Nefele介绍：云计算的流程监控协调系统

Nefele是可以在分布式环境中有效部署，扩展和监视流程的系统。

来自：沃尔夫冈·约翰 [v1] 2020年6月12日，星期五13:21:59 发布的论文。

无论是操作系统级别还是硬件级别的虚拟化，在云计算中都扮演着重要角色。它使分布式环境中的自动化更加容易，部署速度更快。

尽管虚拟化基础架构提供了一定程度的管理灵活性，但它们缺乏对分布式资源的实用抽象。在这样的环境中，开发人员仍然需要处理构建分布式软件系统的所有复杂问题。构建了不同的业务流程系统来提供该抽象。

但是，它们不能解决分布式系统固有的挑战，例如同步问题或故障恢复能力。

本文介绍了Nefele，它是一种分散的流程编排系统，可自动部署和管理集群中的各个流程，而不是容器/ VM。

Nefele的灵感来自于缓解远程执行的复杂性的单一系统映像（SSI）愿景，但它保持了虚拟化基础架构的灵活性和性能。

Nefele提供了一组用于构建云原生应用程序的API，使开发人员可以轻松地在云环境中构建，部署和扩展应用程序。我们已经在数据中心的集群上实现并部署了Nefele，并对其性能进行了评估。我们的评估表明，

Nefele可以在分布式环境中有效部署，扩展和监视流程，同时它整合了基本原语以构建分布式软件系统。Nefele提供了一组用于构建云原生应用程序的API，使开发人员可以轻松地在云环境中构建，部署和扩展应用程序。我们已经在数据中心的集群上实现并部署了Nefele，并对其性能进行了评估。我们的评估表明，Nefele可以在分布式环境中有效部署，扩展和监视流程，同时它整合了基本原语以构建分布式软件系统。Nefele提供了一组用于构建云原生应用程序的API，使开发人员可以轻松地在云环境中构建，部署和扩展应用程序。我们已经在数据中心的集群上实现并部署了Nefele，并对其性能进行了评估。我们的评估表明，Nefele可以在分布式环境中有效部署，扩展和监视流程，同时它整合了基本原语以构建分布式软件系统。

简介

对于多节点系统，可以向开发人员隐藏分布式的复杂性，使应用程序更易于开发、调试和操作。

构建分布式软件系统一直以来都是复杂的。在分布式系统中，进程运行在不同的网络计算机上，通过在网络上传递消息来传递它们的操作，而不需要任何全局时钟的概念。在这种环境中，有许多挑战，如保持同步、一致性、确保可用性、故障恢复能力和可跟踪性。在此环境中发生的事件可能不会按预期顺序出现，必须处理系统的部分故障，节点可能不同意系统的当前状态。许多在单个节点上运行良好的解决方案不再适用。

单一系统映像（SSI）概念自20世纪80年代中期以来已被许多项目实现，提供这种幻觉或抽象的非现代化硬件视图是其目标。然而，这些项目都没有获得大规模的主流采用，主要是由于单节点结构的低性能和缺乏可扩展性。为了提供完整的UNIX接口，对这些结构的仿真具有基本的限制，这些限制通常归结为不同节点之间的同步需求。此外，许多在单个节点上运行良好的技术在分布式环境中运行不好。例如，在单个节点中，多个进程之间的内存共享是有效的，但在分布式环境中是无效的[2]。

x86平台虚拟化技术的发展催生了云计算，在云计算中，用户根据服务模型租用一组分布式计算资源来部署其应用程序。虽然云平台提供了对分布式资源的简单且可伸缩的访问，但它们本身并不能解决上述分布式软件系统固有的挑战。为了缓解这些问题，云提供商提供了广泛的服务和产品，这些服务和产品被设计成在分布式环境中运行，并提供通常需要的功能，如日志、数据库、锁定[1]、监视和存储。然而，云应用程序的开发人员仍然必须精心设计应用程序，以处理由于底层系统的分布式性质而产生的许多复杂问题。

此外，这些项目中的许多在内核级实现了SSI特性，例如，作为一组补丁。这使得它很难跟上开源内核的快速发展。最后，为了满足不同应用程序的需求，SSI服务通常实现了最严格的一致性版本，例如分布式文件系统，即使大多数应用程序实际上并不需要它。必须选择最低的公分母来构建通用系统会严重影响性能。最后，SSI工作的一个好处是，一个规模通常不是全部。

Erlang/OTP[3]（开放电信平台）是构建分布式软件系统的成功途径。它是一种功能语言和运行时，用于构建分布式、容错和高可用系统。Erlang模型的核心是放置所有com-

多核机器有许多相同的问题。然而，在很大程度上，这个行业已经能够提供一个单一核心系统的假象，可以编程为一个单一的系统。

将计算放入强隔离的进程中，它们之间不共享数据，并且只通过异步消息传递进行交互。OTP通过一组支持库和设计原则扩展了基本的Erlang语言和运行时。

e、 例如，容器或vm，进程在其中运行。这些进程以主机到主机的方式相互通信，除非它们在同一执行环境中运行。执行环境中的进程可以使用操作系统（OS）服务，这些服务基本上不是默认分布的。为了简化开发分布式软件系统的任务，设计用于在分布式环境中操作的服务作为外部服务提供。通常，有多个这样的服务提供具有不同特征的相同功能，允许开发人员选择最适合任务的服务。

在本文中，我们扩展了在[4]中的工作，并介绍了一个能够在集群上执行和管理Linux进程的分布式进程编排系统Nefele。Nefele受到SSI减轻远程执行困难的愿景的启发，并采用了一些Erlang/OTP设计原则和机制来处理分布式软件系统。在Nefele中，除了虚拟化环境中的本地操作系统功能外，开发人员还配备了一组类似于SSI的功能和编程API。这些额外的功能通过为流程提供简单的编程接口来部署、执行、连接和监视其他流程，从而隐藏了分布式环境中流程部署和IPC的复杂性。然而，Nefele并没有试图隐藏应用程序在分布式环境中执行的事实，因此也没有限制开发人员在单个节点上使用当前可用（或有效）的功能。在Nefele中，进程是调度和执行的单元，也是消息传递的端点。与容器或虚拟机相比，工艺是一个增强单元，具有更高的灵活性和延展性。在Erlang中，应用程序内部的依赖关系和关系由应用程序本身定义，而不是使用外部部署图表和清单。

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（编辑：好传媒网）

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