アプリケーションとの統合による技術力の強化 --- UCloud TIC カンファレンス テクノロジー セッション

[原文記事：51CTO.com] 中国の中立的クラウドコンピューティングサービスプロバイダーであるUCloud（以下、UCloud）は最近、「中立的なセキュリティ、産業の強化」をテーマに、北京でUCloudユーザーカンファレンスとThink in Cloud北京ステーションを開催しました。インダストリアルインターネットの徹底的な発展に直面して、UCloud は「ユーザーと競合しないクラウド」であることを重視し、7 つの主要業界向けにカスタマイズされた業界ソリューションを開始しました。大ヒット製品をリリースし、クラウドコンピューティングの基盤となるハードパワーを確立するためにグローバルなインフラストラクチャを展開しました。クラウドコンピューティングの差別化されたコア機能を開放し、「+U パートナー プログラム」を初めて発表しました。 5Gや産業用インターネットの分野のパートナーと協力し、クラウドコンピューティングを基礎として業界を強化する新しいエコシステムを共同で構築しました。

午後の技術セッションでは、UCloud 独自の技術、製品、業界の蓄積に焦点を当て、産業インターネットの下でクラウドに移行する企業の問題点と組み合わせ、「クラウド効率化方法論」と「分散型クラウドコンピューティングの実践」という 2 つの主要テーマを取り上げ、皆様に技術と実用アプリケーションの融合の饗宴を提供しました。

クラウド効率化手法に関する特別セッション

「クラウド効率化方法論」に関する技術セッションでは、UCloud 研究所長の Ye Lideng、UCloud テクニカル ディレクターの Meng Xiaojing、UCloud 製品ディレクターの Zhang Xiaokang、UCloud シニア R&D エンジニアの Qi Liang が、「UK8S に基づくワンストップ クラウド Kubernetes サービスの構築」、「StepFlow を使用して迅速かつ視覚的に新しいビジネスを構築する」、「サーバーレスに基づくデータ レイク分析エンジンの USQL 実践」、「クラウド ホストの最適化されたインスタンスとユーザー価値の同時作成」と題した素晴らしい講演を行いました。

UK8S をベースにしたワンストップ クラウド Kubernetes サービスの構築

Kubernetes という単語はギリシャ語に由来し、操舵手または航海士を意味します。 UCloudユーザーであるYuannian TechnologyのCTOであるYang Yi氏は、「UK8Sを使用すると、開発者は通常のクラウドサーバーを使用するのと同じようにK8S環境を迅速に構築できます。開発者はK8Sがもたらす利便性を享受しながら、インフラストラクチャの構築に多くのエネルギーを費やすことなく、ビジネス実装の詳細に集中できます。」と述べています。したがって、K8S の最大の利点は、「プロフェッショナルな人がプロフェッショナルなことをできる」という点です。

UCloud 研究所の責任者である Ye Lideng 氏は、まず UCloud の 2 つの主要な K8S 製品について説明しました。1 つは内部コンテナ プラットフォーム KUN で、もう 1 つは UCloud Container Service for Kubernetes (UK8S) です。

KUN コンテナ プラットフォームは、開発者がワンストップでアプリケーションを簡単に開発および展開できるようにする、柔軟で分散されたアプリケーション ホスティング サービス プラットフォームを提供します。 KUN は Kubernetes をベースとしており、高可用性、オンライン アップグレード、自動スケーリング、負荷分散、ログ表示、リソース監視などの機能を提供します。

KUN を構築する理由は 3 つあります。1 つ目は、運用と保守、ソフトウェアの反復速度と品質が高くなく、人件費が高いことです。 2 つ目は、一貫性のないアーキテクチャの問題を解決することです。 3 つ目は、仮想マシンの使用率が低いため、リソースが無駄になるという点です。

上記の問題を解決するために、UCloud は K8S + Docker を通じて内部コンテナ プラットフォームを構築しました。 Ye Lideng 氏は、Docker によって運用保守の展開の効率と運用保守環境の一貫性が向上し、K8S 自体のクロス アベイラビリティ ゾーン特性を利用してクロス アベイラビリティ ゾーンの災害復旧と Auto Scaling 機能を実現し、柔軟で分散化されたアプリケーション ホスティング サービス プラットフォームを提供することで、開発者がワンストップでアプリケーションを簡単に開発および展開できるようになると説明しました。

KUNコンテナプラットフォームアーキテクチャ

次に、Ye Lideng 氏は、RBAC に基づくアカウント管理の分離、IPv6、ステートフル サービスのオペレータ管理、監視という 4 つの側面から、KUN コンテナ プラットフォームの構築で遭遇した困難とその解決策について詳しく説明しました。

UK8S は Kubernetes をベースにしたコンテナ管理サービスです。ユーザーは、Kubernetes クラスター自体のセットアップや保守などの運用・保守タスクを気にすることなく、UK8S 上で独自のコンテナ化されたアプリケーションを展開、管理、拡張できます。 UK8S は、UCloud プライベート ネットワークに基づくネイティブ Kubernetes API と完全に互換性があり、ULB、UDisk、EIP、VPC などのクラウド製品を統合します。 Ye Lideng 氏は、UK8S クラスター ネットワーク ソリューション、UK8S 管理アーキテクチャ、ホスティング ソリューションの 3 つの側面から UK8S について詳しく説明しました。
UK8S クラスター ネットワーク ソリューションには、自社開発の CNI プラグインと VPC ネットワークの緊密な統合が含まれており、SecondaryIP API を使用して IP 管理を実装します。非オーバーレイのパフォーマンスはクラウド ホストと一致しており、Pod ネットワークは物理クラウドおよびホストされたクラウドと直接通信できます。 UK8S の管理構造を下図に示します。

UK8S 管理サービスの特長は、完全なコンテナ化とマイクロサービスです。すべての管理サービスは K8S 上で実行されます。 K8S API に基づくサービス モジュール (ジョブとウォッチャー) の動的管理。各クラスターに対して 1 つのウォッチャーが生成され、水平方向に簡単にスケーリングできます。ウォッチャー + Redis キャッシュに基づいて、ユーザーがコンソールでクラスター情報を十分迅速に取得できるようにします。

UK8S ホスティング ソリューションは、UK8S+ ホスティング物理マシンを使用して、既存の物理リソースを合理的に利用します。 UK8S クラスターを運用および管理する必要はなく、外部の負荷分散を導入する必要もありません。ビジネスのピーク時にはいつでもクラスターを拡張でき、既存の IT リソースを効果的に活用できます。

StepFlowを使用して、新しいビジネスを迅速かつ視覚的に構築します

今回の技術セッションのテーマは「効率化」です。では、実際のビジネスシナリオでは、ビジネス構築の初期段階ですでに多くの時間が費やされているのでしょうか?例えば、あるビジネスロジックを実装するには、従来は 1 人の担当者が SDK をベースに開発し、サーバーロジック (Server) を構築するのに 1 日を費やす必要がありました。では、サーバーを必要とせずに StepFlow を通じて開発時間を 1 時間に短縮することは可能でしょうか?ビジネスロジックプロセスを変更する必要がある場合、StepFlow を使用して迅速に対応できますか? UCloud テクニカルディレクターの Meng Xiaojing 氏は、次のスピーチで詳細な分析を行いました。

StepFlow は、API とマイクロサービスを視覚的にオーケストレーションするサービス プラットフォームです。アプリケーションを開発する際に、コードを記述せずに新しい機能を組み立て、新しいサービス インターフェイスをリリースできます。アクティビティや決定などの基本的な概念を説明した後、Meng Xiaojing はシリアルプロセス、並列プロセス、サブワークフローの呼び出しの実装、および複数のシナリオアプリケーションを更新して迅速に公開する方法を実演しました。

デモンストレーションでは、操作に物理リソースが適用されていないことがわかり、基盤となる物理リソースの使用について心配する必要はありません。つまり、StepFlow はサーバーレス サービスであり、物理リソースの動員と使用はバックエンドの StepFlow サービスによって動的に管理されます。この前提の下で、ユーザーはビジネスに集中し、製品を最適化し、より大きな価値を得ることができます。これは、StepFlow が実現したい価値でもあります。

同時に、UCloud は StepFlow を通じてユーザーに新しい研究開発パスを提供したいと考えています。つまり、まず何をすべきか、どのようなプロセスが必要かを明確に考え、次にフローチャートの視覚的な編集を行い、それを保存、公開、実行して、最終的にビジネスニーズを実現するというものです。 UCloud は、このような R&D の道筋がより高い効率をもたらすと考えています。

サーバーレスベースのデータレイク分析エンジンUSQLの実用化

Serveless の改良により、クラウド コンピューティングは完全に進化しました。 UCloud は、Serverless をベースに、拡張性が高く低コストのサーバーレス SQL 分析およびコンピューティング エンジンである USQL を開発しました。これにより、膨大なデータのデータ モデリング作業を簡単に完了し、ビッグ データ エンジニアへの依存を大幅に軽減できます。その後、UCloudプロダクトディレクターの張暁康氏が、サーバーレスをベースとしたデータレイク分析エンジンであるUSQLの実用化について詳しく説明しました。

USQL は、ワンクリック起動とすぐに使用できる機能を備えたサーバーレス データ分析製品であり、バックエンド アプリケーションの実行に必要なサーバー構築、設定、管理作業をユーザーが省くのに役立ちます。データ分析の量に応じて支払うだけです。使用しない場合は料金は発生しませんので、ユーザーのコストと人件費を節約できます。オリジナルのデータ ウェアハウス ETL 分析や独自に構築した Hadoop クラスター分析と比較すると、USQL はコンピューティング コストを 99% 削減し、分析効率を 21.6 倍向上させることができます。 USQL はストレージとコンピューティングの分離モデルを採用しており、ユーザーがデータを読み取るときにデータ構造を柔軟に定義および変更できるため、従来のデータ ウェアハウスに書き込むときにデータ構造を定義する際の制限が解決されます。さらに、ユーザーは Hadoop や Spark などのビッグデータ技術を習得する必要はなく、SQL を使用してデータのクエリと抽出を完了する方法を学ぶだけで済みます。

UCloud のクライアントである Aipu New Media は、USQL の使用後、開発、テスト、リリースの時間が、R&D 担当者による約 1 週間の作業から、今では技術的な入力が不要にまで短縮されたと述べています。ビッグデータの月間消費量は92.85%減少しました。需要完了サイクルは 43.2 時間から 2 時間に短縮されました。

クラウドホストの同時作成の最適化インスタンスとユーザー値

「クラウド上の効率化」といえば、クラウドホストの作成は欠かせません。現在、クラウド ホストを作成する方法は 2 つあります。1 つはイメージのダウンロードによって作成する方法、もう 1 つはスナップショットのロールバックによって作成する方法です。電子商取引のプロモーション、アニメーションのレンダリング、マーケティング活動、教育とトレーニングなどの極端なシナリオでは、ビジネスニーズを満たすためのバッチクラウドホストの作成と同時最適化の作成が、ビジネスの成功を達成する上で重要な役割を果たします。 UCloud のシニア R&D エンジニアである Qi Liang 氏は、クラウド ホストの同時作成の最適化について詳しく説明しました。

一般に、クラウド ホストの同時作成の最適化には、次の 3 つの側面が含まれます。

1 つ目は、単一のクラウド ホストの最適化です。仮想化ブロック ストリーミングと UDisk により、イメージの P2P 配信が実装され、作成時間が 5 分から 6 秒に短縮されます。

2 つ目はバッチ作成インターフェースです。作成プロセスを最適化することで、100 ユニットの作成時間が 10 分から 2 分に短縮されました。

3 つ目は、ソフトウェア アーキテクチャ設計の考え方です。極端な作成ニーズに対応し、スペース リソース プールを活用し、システムの安定性のためにシステムを簡素化します。

分散クラウドコンピューティング実践セッション

「分散クラウドコンピューティング実践」に関する技術セッションでは、UCloud の優秀な技術者 4 名が、理論と実践を組み合わせた充実した内容の技術コンテンツを発表しました。

クラウドコンピューティングの基本コンポーネントであるRSSDブロックストレージのアプリケーションシナリオと技術的詳細

情報化の継続的な進歩によりPBレベルの大容量データストレージの需要が高まっていますが、従来のストレージシステムでは容量とパフォーマンスの拡張にボトルネックがあります。クラウド ストレージは、優れたスケーラビリティ、高いコスト効率、優れたフォールト トレランスなどの利点により、業界で広く認知されています。
UCloud テクニカル ディレクターの Peng Jingxin 氏は、UCloud の自社製品に基づいて「RSSD ブロック ストレージのアプリケーション シナリオと技術的詳細」と題した基調講演を行いました。

ブロック ストレージは、クラウド サーバー向けに提供される、ランダムに読み取りおよび書き込み可能なブロック デバイス ストレージであり、永続的なストレージ、高い信頼性、低レイテンシなどの特性を備えています。ブロック ストレージは、ネットワークやハードウェアの障害によるデータが使用できなくなるのを防ぐために、冗長性の複数のコピーを使用します。使い方はハードディスクと同じです。分散ブロック ストレージでは、コンピューティングとストレージを分離できます。

コンピューティングとストレージが分離されているため、仮想マシンをあるホストから別のホストにオンラインで移行する場合、CPU とメモリのみを移行すればよく、オンライン移行は数十秒以内に完了します。ホスト マシンがダウンした場合でも、コンピューティングとストレージが分離されているため、別のホスト マシンですぐに起動できます。ダウンタイムの回復速度を10倍に向上できます。

分散により、ノード障害を検出して排除できるため、ノード ハードウェア障害、ネットワーク障害などによって発生するストレージ データと可用性の問題を回避できます。ストレージは、より大きなプール容量で構成されており、オンデマンドでストレージ スペースを割り当てて、ローカル ストレージの過度な断片化の問題を回避します。 40TB、100TBなどの大容量ストレージを提供できます。 UCloud は現在、通常のクラウド ディスクと SSD クラウド ディスクの 2 種類のクラウド ディスクを提供しています。通常のクラウド ディスクのバックエンドでは機械式ハードディスク メディアが使用され、SSD クラウド ディスクのバックエンドでは NVME ソリッド ステート ハードディスク メディアが使用されます。

UCloud が考えているのは、ネットワークの遅延をより低く制御できるかどうかです。 NVME ソリッド ステート ドライブのレイテンシと IOPS 機能を最大限に活用できますか?全体的な IO でソフトウェアの消費量を改善できますか? UCloudがRSSDクラウドディスクをリリースしました。 UCloud の RSSD クラウド ディスクは、クライアント、ネットワーク、ストレージの読み取りと書き込み、ユーザー状態、ポーリングという 4 つの主要コンポーネントでこれらの問題を解決します。 vhost ユーザー テクノロジを利用することで、仮想マシンからストレージ クライアントへのデータのゼロ コピーが実現されます。ネットワーク面では、TCP の代わりに ROCE が使用され、4K ネットワーク パケットが 10 ～ 20us で送受信されます。 libaio の代わりに SPDK を使用して、ユーザー モードの IO 読み取りと書き込みを行い、高い同時実行性でも低レイテンシを維持します。 IO パス全体はユーザー モードのままで、スレッド ポーリングを使用します。ユーザーモードとカーネルモードの切り替えを減らし、割り込みによる損失を減らします。

UDB-フレキシブルデータベースサービス実践

電子商取引のプロモーション、ダブルイレブンなどのフラッシュセールのシナリオ、および高同時実行性と高性能が求められる赤い封筒を掴むビジネスなど、同様の状況では、スタンドアロン データベースは限界に達しています。どうすれば困難を突破し、高可用性、マルチマスタースレーブ、分散などの手段を通じてデータベースを戦わせ、「古いビジネスを安定させ、新しいビジネスを立ち上げる」という目標を達成できるでしょうか。 UCloud テクニカル ディレクターの Luo Chengdui 氏が、UDB データベース サービスの実践について説明しました。

UCloud のクラウド データベース UDB 製品は、2013 年に正式にリリースされました。6 年間の成功した運用を経て、UDB 製品ラインはますます充実してきました。

UCloud のクラウド メモリ製品 UMem は、MySQL、MongoDB、PostgreSQL、SQLServer に加え、Redis や Memcache もカバーしており、現在、業界の主流データベースを幅広くサポートしています。

製品の機能には、マスタースレーブアーキテクチャ、高可用性、データベースゾーン、排他的使用、クロスゾーン高可用性、クロスアベイラビリティゾーン災害復旧、読み取り/書き込み分離、多次元弾性拡張、バックアップとリカバリ、監視とアラームなどがあります。

開発の過程で、UDB の「不変」な性質は、「取得と使用のハードルを下げる」というクラウド データベースのビジョンです。 「変化」とは、UDB が常に進化していることを意味します。

UDB の開発の歴史をまとめると、いくつかの道筋があります。 1 つ目は、オープン ソース コミュニティに遅れを取らないことです。 2つ目は、初期のリソースベースの配信から付加価値配信へと徐々に移行することです。 3つ目はオープンソースから自社研究への移行であり、自社開発の分散UDBと読み書き分離ミドルウェアを立ち上げました。
「ユーザーのニーズがUCloudの次の製品である」というコンセプトを堅持し、UDB製品の研究開発プロセスもユーザーのニーズを中心に据えています。これらの需要ポイントは、「パフォーマンスまたはスループット」、「可用性」、および「価値またはユーザー」という 3 つの時間曲線にまとめられます。 UCloud は、高可用性、高パフォーマンス、高信頼性を活用してこれらの問題を解決します。

パブリッククラウド IPv6 ネットワーク アプリケーションの実装

最近、国務院弁公庁は IPv6 に関する行動計画を発表しました。 2020年までに、私の国は基本的にIPv6を普及させ、2025年までにIPv6を完全にサポートします。 IPv6 は、ほぼ無制限のアドレス空間、より効率的で安全、かつ最適化されたネットワーク パフォーマンスを備えており、5G やモノのインターネットなどの新興産業のさらなる発展に向けた強固な基盤を築くことができます。では、IPv6 はどのように適用および実装できるのでしょうか? UCloud シニア テクニカル ディレクターの Xu Liang が、「パブリック クラウド IPv6 ネットワークのアプリケーション実装」についてプレゼンテーションを行いました。

現在、UCloud IPv6 外部ネットワーク アクセス ソリューションには、主に NAT64、ULB7、VPC の 3 種類があります。これら 3 つのソリューションは、さまざまなシナリオに適しています。

NAT64製品の最大の特徴は「スピード」です。その主な利点は、バックエンド サービスを変更することなく、ユーザーが IPv6 ネットワークに迅速にアクセスできることです。 UCloud は標準の NAT64 を介して IPv6 を IPv4 プロトコルに変換し、NAT64 ゲートウェイを介して IPv4 ネットワークに接続します。

NAT64 には欠点があります。ユーザーが IPv6-IPv4 アドレス変換を実行した後、IPv6 送信元アドレスを取得できません。ソース アドレスに対する強い需要を持つ顧客を支援するために、UCloud は ULB7 ロード バランシング製品をリリースしました。ほとんどの負荷分散は HTTP リクエストを処理するため、UCloud は IPv6 送信元アドレスを HTTP X-Forward-For ヘッダーに埋め込み、バックエンドの顧客に渡します。使用する負荷分散製品は、UCloud が独自に開発した高可用性 ULB7 です。

VPC は主に、マルチクラウド相互運用性環境における IPv6 サポートの問題を解決できます。ユーザーの IPv6 要求はホストに直接送信され、その後、ホストの分散ファイアウォールによって仮想マシンに送信されます。プロセス全体は最も効率的で、最高のパフォーマンスを発揮し、最もネイティブな IPv6 エクスペリエンスをもたらすことができます。ただし、この製品では、顧客のバックエンド アプリケーションが IPv6 をサポートするように変更されている必要があります。徐亮氏によれば、この製品は年内に正式に市場に投入される予定だという。

最後に、Xu Liang 氏はいくつかの具体的な実装を紹介しました。また、IPV6の設計全体において最も重要なことは、ユーザーサービスに影響を与えず、ユーザーに安定した信頼性の高いサービスを提供できるようにすることだとも述べた。 2 つ目は、長期間にわたってパフォーマンスの問題が発生しないようにスケーラビリティを提供することです。

Anycast Elastic IP: グローバルな視点からのパブリック ネットワーク アクセラレーションとセキュリティ ソリューション

国内交通の配当が消滅したことにより、海外進出を選択する企業がますます増えています。しかし、企業は海外トラフィックのブルーオーシャン市場がもたらす商業的利益を享受する一方で、国際リンクの混雑や不安定性、公衆ネットワークのジッタによる高遅延、継続的なネットワーク攻撃などの問題にも直面しています。これらの問題に対処するため、UCloud は Anycast テクノロジーを使用して分散クリーニングとネットワーク高速化を実行します。 UCloud プロダクト ディレクターの Feng Yehao 氏は、Anycast のコンセプト、コア シナリオ、アーキテクチャの原則の観点から Anycast を包括的に紹介しました。
UCloud の AnycastEIP は、UCloud のグローバル BGP アナウンス機能、世界をカバーする 10 を超える海外ノード、およびノー​​ド間の専用回線リソースを使用して、グローバル ネットワークの高速化を提供します。 AnycastEIP は、IP 伝送の品質を最適化し、マルチエントリのローカル アクセスを実現し、パブリック ネットワークの遅延とジッターの影響を軽減し、EIP のグローバルな使用エクスペリエンスを向上させます。 AnycastEIP には、グローバル サービス アクセラレーション、グローバル パブリック DNS、DDoS グローバル分散クリーニングという 3 つの主なアプリケーションがあります。

現在、公衆ネットワーク環境は非常に複雑であるため、Anycast はほとんどの場合に最適化をもたらしますが、いくつかのケースでは劣化を引き起こす可能性もあります。さらに、受信方向は UCloud 専用回線を使用し、送信方向は引き続きパブリック ネットワークを使用するため、一方向の高速化効果しか得られません。これら 2 つの問題に対処するために、UCloud は AnycastEIP の後継製品を計画しています。1 つ目は Global ULB です。これは、グローバル Anycast 高速負荷分散を使用して一方向の高速化問題を解決し、グローバルな高可用性を実現します。 2 つ目は Global PathX です。これは Anycast に基づいてグローバル アクセラレーションを実装し、一方向のアクセラレーションの問題を解決します。

2 つの技術セッション、8 つの素晴らしい共有セッション、実践から始まり、テクノロジーとアプリケーションを統合する UCloud は、技術革新とブレークスルーに基づくクラウド コンピューティングの開発からあらゆる分野がさらに勢いを得られるよう取り組んでいます。

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