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一年一度的 “雙11” 大促中，交易額每年都在刷新，承接這些交易商品的快遞包裹的數(shù)量也在成倍增長。這些快速的增長對(duì)物流系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，讓物流管理更加敏捷來應(yīng)對(duì) “雙11” 成為了必須解決的問題。

申通是目前國內(nèi)最大的物流公司之一，為了解決 “雙11” 的技術(shù)挑戰(zhàn)，申通在物流場景引入 IOT、大數(shù)據(jù)和 AI 等先進(jìn)和創(chuàng)建的技術(shù)手段，通過不斷的技術(shù)快速迭代，使得物流資源得到有效的配置，推動(dòng)了物流行業(yè)的發(fā)展。

快速的技術(shù)迭代帶來了對(duì) IT 基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)，申通近年來全面將傳統(tǒng)應(yīng)用切換使用云原生架構(gòu)，通過云原生架構(gòu)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的快速迭代、穩(wěn)定的高可用、資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮容來支撐起快速的技術(shù)創(chuàng)新。

上云前，申通使用線下機(jī)房作為計(jì)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，一到雙11 資源需求就膨脹，大促之后則閑置浪費(fèi)；上云和云原生化后，幾乎全部的資源都是按量購買，使用云原生技術(shù)快速擴(kuò)縮容，雙11 前快速擴(kuò)容，雙11 釋放，真正做到了開箱即用，不產(chǎn)生一天浪費(fèi)。與去年雙11 當(dāng)天相比，今年 11 月 1 到 3 日，在業(yè)務(wù)量大幅提升的情況下，IT 投入反而降低了 30%。上云的成效顯著。?

動(dòng)態(tài)黑色音符

申通云原生化架構(gòu)的背景

目前申通正在把業(yè)務(wù)從 IDC 機(jī)房往云上搬遷，核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)目前已經(jīng)在云上完成流量承接。原有 IDC 系統(tǒng)幫助申通早期業(yè)務(wù)快速發(fā)展，但也暴露了不少問題，傳統(tǒng) IOE 架構(gòu)，各系統(tǒng)架構(gòu)的不規(guī)范，穩(wěn)定性，研發(fā)效率等都限制了業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

隨著云計(jì)算在國內(nèi)的越發(fā)成熟，更多的企業(yè)在把自己核心系統(tǒng)往云上搬，享受云計(jì)算帶來的技術(shù)紅利。在跟阿里云多次技術(shù)交流之后最終確定阿里云為唯一合作伙伴，為申通提供穩(wěn)定的計(jì)算、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

采用云原生應(yīng)用架構(gòu)的訴求/驅(qū)動(dòng)力

快遞公司是非常典型的云邊一體架構(gòu)，實(shí)操環(huán)節(jié)很重。大量的業(yè)務(wù)邏輯下沉到邊緣，所以申通在上云改造過程中，也在嘗試做云邊一體化的架構(gòu)升級(jí)。通過云邊一體，可以讓開發(fā)在同一個(gè)平臺(tái)上面完成云上業(yè)務(wù)及邊緣側(cè)的業(yè)務(wù)開發(fā)。同時(shí)快遞公司還有典型的大數(shù)據(jù)處理場景，全網(wǎng)每天會(huì)新增幾億條掃描數(shù)據(jù)，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求非常高。

之前使用線下機(jī)房作為計(jì)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)的方式，使申通在業(yè)務(wù)增長過程中遇到了一些瓶頸，比如軟件交付周期過長、大促保障對(duì)資源的要求、系統(tǒng)穩(wěn)定性挑戰(zhàn)等等。而云原生技術(shù)就是來解決傳統(tǒng)應(yīng)用升級(jí)緩慢、架構(gòu)臃腫、不能快速迭代等方面的問題。正是看中了云原生技術(shù)能夠給我們帶來的價(jià)值才驅(qū)使我們轉(zhuǎn)為使用公有云作為主要計(jì)算資源。

站在企業(yè)的角度來看，在這樣一個(gè)快速多變的時(shí)代，云原生給我們帶來的價(jià)值也正是企業(yè)最需要的：

唯快不破。這里的“快”有兩層含義，一是業(yè)務(wù)應(yīng)用快速上線，通過云原生技術(shù)可以做到快速上線部署；二是在業(yè)務(wù)爆發(fā)式增長的時(shí)候，對(duì)資源的需求要做到開箱即用。
穩(wěn)中求變。業(yè)務(wù)穩(wěn)定性永遠(yuǎn)是第一位。通過監(jiān)控埋點(diǎn)，業(yè)務(wù)日志收集，鏈路監(jiān)控等手段保證了在快速迭代過程中業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
節(jié)省資源。通過對(duì)計(jì)算資源的水位監(jiān)測，結(jié)合業(yè)務(wù)的峰值情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)資源利用率偏低采用降配規(guī)格及數(shù)量，降低整個(gè)資源的費(fèi)用。相比于一次性投入租建機(jī)房及相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用，使用公有云成本投入更低。
開拓創(chuàng)新。采用微服務(wù)架構(gòu)，將之前臃腫的架構(gòu)進(jìn)行合理拆分，再結(jié)合容器編排的能力做到持續(xù)交付。讓企業(yè)成功轉(zhuǎn)型成為一家 DevOps 驅(qū)動(dòng)的公司。

動(dòng)態(tài)黑色音符

申通云原生架構(gòu)歷程

1. 云原生化技術(shù)改造

原架構(gòu)是基于 Vmware+Oracle 數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)，通過上阿里云全面轉(zhuǎn)型基于 Kubernetes 的云原生架構(gòu)體系。應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)重構(gòu)主要分兩部分：

1）程序代碼改造升級(jí)

應(yīng)用容器化

跟虛擬機(jī)比起來，容器能同時(shí)提供效率和速度的提升，讓其更適合微服務(wù)場景。所以我們引入容器技術(shù)。通過應(yīng)用容器化解決了環(huán)境不一致的問題，保證應(yīng)用在開發(fā)、測試、生產(chǎn)環(huán)境的一致性。

微服務(wù)改造

原先很多業(yè)務(wù)是基于 Oracle 的存儲(chǔ)過程及觸發(fā)器完成的，系統(tǒng)之間的服務(wù)依賴也是走的數(shù)據(jù)庫 OGG 同步完成。帶來的問題就是系統(tǒng)非常難維護(hù)，也非常不穩(wěn)定。通過引入 Kubernetes 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)來做微服務(wù)方案，按業(yè)務(wù)域進(jìn)行拆分，讓整個(gè)系統(tǒng)更易于維護(hù)。

2）引入云原生數(shù)據(jù)庫方案

通過引入 OLTP 跟 OLAP 型數(shù)據(jù)庫，將在線數(shù)據(jù)與離線分析邏輯拆到兩種數(shù)據(jù)庫中，取代之前完全依賴 Oracle。特別是在處理歷史數(shù)據(jù)查詢場景下解決了 Oracle 支持不了的業(yè)務(wù)需求。

2. 云原生技術(shù)框架設(shè)計(jì)

整體架構(gòu)

架構(gòu)闡述：

基礎(chǔ)設(shè)施

全部的計(jì)算資源取自阿里云的神龍裸金屬服務(wù)器，Kubernetes 搭配神龍服務(wù)器能夠獲得更佳性能及更合理的資源利用率，云上資源可以按量付費(fèi)，特別適合大促場景，大促結(jié)束之后資源使用完釋放。相比于線下自建機(jī)房和常備機(jī)器，云上資源操作更方便，管理成本也更低。

流量接入?

共有 2 套流量接入，一套是面向公網(wǎng)請(qǐng)求，另外一套是服務(wù)內(nèi)部調(diào)用。域名解析采用云 DNS 及 PrivateZone。借助 Kubernetes 的 Ingress 能力來做統(tǒng)一的域名轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以節(jié)省公網(wǎng) SLB 的數(shù)量便于運(yùn)維管理。

3. 平臺(tái)選擇

整體的云原生 PaaS 平臺(tái)基于阿里云容器服務(wù) Kubernetes 版（ACK）打造：

平臺(tái)特點(diǎn)：

測試、集成、預(yù)發(fā)、生產(chǎn)統(tǒng)一環(huán)境，打通 DevOps 閉環(huán)
天生資源隔離，機(jī)器資源利用率高
流量接入可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理 ?
集成了日志、鏈路診斷、Metrics 平臺(tái)
統(tǒng)一 APIServer 接口和擴(kuò)展，天生支持多云跟混合云部署

4. 應(yīng)用服務(wù)層設(shè)計(jì)

每個(gè)應(yīng)用都在 Kubernetes 上面創(chuàng)建單獨(dú)的一個(gè) NameSpace，應(yīng)用跟應(yīng)用之間是資源隔離。通過定義各個(gè)應(yīng)用的配置 Yaml 模板，當(dāng)應(yīng)用在部署的時(shí)候直接編輯其中的鏡像版本即可快速完成版本升級(jí)，當(dāng)需要回滾的時(shí)候直接在本地啟動(dòng)歷史版本的鏡像快速回滾。

5. 運(yùn)維管理

線上 Kubernetes 集群都是采用了阿里云托管版容器服務(wù)，免去了運(yùn)維 Master 節(jié)點(diǎn)的工作，只需要制定 Worker 節(jié)點(diǎn)上線及下線流程即可。同時(shí)上面跑的業(yè)務(wù)系統(tǒng)均通過我們的 PaaS 平臺(tái)完成業(yè)務(wù)日志搜索，按照業(yè)務(wù)需求投交擴(kuò)容任務(wù)，系統(tǒng)自動(dòng)完成擴(kuò)容操作。降低了直接操作 Kubernetes 集群帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

動(dòng)態(tài)黑色音符

申通云原生應(yīng)用服務(wù)特點(diǎn)

1. API 接口

我們的應(yīng)用場景主要有 2 塊：

封裝 Kubernetes 管控 API

包括創(chuàng)建 StatefulSet、修改資源屬性、創(chuàng)建 Service 資源等等，通過封裝這些管控 API 方便通過一站式的 PaaS 平臺(tái)來管理在線應(yīng)用。

云原生業(yè)務(wù)系統(tǒng)

我們?cè)粕系臉I(yè)務(wù)系統(tǒng)封裝了各類云資源的 API，比如：封裝 SLS 的 API、將在線數(shù)據(jù)寫入 SLS 再跟 Maxcompute 或 Flink 集成。封裝 OSS 的 API，方便在應(yīng)用程序中將文件上傳。

2. 應(yīng)用和數(shù)據(jù)遷移

我們?cè)粕系臉I(yè)務(wù)系統(tǒng)及業(yè)務(wù)中間件都是通過鏡像的方式部署，應(yīng)用的服務(wù)通過 Service 發(fā)現(xiàn)，全部在線應(yīng)用對(duì)應(yīng)的 Pod 及 Service 配置均保存 PaaS 平臺(tái)里面，每個(gè)應(yīng)用歷史版本對(duì)應(yīng)的鏡像版本都保存到系統(tǒng)中，可以基于這份配置快速構(gòu)建一套業(yè)務(wù)生產(chǎn)環(huán)境。

數(shù)據(jù)遷移示意圖:

通過 DTS 工具將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)從 IDC 存儲(chǔ)及增量遷移到云上。在線數(shù)據(jù)穩(wěn)定地存儲(chǔ)在云原生的數(shù)據(jù)庫上面，如 OLTP 類型的 RDS、PolarDB 支撐高并發(fā)的實(shí)時(shí)處理，OLAP 類型的 ADB 支持海量數(shù)據(jù)分析。同時(shí)對(duì)于小文件存儲(chǔ)保存在 OSS 上面。引入 NAS 做共享存儲(chǔ)介質(zhì)，通過 Volume 直接掛載到神龍節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)共享。

3. 服務(wù)集成

以云原生 PaaS 示意:

服務(wù)集成闡述

持續(xù)集成通過 Git 做版本控制，利用云效的持續(xù)集成功能實(shí)現(xiàn)了云原生應(yīng)用的構(gòu)建、編譯及鏡像上傳，全部的業(yè)務(wù)鏡像均保存在云端的鏡像服務(wù)倉庫。底層是 Kubernetes 集群作為整個(gè)業(yè)務(wù)的計(jì)算資源。其他集成的服務(wù)包括：

日志服務(wù)，通過集成日志服務(wù)方便研發(fā)人員方便定位業(yè)務(wù)及異常日志。
云監(jiān)控，通過集成監(jiān)控能力，方便運(yùn)維研發(fā)人員快速發(fā)現(xiàn)故障。
服務(wù)接入，通過集成統(tǒng)一的接入，整個(gè)應(yīng)用流量可做到精細(xì)化管理。
彈性伸縮，借助 ESS 的能力對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)編排，結(jié)合業(yè)務(wù)高低峰值做到資源利用率最大化。

4. 服務(wù)高可用

ACK 集群多層級(jí)高可用示意圖

架構(gòu)說明：

支持多可用區(qū)部署架構(gòu)，由用戶自定義分配比例
容器集群內(nèi)故障遷移
AZ 故障整體容器遷移

Kubernetes集群通過控制應(yīng)用的副本數(shù)來保證集群的高可用。當(dāng)某個(gè) Pod 節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)當(dāng)機(jī)故障時(shí)，通過副本數(shù)的保持可以快速在其他 worker 節(jié)點(diǎn)上再啟新的 Pod。

5. 監(jiān)控

主動(dòng)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)故障，通過引入監(jiān)控體系主動(dòng)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)問題，快速解決故障。

監(jiān)控采集示意圖

在同一個(gè) POD 里面部署了兩個(gè)容器：一個(gè)是業(yè)務(wù)容器；一個(gè)是 Logtail 容器。應(yīng)用只需要按照運(yùn)維定的目錄將業(yè)務(wù)日志打進(jìn)去，即可完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集。

動(dòng)態(tài)黑色音符

技術(shù)/應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新點(diǎn)

1. 從虛擬機(jī)到 Kubernetes

相比于通過虛擬機(jī)來運(yùn)維應(yīng)用，Kubernetes 可以將各類資源定義成描述文件，整個(gè)應(yīng)用環(huán)境通過容器的方式統(tǒng)一，避免環(huán)境不一致的風(fēng)險(xiǎn)。通過修改副本數(shù)即可輕松完成應(yīng)用容器的擴(kuò)縮容操作。

2. 基于 Terway 讓 Pod 和?ECS 網(wǎng)絡(luò)處于同等地位

優(yōu)勢：

不依賴 VPC 路由表，就能打通網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)規(guī)模不受路由表 Quota 限制
不需要額外為 Pod 規(guī)劃 Overlay 的網(wǎng)段
混合云專線打通也無需額外配置路由
可以直接將 POD 掛到 SLB 后端
性能高，相比于社區(qū)的 Flannel 提升至少 20%

3. 定義三套接入環(huán)境及三套業(yè)務(wù)環(huán)境

架構(gòu)示意圖

1）三套接入環(huán)境

公網(wǎng)接入：適合于跟外部客戶對(duì)接，通過統(tǒng)一的證書卸載，收斂公網(wǎng) IP
辦公網(wǎng)接入：適合于有敏感接口的對(duì)接，只允許指定源 IP 的請(qǐng)求，通過網(wǎng)絡(luò) ACL 讓整個(gè)應(yīng)用訪問更安全。
內(nèi)網(wǎng)接入：適合于業(yè)務(wù)之間及混合云架構(gòu)下 IDC 的業(yè)務(wù)調(diào)用云上應(yīng)用，內(nèi)部調(diào)用性能更高也更安全。

2）三套業(yè)務(wù)環(huán)境

測試環(huán)境：全部的云資源都是給測試環(huán)境使用，可以采用低配資源來滿足功能回歸測試。
預(yù)發(fā)環(huán)境：準(zhǔn)上線環(huán)境，連接生產(chǎn)環(huán)境的資源進(jìn)行發(fā)布前最后一次功能驗(yàn)證。
生產(chǎn)環(huán)境：實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，接收真實(shí)流量處理業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

動(dòng)態(tài)黑色音符

應(yīng)用效益

1. 成本方面

使用公有云作為計(jì)算平臺(tái)，可以讓企業(yè)不必因?yàn)闃I(yè)務(wù)突發(fā)增長的需求，而一次性投入大量資金成本用于采購服務(wù)器及擴(kuò)充機(jī)柜。在公共云上可以做到隨用隨付，對(duì)于一些創(chuàng)新業(yè)務(wù)想做技術(shù)調(diào)研是非常方便。用完即銷毀，按量付費(fèi)。另外云產(chǎn)品都是免運(yùn)維自行托管在云端，可以節(jié)省人工運(yùn)維成本，讓企業(yè)更專注于做核心業(yè)務(wù)。

2. 穩(wěn)定性方面

云上產(chǎn)品都是提供至少 5 個(gè) 9 以上的 SLA 服務(wù)，而自建的話穩(wěn)定性差不少。另外有些開源的軟件可能還存在部分功能上的 bug 影響了業(yè)務(wù)。另外在數(shù)據(jù)安全方面云上數(shù)據(jù)可以做到異地備份，阿里云數(shù)據(jù)類產(chǎn)品的歸檔高可靠、低成本、安全性、存儲(chǔ)無限等特點(diǎn)，讓企業(yè)數(shù)據(jù)更安全。

3. 效率方面

借助跟云產(chǎn)品的深度集成，方便研發(fā)一站式完成研發(fā)、運(yùn)維工作。從業(yè)務(wù)需求立項(xiàng)到拉分支開發(fā)，再到測試環(huán)境功能回歸驗(yàn)證，再部署到預(yù)發(fā)驗(yàn)證及最后上線，整個(gè)持續(xù)集成可以做到分鐘級(jí)。排查問題方面，研發(fā)直接選擇所負(fù)責(zé)的應(yīng)用通過集成的 SLS 日志控制臺(tái)快速檢索程序的異常日志，定位問題。免去了登錄機(jī)器查日志的麻煩。

賦能業(yè)務(wù)：

4. 賦能業(yè)務(wù)

云上組件有 300 多種，涵蓋了計(jì)算、AI、大數(shù)據(jù)、IOT 等等諸多領(lǐng)域，這樣可以節(jié)省業(yè)務(wù)創(chuàng)新帶來的技術(shù)成本。

動(dòng)態(tài)黑色音符

總結(jié)和后續(xù)展望

目前申通已經(jīng)使用云原生技術(shù)快速的將基礎(chǔ)設(shè)施遷移到云上，使用云原生技術(shù)解決了雙十一成本預(yù)算問題，服務(wù)監(jiān)控問題，服務(wù)接入和負(fù)載均衡等問題，讓雙11 的快遞高峰能夠更低成本、更穩(wěn)的方式應(yīng)對(duì)。

對(duì)于類似于申通這樣的傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和上云來說，使用云原生技術(shù)內(nèi)置的彈性、監(jiān)控、負(fù)載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)等能力，可以大幅降低企業(yè)研發(fā)和運(yùn)維人員的遷云的成本，讓企業(yè)的研發(fā)和運(yùn)維人員只需要關(guān)心業(yè)務(wù)研發(fā)和遷移，而無需管理大量的基礎(chǔ)設(shè)施遷移成本。可以說是企業(yè)上云的最佳路徑。

將來申通還在持續(xù)的利用最新的云原生技術(shù)繼續(xù)優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，下一步將會(huì)結(jié)合云原生技術(shù)進(jìn)一步的降低成本和提升業(yè)務(wù)穩(wěn)定性：

1. 實(shí)時(shí)的彈性調(diào)度

申通的快遞業(yè)務(wù)是非常典型周期性業(yè)務(wù)，使用云原生技術(shù)的實(shí)時(shí)的彈性調(diào)度能力可以讓每天的業(yè)務(wù)高低峰都能自動(dòng)彈性伸縮。可能再節(jié)省一大筆的資源成本。

2.?智能運(yùn)維和安全生產(chǎn)

結(jié)合云原生的細(xì)粒度的監(jiān)控能力，結(jié)合 AIOPS 技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的指標(biāo)做到自動(dòng)分析診斷，從而讓異常事件做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

3. 服務(wù)網(wǎng)格

引入服務(wù)網(wǎng)格來優(yōu)化目前的微服務(wù)架構(gòu)，統(tǒng)一微服務(wù)調(diào)用的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)全鏈路追蹤和監(jiān)控，提升研發(fā)和運(yùn)維的效率。

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申通快遞雙11云原生應(yīng)用實(shí)踐

采用云原生應(yīng)用架構(gòu)的訴求/驅(qū)動(dòng)力

1. 云原生化技術(shù)改造

1）程序代碼改造升級(jí)

2）引入云原生數(shù)據(jù)庫方案

2. 云原生技術(shù)框架設(shè)計(jì)

3. 平臺(tái)選擇

4. 應(yīng)用服務(wù)層設(shè)計(jì)

5. 運(yùn)維管理

1. API 接口

2. 應(yīng)用和數(shù)據(jù)遷移

3. 服務(wù)集成

服務(wù)集成闡述

4. 服務(wù)高可用

5. 監(jiān)控

1. 從虛擬機(jī)到 Kubernetes

2. 基于 Terway 讓 Pod 和?ECS 網(wǎng)絡(luò)處于同等地位

3. 定義三套接入環(huán)境及三套業(yè)務(wù)環(huán)境

1）三套接入環(huán)境

2）三套業(yè)務(wù)環(huán)境

1. 成本方面

2. 穩(wěn)定性方面

3. 效率方面

4. 賦能業(yè)務(wù)

1. 實(shí)時(shí)的彈性調(diào)度

2.?智能運(yùn)維和安全生產(chǎn)

3. 服務(wù)網(wǎng)格