Apache OpenWhisk架构概述

【摘要】Apache OpenWhisk是一个开源FaaS平台。现在，AWS Lambda是FaaS最流行的实现。 在开源组件的选择中，OpenWhisk是最好的选择。OpenWhisk是一个健壮的、可扩展的平台，支持数千并发触发器和调使用。这篇文章将探究OpenWhisk设计和架构，识别各种组件及其作使用，能帮助我们更好的理解分布式系统和serverless平台。

Apache OpenWhisk是一个由IBM和Adobe驱动的开源项目，它是一个健壮的FaaS平台，能部署在云或者数据中心内。相比其余serverless项目，OpenWhisk是一个健壮的、可扩展的平台，支持数千并发触发器和调使用。

你能用Bluemix托管版本的OpenWhisk或者在自己的开发机器上部署基于Vagrant的OpenWhisk环境。在本文中，我们将探究OpenWhisk的设计和架构，识别各种组件及其作使用。

要取得最佳的指南，建议在自己的机器上部署基于Vagrant的OpenWhisk环境。OpenWhisk的CLI，wsk应该配置本地的设置。

• 架构的快速回顾

Apache OpenWhisk旨在作为异步和松耦合的执行环境，能基于外部触发器运行功可以。开发人员编写独立的功可以，作为操作上传，完全独立于事件源。事件源通过必不可少的正确的参数集调使用操作。

一旦操作就位，开发人员即可以创立触发器。触发器是事件源显式调使用端点，事件源如：数据库、流解决引擎、文件系统和业务应使用程序等。一个操作独立于触发器，这意味着触发器可可以或者可可以没有任何操作绑定。当事件源触发一个触发器时，可可以不知道被调使用的操作。绑定到触发器的操作集只在运行时被发现和执行。

但是，开发人员如何用触发器绑定操作？这就出现了规则。规则作为触发器和操作之间的粘合，在触发器和操作之间创立松耦合的关联。该设计模式使得相同的操作能被不同的触发器调使用。

这种松耦合的架构使OpenWhisk成为可扩展、可靠和强大的无服务器平台。 执行的每个层都被设计成独立扩展。

操作、规则和触发器能通过REST端点创立和管理。 事件源调使用一个操作所需要做的就是调使用触发器的REST API。

下面是演示的工作流程，突出了创立和调使用代码的简单而强大的机制：

$ cat > hello.js << EOF

• OpenWhisk的构建板块

现在来看看OpenWhisk的核心组件。

下图描绘了OpenWhisk的架构。 从Nginx到Kafka到Docker，这个serverless平台用多种技术。

通过访问Vagrant Box，用SSH去检查运行的Docker容器和拉取的图像：

$ docker ps --format "{{.Names}} - {{.Image}}"

前两个容器代表最近被调使用的操作，而其余容器则直接映射到核心组件。下面让我们理解每个组件的作使用。

• Nginx

这个开源Web服务器暴露HTTP（S）端点给用户端。它主要使用做API的反向代理商以及终止SSL连接。每个进入OpenWhisk基础架构的请求，包括那些源自wsk CLI的请求，都通过该层。因为它是完全无状态的，所以Nginx层能轻松扩展。

• 控制器

在通过反向代理商的请求之后，会触发控制器，该控制器充任系统的守门员。在Scala中，该组件负责OpenWhisk API的实际实现。在将控件交给下一个组件之前，它会执行每个请求的身份验证和受权。控制器被认为是系统的协调者，它将决定请求最终采取的路径。

• CouchDB

系统的状态在CouchDB（一个开源JSON数据存储）中进行维护和管理。凭证、元数据、命名空间以及操作、触发器和规则的定义存储在CouchDB中。控制器根据存储在此数据库中的凭证识别凭证。

能通过访问http://192.168.33.13:5984/_utils/（链接仅在开发者机器上用）从浏览器访问数据库。

查看创立的初始的操作、触发器和规则集http://192.168.33.13:5984/_uti … hisks：

helloAction的源代码也保留在CouchDB中，包括操作的定义、默认参数和所分配的资源配额：

OpenWhisk中的每次调使用都会导致一个激活，它包含Action的输出。 例如，以下命令异步调使用helloAction导致新的激活ID：

$ wsk -i action invoke helloAction

如下是存储在CouchDB中的输出。

• Consul

OpenWhisk、Kubernetes和Swarm这样的现代分布式计算平台依靠分布式键/值存储进行状态管理。 OpenWhisk用Consul作为系统每个组件可访问的单一数据源。 同时，consul还提供服务发现功可以，使控制器发现调使用操作的实体。 这些实体被称为调使用者（Invokers），它们直接负责执行代码。 Consul拥有可使用的调使用者及其健康状况清单。

Consul支持注册者Registrator，注册者能观看新的Docker容器，并检查他们，决定他们提供的服务。 当Docker引擎创立一个新的容器时，注册者会收到被推入Consul的事件。

当Controller需要将操作委派给调使用者时，它会在Consul列表中查找合适的候选人。

Consul的UIhttp://192.168.33.13:8500/ui/#/dc1/services：

查看可使用的调使用者：http://192.168.33.13:8500/ui/#/dc1/kv/invokers/

• Kafka

Apache Kafka通常使用于构建实时数据管道和流应使用程序。它支持需要可靠、高速数据摄取的生产工作负载。 OpenWhisk利使用Kafka连接控制器和调使用者。

kafka缓存由控制器发送的消息，而后再将它们传递给上节的Consul的调使用者。当kafka确认消息被传递时，控制器立即可使用激活ID进行响应。这种无状态架构使OpenWhisk具备高度可扩展性。

Apache ZooKeeper维护和管理Kafka集群。 Zookeeper的主要工作是跟踪Kafka群集中存在的节点的状态，并跟踪主题、消息和配额。

• 调使用者（Invoker）

调使用者用Scala实现，调使用者是解决执行过程的最后阶段。基于运行时的要求和配额分配，会自动创立一个新的Docker容器，作为所选操作的执行单位。 调使用者从CouchDB复制源代码，并将其注入Docker容器。一旦执行完成，它将激活的结果存储在CouchDB中，以便将来检索。 调使用者决定重新用现有的“热”容器，或者启动一个暂停的“暖”容器，或者启动一个新的“冷”容器进行新的调使用。它会查询Conusl的容器状态以进行适合的调使用。

可可以有多个调使用者取决于平台的负载和利使用率。

根据元数据，调使用者会选择要用的容器图像。以下是调使用helloAction的两个容器。

$ docker ps --format "{{.Names}} - {{.Image}}"| grep "JsContainer"

• Docker

Apache OpenWhisk建立在少量开源技术基础上，Docker起着非常重要的作使用。 几乎所有的OpenWhisk组件都打包和部署为容器。 从Nginx到kafka到consul，平台运行都是容器。能通过Docker hub查询OpenWhisk镜像列表。

• 即将到来：API网关

尽管没有完全集成，OpenWhisk也有一个内置的API网关负责暴露操为HTTP端点。 基于Openresty的Nginx，此项目是由Adobe维护的开源项目。 目前这种可以力是可使用的试验功可以，以下命令显示了可可以的选项：

$ wsk -i api-experimental

• 总结

OpenWhisk是一个吸引人的项目去理解分布式系统和serverless平台。 感谢IBM和Adobe捐赠到Apache基金会，鼓励社区参加。 最近，虽然许多开源serverless平台如雨后春笋般涌现，而OpenWhisk以健壮的架构和设计的脱颖而出。

在开源组件的选择中，OpenWhisk是最好的选择，贡献总体成功的平台。 希望看到在未来几个月添加采使用OpenWhisk。 并关注整合OpenWhisk与流行的数据库、存储引擎和API网关。