利用虚拟应用程序模式管理应用程序服务

虚拟应用程序模式捕捉多年的云应用程序服务管理经验

在 IBM® PureApplication™ System 环境中,虚拟应用程序模式是一个关键元素,使用户能够迅速建立和管理云应用程序基础架构;一个虚拟应用程序模式描述一个应用程序,并采用多种工具为该应用程序构建相应的基础架构,然后将该应用程序部署到这个基础架构。IBM PureApplication System 虚拟应用程序模式是在多年的应用程序-基础架构-部署经验和最佳实践中所捕获的精华。虚拟应用程序模式封装了多个中间件元素的优化解决方案,以管理特定类型的应用程序工作负载。在本文中,作者向您介绍虚拟应用程序模式,以及它们在生态系统中的位置,描述它们的组件和功能,并提供如何创建和使用虚拟应用程序模式的基础知识。

Bobby McChesney, 咨询软件工程师, IBM

http://www.ibm.com/developerworks/i/p-bmcchesney.jpgBobby McChesney 是 IBM Software Group 的一名咨询软件工程师,在 IBM 有 23 年的工作经验。他目前的工作重点是应用程序、集成中间件和 IBM Workload Deployer。



Joseph Bohn, 高级软件架构师, IBM

http://www.ibm.com/developerworks/i/p-jbohn.jpgJoseph Bohn 是 IBM 的一名高级软件架构师。他目前担任技术推广专家。在担任技术推广专家之前,他是 OSGi Alliance 规范和一些开源项目(包括 Apache Aries 和 Apache Geronimo)的 IBM 代表。在此之前,他曾在 IBM 内部的几个产品领域中工作,担任过架构师、设计师、团队领导和开发人员,他的工作涵盖各种 IBM 产品,包括 Integrated Solutions Console、Tivoli Presentation Services 以及多个 Tivoli 解决方案。



James Kochuba, 安全测试架构师, IBM

http://www.ibm.com/developerworks/i/p-jkochuba.jpgJames Kochuba 是 WebSphere 云共享服务架构师和可服务性的负责人,致力于 Workload Deployer 和 PureScale Application System。他之前在 IBM 曾担任 WebSphere Application Server 的安全测试架构师、AIM 高级支持团队,以及 WebSphere Application Server 支持团队。他是 IBM Platform as a Service 产品的共享服务(如,日志、监控和缓存服务)和服务(疑难解答)的技术负责人。Jim 利用他之前的客户和技术背景,帮助生产更优质的服务,以满足客户使用需求。



2012 年 6 月 04 日

IBM® PureSystems™ 产品家族的推出将云计算带到新的高度。以 IBM PureApplication System 和 IBM PureFlex™ System 的形式出现的 IBM PureSystems,是一个专家集成的云系统,它包括应用程序、服务、硬件,甚至专业知识(以最佳实践模式的形式交付),可以集成、部署和维护一个企业级的云环境。

IBM PureApplication System 架构支持用于交付云解决方案的三类中间件片段的模型,三个不同类型的工作负载,这些解决方案是系统的关键基础:

  • 通过工作负载平台服务使用 虚拟应用程序模式。虚拟应用程序表示应用程序组件、行为策略以及它们之间的链接的集合。使用这个以应用程序为中心的工作负载定义,IBM PureApplication System 会自动建立必要的基础架构和中间件资源,以便配置并持续管理这个虚拟应用程序。
  • 通过虚拟化中间件服务使用 虚拟系统模式。虚拟系统模式是针对一组给定的部署要求的一个重复拓扑的逻辑表示。例如:一个 WebSphere® Application Server Cluster 模式包含 IBM Deployment Manager、一个或多个自定义节点、IBM HTTP Server,以及将应用程序安装到拓扑的配置脚本。使用这种方法,明确定义了详细的中间件配置,IBM PureApplication System 将准确地提供在该虚拟系统模式中所定义的系统。
  • 通过虚拟基础架构服务使用 虚拟设备。一个虚拟设备代表一个服务器工作负载实例,一个虚拟机镜像文件包含一个预配置的操作系统环境,包括预安装在一个 Open Virtualization Format 镜像中的必要的中间件和应用程序元素,以及应用程序。

developerWorks 社区将提供可以解释这些元素的资源。本文介绍了这些关键组件之一,虚拟应用程序模式,以及它对 IT 专业人员有何影响。

概述

从根本上说,IBM PureApplication System 已集成了硬件和软件,结合了虚拟工作负载和可伸缩的基础架构。包括数据和运行时的中间件支持,以及简化和加快这些活动的部署和管理功能,使它们效率更高。

利用以应用程序为中心的设计构建虚拟应用程序模式。它们提供一个机制,在一个从底层中间件基础架构抽象出来的简化模型中代表中间件应用程序。这些模式是使用虚拟应用程序模式的各种类型来实现的,它们将多个中间件软件元素的功能集成到一个一致的专用解决方案中,让您可以将完整的并且往往是复杂的多个环境表示为单个可部署单元。

虚拟应用程序模式代表一种新的云部署模型,并且是在虚拟系统模式中所支持的传统拓扑模式的演变。从根本上说,与虚拟系统(拓扑)模式相比,虚拟应用程序模式将抽象水平提高了一个等级,并将重点放在应用程序上。这意味着,当您使用虚拟应用程序模式时,重点是应用程序,而不是应用程序基础架构。

虚拟应用程序模式封装了中间件的安装、配置和集成,以及运行在中间件之上的应用程序的安装和配置。这对于用户而言大部分是完全隐藏的。这意味着您对配置和集成的控制更少,但您也大幅减少了劳动力并增加了自由度和灵活性。您可以专注于应用程序及其组件的开发,并让 IBM PureApplication System 创建和管理为该应用程序提供服务的基础架构。

减少部署时间,增加一致性,培养敏捷性,这些都是预期在中间件应用环境探索基于云的方法时有可能获得的效益。IBM PureApplication System 解决方案克服这些问题,实现快速、可重复、高效的云中间件环境部署。

基于模式的方法是 IBM PureApplication System 的基础;它对于虚拟应用程序模式和虚拟系统模式是一致的。使用云设备,您可以构建和部署代表完全配置的应用环境的模式。当您准备好使用某个特定的应用环境时,您只需选择一个模式,并对其进行部署。IBM PureApplication System 自动化构成您的环境的多个虚拟机的部署、配置和整合,并在几分钟内交付完成的产品。


虚拟应用程序模式的元素和功能

IBM PureApplication System 附带了一组预构建的虚拟镜像、虚拟系统模式,以及可以立即部署的虚拟应用程序模式类型。然而,从这些镜像和模式类型创建自己的自定义模式,将进一步提高从这种方法中获得的价值。就这方面而言,IBM PureApplication System 为它所支持的两种模式模型提供了全面的定制技术。

在 IBM PureApplication System 中的虚拟应用程序功能,基于标准化的、以应用程序为中心的模式解决方案这个概念。使用标准模式,使云环境中的应用程序开发人员可以专注于应用程序及其要求,而不是中间件基础架构和部署它们所需要的、往往是复杂的中间件产品配置。

虚拟应用程序模式定义支持虚拟应用程序(包括 Web 应用程序、数据库、用户注册表等)所需的资源。这些模式是虚拟应用程序的部署单元。

例如,Web 应用程序的模式类型提供了常见的应用程序组件,如 Web 应用程序、企业应用程序、数据库、用户注册表。利用这些通用组件,您可以定义组件和策略之间的关系,指定应用程序的功能性和非功能性需求。然后,IBM PureApplication System 与 Web 应用程序模式类型所提供的功能配合解释这些应用程序组件、策略和链接,以构造和管理这个应用程序的解决方案。

图 1. 概述:虚拟应用程序模式到虚拟应用程序实例V
概述:虚拟应用程序模式到虚拟应用程序实例

模式类型和插件

虚拟应用程序模式的底层结构是模式类型。模式类型是不同类型的虚拟应用程序所需的解决方案特定资源和拓扑特定资源的容器。模式类型提供的共享服务也包括运行时服务,如缓存服务和弹性负载均衡。模式类型实际上是某特定类型的应用程序的各种功能的聚合。实际的解决方案特定的智能性是通过插件来实现的。一个插件可以参加多个模式类型;不过,一个插件永远只有一个主模式类型。

插件提供创建和管理真正的实体所必需的全部功能,将针对组件、链接、策略、服务和其他特性实现这些实体。插件首先提供您构建虚拟应用程序模式时在虚拟应用程序构建器中所看到的视觉元素。该插件还负责提供建立系统模型所必需的功能,该系统模型最终将被部署到云。插件提供必要的脚本,以提供和配置特定应用程序的元素。它所包括的逻辑可以联合必要的元素,发现配置的变化并对其作出反应,并提供动态处理以支持策略。

IBM PureApplication System 提供了许多实用工具,使该过程更容易,并编排与插件的交互,以提供支持应用程序所必需的功能。这在模式中都已被优化和自动化,使该模式的典型用户不需要了解中间件的各种复杂性,并可以将注意力集中在所需的应用程序行为上。

默认虚拟镜像

所有虚拟应用程序模式组件都利用一个默认虚拟镜像。 IBM PureApplication System 虚拟镜像目录中包含了默认虚拟镜像,以及与虚拟系统模式一起使用的其他虚拟镜像。然而,默认虚拟镜像是特殊的,因为它是不包含任何预安装的中间件,并且是所有虚拟应用程序部署都利用的一个公共虚拟镜像。

您可以在 Default Deploy Settings 中为每个虚拟机管理程序类型指定默认虚拟镜像。默认虚拟镜像可以定制,以满足企业的特定要求。它提供的功能环境,使虚拟应用程序模式可以部署、运行并接受设备的管理。该环境包含激活代码,在部署启动进程和虚拟应用程序管理的不同阶段中建立与设备的通信。该镜像还包含设备支持共享服务的所有模式(如负载均衡和缓存)所需的代码。

示例, Web Application 模式类型

在 IBM PureApplication System 中所提供的其中一种初始虚拟应用程序模式类型是针对典型联机事务处理 Web 应用程序创建的 Web Application 模式类型。为了演示,本文的其余部分将使用该示例来讨论在虚拟应用程序以及支持这些虚拟应用程序的模式类型中所涉及的概念。

Web Application 模式类型是一个 IBM PureApplication System 扩展,您可以使用它构建在线 Web 应用程序风格的虚拟应用程序。它提供了一套 Web 应用程序的典型组件,如 Java™ Enterprise Edition (Java EE)、DB2® 配置、数据库 JDBC 连接、轻量级目录访问协议 (LDAP) 用户注册表和 Java 消息。

Web Application 模式类型包括 WebSphere Application Server 的插件,以运行 Web 归档文件 (WAR)、企业归档文件 (WAR) 和企业捆绑归档应用程序,以及配置从 WebSphere Application Server 中托管的应用程序连接到现有资源(如,数据库、Web 服务、MQ、CICS®、IMS™ 或 LDAP 服务器)的插件 (OSGi EBA)。该模式还包括对动态缩放的服务器配置、负载均衡和缓存进行配置的策略。

Web Application 模式类型包括几个可部署就绪的示例应用程序模式,这样您就可以习惯虚拟应用程序模式及其行为。您可以在虚拟应用程序模式视图中找到这些示例。您可以在这同一个位置从头开始创建自己的自定义虚拟应用程序模式,也可以通过克隆所提供的示例进行创建。图 2 显示了虚拟应用程序模式视图。

图 2. 虚拟应用程序模式视图
虚拟应用程序模式视图

在此视图中,您可以看到 Web Application 模式类型所提供的三个示例虚拟应用程序。被选中的示例是 Secured Java EE Web 应用程序,您可以在右侧窗格中看到该示例的详细信息。在列表顶部的 DayTrader 模式并不是一个示例,而是一个自定义模式,它是通过克隆 Simple Java EE Web 应用程序所创建的,并在虚拟应用程序编辑器中进行了一些细微的修改。

当虚拟应用程序模式被选中时,您可以在详细信息面板中看到它的有关信息。如需编辑模式,您可以单击 Open 图标进入虚拟应用程序构建器,并编辑模式的组件、链接、策略和属性。

虚拟应用程序构建器

对虚拟应用程序模式类型的功能有所贡献的主要元素有三种 —组件、链接和策略。图 3 显示了在一个示例模式中的组件、链接和策略的屏幕截图。

图 3. 在一个示例模式中的组件、链接和策略
在一个示例模式中的组件、链接和策略

组件
组件代表了虚拟应用程序实例所需要的中间件功能。通常情况下,中间件应用程序包含基于 Web 的组件、数据库模式定义和用户注册表规范等构件。如果您将这些组件包括在虚拟应用程序模式中,在部署虚拟应用程序模式时,它会通知系统,这些功能的实例是必须创建的。

例如,您会在 Web Application 模式类型中找到的一些较常见组件:

  • 企业应用程序,如 WebSphere Application Server
  • Web 应用程序,如 WebSphere Application Server
  • 其他归档文件
  • 现有的 Web Service Provider Endpoint
  • 策略集
  • 一个 OSGi 应用程序,如 WebSphere Application Server
  • 外部 OSGi 捆绑存储库
  • 数据库,如 DB2
  • 现有数据库组件
  • 远程数据库组件
  • 现有 IMS 数据库
  • 用户注册表,如一个目录服务器
  • 消息服务
  • 一个 CICS 事务网关
  • 现有 IMS TMRA
  • 一个通用目标

链接
链接用于连接组件。链接代表组件之间的依赖关系或交互。例如,Web Application 模式类型中的某些组件,支持链接到其他模式类型中的组件,比如 IBM Database Patterns 类型中的 Database 组件。

链接有以下几个用途:

  • 确保链接的源和目标组件都得到正确配置,以支持连接。
  • 链接也确保网络和防火墙得到适当配置,以实现通信。
  • 最后,链接确保依赖关系被接受和支持,使组件可以适当地对依赖关系的改变或失败作出反应。

策略
一个策略代表在部署过程中如何配置一个中间件服务。例如,您可以向虚拟应用程序附加一个可选的服务质量 (QoS) 策略。两个虚拟应用程序可能包括完全相同的组件,但需要不同的策略,以实现不同的服务水平协议。

您可以通过将策略添加到应用程序来扩展应用程序的功能。例如,如果您希望 Web 应用程序具备高可用性,您可以在虚拟应用程序构建器中添加一个弹性策略,而 IBM PureApplication System 则创建应用程序和拓扑结构来实现这一要求。

适用于 Web Application 模式类型的一些常用策略:

  • 弹性策略
  • 路由策略
  • Java 虚拟机 (JVM) 策略
  • 日志策略

策略可能会影响被启动的虚拟机的数量。例如,如果您附加了一个弹性策略,多个应用服务器实例和一个负载均衡器被连接在一起,并且,可以选择连接一个用于共享会话的 IBM WebSphere eXtreme Scale 服务器。然后,通过启动组件并适当地配置它们来部署应用程序构件。


开发一个虚拟应用程序模式

比方说,在您组织的生产环境中有相当多的应用程序,并且还准备再部署更多的应用程序。IT 的典型流程是要弄清楚每个应用程序的硬件和软件要求,提交书面申请以获得它们,随后是建立、安装和配置硬件及软件的繁琐过程。

接下来的阶段是尝试设立监测和故障转移,以及日志的收集和监测方式。您可能会为每个应用程序编写自定义脚本,使下一次做同样的工作时可以更轻松,这最终导致建立一个巨大的、不同的硬件、软件、应用程序和脚本的集合。

假设您可以标准化应用程序的需求,并且为生产以及开发和测试环境中的应用程序数量的迅速增长预留了足够的空间储备 。这正是 IBM PureApplication System 派上用处的时候。

如果您部署和管理典型应用程序的方法中包括一些部署在 J2EE 应用服务器中的代码,以及一些在关系数据库中的数据,并且有一个快速简便的方法建立日志、监视、故障转移等,情况会怎么样呢?IBM PureApplication System 恰恰就是这样的解决方案。让我们描述一个典型的 Web Application 模式。您通常会在基于 Web Application 模式的虚拟应用程序中发现的构件包括:

  • J2EE Enterprise Archive (EAR) 或 J2EE Web Application Archive (WAR),用于在一个应用程序服务器中部署。
  • 用于创建数据库架构/表/行的脚本,以初始化数据库。
  • 用户和组的列表,作为一个 LDIF 文件(LDAP 数据交换格式)。

正如我们已经讨论过,Web 应用程序模式类型已经以一种易于消费、优化并充分集成的方式包括了所有这些组件。您可以使用虚拟应用程序构建器中的拖放式用户界面,很轻松地构建自己的模式。有了这样的系统虚拟应用程序模式,您可以快速设计一个虚拟应用程序,上传这些构件,指定与日志、监控、缩放方面有关的策略,并在您的私有云中部署该虚拟应用程序。

IBM PureApplication System 包含一个创建和编辑虚拟应用程序模式的简单方法:Virtual Application Builder。它是在 图 3 中所描述的虚拟应用程序元素之一。

该编辑器的使用非常简单。它的工作原理是这样的:您创建一个新的虚拟应用程序,拖放 Enterprise Application 组件和一个 Database 组件,并在 Virtual Application Builder 画布上将它们链接在一起。上传一个基于 JEE 的 EAR 或 WAR,该文件中包含您的代码构件和描述该代码所预期的表结构的数据库架构。由于这种模式使用的组件来自 Web Application 模式和 IBM Database Patterns 模式,IBM PureApplication System 将以优化的方式使用 Web Application 模式和 IBM Database Patterns 模式,从而充分利用这些组件中所包括的知识。

虚拟应用程序与虚拟系统相比,主要区别之一是,您既不需要决定也不需要知道在虚拟机管理程序上最终到底启动了多少个虚拟机,才构建了正在运行的系统。您可以将这个责任委托给 IBM PureApplication System,它查看组件、它们之间的链接,以及相关的策略,从而找出最适合的虚拟机数量,以及每个虚拟机上具体运行的程序。

利用一个虚拟应用程序,您只需在设计应用程序时指定治理策略,例如应用程序可扩展性方面的策略。您不必选择所需要的中间件组件以及每个组件的数量。

一旦部署完成,您的应用程序就接受自动管理,以实现高可用性,并遵守您针对运行时状态所指定的策略。您的应用程序视图通过一个完全集成的、优化的用户界面提供。再也不需要在不同的管理控制台之间来回切换,就可以管理和配置系统。


使用虚拟应用程序模式

您可能会问自己:“什么情况下适合使用 IBM PureApplication System 虚拟应用程序模式,而不是虚拟系统模式?”在本例中,让我们进一步明确这个问题,使它更有意义。

从本质上讲,虚拟应用程序模式类似于虚拟系统模式,它们都代表部署到云的虚拟化应用程序模型。当我们在云环境中提到模式时,我们指的是安装、配置和集成活动的封装,它使得在云中部署和管理环境更容易。无论您最终使用哪一种模式,在创建、部署和管理的整个生命周期中把可能很复杂的中间件基础架构环境或中间件应用程序视作单个原子单元,这都将使您受益。

让我们来看看云权衡连续性,以了解应用程序和系统模式部署之间的差异。(此外,我们使用 IWD,因为它是直接前趋技术,我们拥有使用它的大量数据和经验。)

图 4. 云权衡连续性
云权衡连续性
  • X 轴代表对结果环境的定制控制程度。控制程度从左至右降低。
  • 左边的 Y 轴代表总拥有成本 (TCO),沿着轴从下至上降低。
  • 右边的 Y 轴代表实现价值的时间,同样沿着轴从下至上降低。

当然,企业希望沿着 Y 轴上升,但有时,他们不愿意为了做到这一点而放弃太多的控制权(在 X 轴上向右侧移动)。

以该图所显示的内容作为一个参考点,开始更深入一点地思考基于两种模式的方法。

场景:使用虚拟系统模式

考虑一个准备部署到云中的非常简单的 Web 服务应用程序。如果您将要使用虚拟系统模式来实现,您可能会从使用 WebSphere Application Server Hypervisor Edition 镜像的部件开始布局拓扑。您可能会包括一个部署管理器、两个自定义节点和一个 Web 服务器。

建立拓扑后,您可以添加自定义脚本包来安装 Web 服务应用程序,然后配置应用程序所依赖的任何资源。希望部署虚拟系统模式的用户将访问它,提供配置的详细信息,如 WebSphere Server 单元名称、节点名称、虚拟资源分配和自定义脚本参数,然后再部署它。

一旦完成部署,用户就可以像平常一样访问该环境和中间件基础架构。这意味着他们可以运行管理脚本,访问由已部署的中间件软件所提供的管理控制台,以及他们通常要执行的任何其他配置操作。

相同的场景:使用虚拟应用程序模式

使用虚拟应用程序模式支持相同的 Web 服务应用程序,无论是从部署的角度来看,还是从管理的角度来看,这都会带来一个明显不同的体验。

在使用虚拟应用程序模式这种方法时,用户将从根据应用程序类型选择合适的虚拟应用程序模式类型开始。这可能是由 IBM 提供的模式类型,如 IBM Workload Deployer Pattern for Web Applications,也有可能是由用户通过设备中内置的可扩展性机制创建的一个模式类型。

选择合适的模式后,用户提供 Web 服务应用程序,通过策略定义应用程序的功能性和非功能性需求,然后再部署。

虚拟应用程序模式和 IBM PureApplication System 提供安装、配置和集成中间件基础架构和应用程序本身所必需的知识。一旦完成部署,用户可以通过由 PureApplication System 提供一个完全简化的视图管理所产生的应用程序环境。它在适合于应用程序的上下文中提供对环境的监测和日常管理。

这意味着,通常并没有管理控制台,用户只能修改环境的明确定义的方面。它是中间件应用程序的部署和管理思维的重大转变。

那么我应该如何决定?

要点是,当您使用虚拟系统模式部署软件时,在大多数情况下,您针对该特定类型的软件进行管理的相同方式来管理该环境;通常通过管理控制台进行。使用虚拟系统模式,您的重点不是改变操作或管理软件的方式;相反,您的重点主要集中在改进上述软件的交付。

利用虚拟应用程序模式,您从根本上改变了这些环境中的一切。您正在使用一个高度优化和自动化的解决办法。管理高可用性和对不断变化的条件作出动态反应,这些负担内置于模式类型解决方案中,所以您只需要指定您的业务水平要求。这种环境的管理和运营已完全集成在 IBM PureApplication System 用户界面中。一切都是集成的,并针对特定的应用程序类型进行高度专业化。

值得注意的一个要点是,IBM PureSystems 同时支持这两种模式,并且能够主动管理两种类型的模式。您应该根据所考虑的特定应用程序的要求和管理需求来决定。

对于每个应用程序而言,您需要决定倾向于虚拟系统模式的以中间件基础架构为中心的方法,还是喜欢虚拟应用程序模式的以应用程序为中心的方法。您的驱动因素可能是需要支持非常特殊的配置,它不容易融入一个现成的虚拟应用程序模式类型。在这种情况下,您可以选择创建自己的虚拟应用程序模式类型,或使用虚拟系统模式来创建您的应用程序所需要的准确拓扑,甚至可以复制您以前实施的物理环境。在其他情况下,您可以在已经提供的虚拟应用模式类型中找到一个非常适合您的应用程序的模式类型。

只要有可能,您应该设法利用虚拟应用程序模式的优化和便利,因为这将始终提供最低的总拥有成本和最短的实现价值时间。然而,您在某些场景中肯定需要非常详细的配置,并因此决定倾向于虚拟系统模式所提供的详细控制。

最重要的是要了解所有选项,并做出明智的决定。看看您的用例,了解可用于帮助您完成该用例的资源,最后决定您所希望的用户体验。

最后,同样重要的是,要注意 IBM PureApplication System 可以同时支持这些模型。您可以有一个虚拟应用程序、虚拟系统,甚至是虚拟设备的组合,它们都会被部署到同一个云资源池。IBM PureApplication System 内置的强大功能可以支持部署的这种多样性,让您可以为每个应用程序选择部署模型,以提供最适佳效果以及最高的投资回报率。


结束语

我们向您介绍了虚拟应用程序模式和它们在 IBM PureApplication System 生态系统中的位置(以及他们如何与虚拟系统模式和虚拟设备的比较);我们还介绍了虚拟应用程序模式的组件和功能,并提供如何创建和使用虚拟应用程序模式的基础知识。

如需进一步了解有关以模式为中心的云部署的体验,看看参考资料一节中的配套社区、论坛和文章。

参考资料

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获得产品和技术

  • 参阅 IBM SmartCloud Enterprise 的可用 产品镜像

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Zone=Cloud computing, WebSphere, Information Management, Java technology
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