了PaaS與云計算、微服務(wù)、DevOps、Serverless和云原生之間的關(guān)系，PaaS平臺如何賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，還對企業(yè)級云原生PaaS平臺OpenShift進(jìn)行了初步介紹。
第2章深入講解了OpenShift云原生PaaS平臺的架構(gòu)設(shè)計與原理。本章從OpenShift的總體架構(gòu)講起，詳細(xì)闡述了OpenShift內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、路由器、DNS、存儲卷、權(quán)限控制和服務(wù)目錄等功能組件的實現(xiàn)原理。
第3章系統(tǒng)講述了OpenShift集群的部署與運維實踐，主要介紹了OpenShift集群部署前的準(zhǔn)備工作和資源需求，同時介紹了如何針對開發(fā)測試環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境實現(xiàn)OpenShift集群的高可用部署，以及如何對OpenShift集群進(jìn)行運維管理。
第4章重點講解了基于OpenShift平臺的云原生應(yīng)用的自動構(gòu)建與部署，包括對基于OpenShift的云原生應(yīng)用自動構(gòu)建與部署的流程、方法，以及OpenShift應(yīng)用部署資源模板和應(yīng)用實踐。
第5章介紹了如何在OpenShift上實現(xiàn)云原生DevOps工具鏈，從DevOps發(fā)展背景和歷程講起，詳細(xì)介紹了持續(xù)集成工具Jenkins在OpenShift上的云原生實現(xiàn)， DevOps工具鏈GitLab、SonarQube和Nexus在OpenShift上的云原生實現(xiàn)及其與Jenkins的集成，并通過實戰(zhàn)方式介紹了如何實現(xiàn)JeeSite應(yīng)用的DevOps流水線。
第6章主要介紹了微服務(wù)架構(gòu)在OpenShift上的實踐，在介紹傳統(tǒng)微服務(wù)架構(gòu)和云原生微服務(wù)架構(gòu)基礎(chǔ)之上，以新一代微服務(wù)架構(gòu)Service Mesh為主旨，剖析了Istio在OpenShift上的實現(xiàn)，以及基于Istio的微服務(wù)應(yīng)用在OpenShift上的實踐，并對Istio的功能特性進(jìn)行了驗證測試。
第7章重點講解了Serverless架構(gòu)在OpenShift上的實踐，在詳細(xì)介紹了軟件架構(gòu)演變歷程的基礎(chǔ)之上，深入分析了Service Mesh與云原生、微服務(wù)、PaaS和FaaS之間的關(guān)系，同時對Serverless的現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，對Knative功能模塊進(jìn)行了深入分析，對Knative在OpenShift上的實現(xiàn)進(jìn)行了講解，同時在OpenShift上實現(xiàn)了基于Knative的Serverless應(yīng)用，并對Knative的功能特性進(jìn)行了驗證測試。
第8章重點介紹了以Spark為核心的數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用及其在OpenShift上的云原生實踐。詳細(xì)介紹了Spark計算框架及其與數(shù)據(jù)科學(xué)的關(guān)系，同時對Spark在Kubernetes上的實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。通過Radanalyticsio項目，詳細(xì)介紹了Spark集群在OpenShift上的實現(xiàn)過程，并基于云原生Spark集群，詳細(xì)介紹了自然語言和推薦引擎應(yīng)用案例在OpenShift上的實現(xiàn)過程。
勘誤和支持
在本書的寫作過程中，我們參考了很多OpenShift、Kubernetes和CNCF等官方社區(qū)的資料以及歷屆各種開源技術(shù)峰會的討論文檔與視頻，同時也參考了很多開源軟件的官方資料和技術(shù)專家的經(jīng)驗分享，我們誠懇希望能夠為OpenShift愛好者、云原生架構(gòu)愛好者，以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型從業(yè)者呈現(xiàn)一本理論基礎(chǔ)與應(yīng)用實踐相結(jié)合的參考書籍。但是由于技術(shù)變化很快，加之筆者水平有限，書中難免存在不恰當(dāng)和謬誤觀點，若讀者發(fā)現(xiàn)書中有任何不妥之處，懇請讀者朋友批評指正。另外，鑒于OpenShift版本的迭代更新，本書主要以當(dāng)前最為穩(wěn)定的OpenShift 3.11為主，并有部分OpenShift 4.2的功能介紹。讀者如果在閱讀過程中有任何問題和意見，懇請將其發(fā)送至郵箱yfc@hzbook.com，我們會認(rèn)真聽取大家的寶貴意見。我們將實時跟進(jìn)社區(qū)技術(shù)的發(fā)展變化，讀者可通過關(guān)注微信公眾號“OpenShift開源社區(qū)”獲取最新的技術(shù)文章或者進(jìn)行意見反饋。
致謝
本書的編寫歷時一年有余，在工作和生活極為繁忙的階段，我仍然堅持每日查閱資料和整理文章，其間得到了招商銀行很多同事和領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心，同時也得到了很多前IBM同事和領(lǐng)導(dǎo)的支持，在此一并謝過，正是你們的關(guān)心和支持，才使得我在繁忙的工作之余仍然懷著一顆敬畏之心進(jìn)行寫作。在本書的策劃和寫作期間，機(jī)械工業(yè)出版社華章分社的楊福川先生給予了極大的關(guān)心和幫助，在此感謝楊福川先生對本書的策劃以及羅詞亮、張錫鵬對全文的審閱校對，正是你們的辛勤付出才有了本書的順利問世。
另外，還要感謝我的妻子楊彩鳳女士在寫作期間對我的照顧與理解，在多少個深夜與凌晨，正是你的理解與支持，我才能全身心投入寫作中。在此也要感謝我的父母，感謝你們的默默養(yǎng)育和辛勤付出。
最后，感謝所有為本書的編寫提供了幫助、支持與鼓勵的朋友們。
山金孝
2020年2月于重慶