摘要：作為近年來油氣勘探開發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域大力推動(dòng)的全新基礎(chǔ)設(shè)施核心技術(shù)能力，云原生技術(shù)是敏捷交付云網(wǎng)融合目標(biāo)落實(shí)的基礎(chǔ)。而掌握這一技術(shù)下的DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)策略、框架實(shí)現(xiàn)策略，對(duì)于落實(shí)敏捷交付云網(wǎng)融合技術(shù)目標(biāo)而言至關(guān)重要。就面向云原生技術(shù)的敏捷交付云網(wǎng)融合技術(shù)應(yīng)用策略開展研究，以川慶鉆探鉆采院主導(dǎo)實(shí)施的川慶公司云原生平臺(tái)為例進(jìn)行分析，旨在為我國(guó)油氣勘探開發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域提供借鑒與參考價(jià)值，促進(jìn)其對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握，為未來云網(wǎng)融合發(fā)展起到可持續(xù)的推動(dòng)與建設(shè)。

關(guān)鍵詞：云網(wǎng)融合；云原生技術(shù)；ONAP框架；DevOps工具鏈

一、前言

云原生技術(shù)的敏捷交付以及云網(wǎng)融合應(yīng)用對(duì)于我國(guó)油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到重要推動(dòng)作用。一方面，云原生技術(shù)的容器化部署與持續(xù)交付模式，顯著增強(qiáng)了油服企業(yè)數(shù)字化服務(wù)的靈活性，對(duì)企業(yè)內(nèi)部、外部的需求可以快速交付、部署，迅速響應(yīng)市場(chǎng)變化。另一方面，通過云網(wǎng)融合，工程作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)能有效提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，優(yōu)化作業(yè)模式，顯著提升系統(tǒng)的資源使用效率，以更快的速度處理和響應(yīng)用戶請(qǐng)求。故而，基于云原生技術(shù)敏捷交付云網(wǎng)融合應(yīng)用策略的研究，對(duì)于我國(guó)油氣勘探開發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展而言有著不言而喻的價(jià)值。

二、云原生與云網(wǎng)融合場(chǎng)景概述

（一）云原生

1.云原生技術(shù)

云原生技術(shù)誕生來源集中于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)面向業(yè)務(wù)彈性以及應(yīng)用敏捷交付的功能需求，是以微服務(wù)、容器化、自動(dòng)化為特征，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用程序高度自動(dòng)化、可管理的技術(shù)。容器化，即利用Docker容器打包應(yīng)用程序、配置文件以及依賴項(xiàng)，從而實(shí)現(xiàn)快速部署、無縫銜接開發(fā)環(huán)境、測(cè)試環(huán)境以及生產(chǎn)環(huán)境。微服務(wù)，基于多個(gè)小型分布式部署的服務(wù)聯(lián)合構(gòu)建，各服務(wù)之間獨(dú)立相互無影響，可以更加靈活的形式擴(kuò)展與部署。自動(dòng)化，基于各種監(jiān)控、自動(dòng)化部署結(jié)合測(cè)試工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)維護(hù)，最大化降低人工干預(yù)，全面推進(jìn)開發(fā)效率的提升。

2.云原生敏捷架構(gòu)

云原生敏捷架構(gòu)為隸屬一種基于云計(jì)算技術(shù)，提升應(yīng)用系統(tǒng)可伸縮性、響應(yīng)速度與可靠性的全新架構(gòu)設(shè)計(jì)方法，這一架構(gòu)充分應(yīng)用了云計(jì)算的分布式特性、彈性以及自動(dòng)化特點(diǎn)，融合敏捷開發(fā)下的方法論來實(shí)現(xiàn)快速迭代與持續(xù)性交付。云原生敏捷架構(gòu)囊括了容器化、微服務(wù)、動(dòng)態(tài)編排等組件，這些組件共同提升架構(gòu)的高效性與靈活性。

（二）云網(wǎng)融合

云網(wǎng)融合隸屬讓“云計(jì)算”真正落地的理念，同時(shí)也是未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。在信息化不斷深入發(fā)展的當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)演進(jìn)至數(shù)據(jù)中心、SDN以及云計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式也從“面向連接”過渡到“面向應(yīng)用”。當(dāng)下，大量產(chǎn)業(yè)均體現(xiàn)出了云網(wǎng)融合的趨勢(shì)與價(jià)值。例如，移動(dòng)手機(jī)產(chǎn)業(yè)目前已實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合，現(xiàn)代企業(yè)管理領(lǐng)域下，已經(jīng)有大量企業(yè)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，基于一個(gè)融合的云IT實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展的支撐[1]。

三、敏捷交付云網(wǎng)融合的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

（一）DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)

1.DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)思路

DevOps工具鏈覆蓋軟件系統(tǒng)的整個(gè)生命周期，設(shè)計(jì)了諸多軟件系統(tǒng)的功能點(diǎn)。DevOps工具鏈集成以及平臺(tái)建設(shè)目的在于將單一的功能點(diǎn)進(jìn)行接口工具設(shè)計(jì)、流程引擎設(shè)計(jì)，結(jié)合數(shù)據(jù)適配將分散的功能集成為統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)，繼而落實(shí)端到端自動(dòng)化流水線目標(biāo)。在統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)下，多方功能會(huì)參與協(xié)作，以更大的范圍實(shí)現(xiàn)研發(fā)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的反饋與共享。對(duì)于DevOps工具鏈集成，DigitaLai公司編制了詳細(xì)的DevOps工具圖示，基于功能區(qū)域分類下的開源、免費(fèi)、收費(fèi)、公有云服務(wù)DevOps主流工具進(jìn)行了詳細(xì)分類，涉及軟件的選型、整合設(shè)計(jì)，乃至端到端流程的元數(shù)據(jù)模型。站在“云網(wǎng)融合”的視角下，DevOps的建設(shè)通常會(huì)涉及企業(yè)內(nèi)的多個(gè)分支部門以及大量合作伙伴，DevOps的工具選型，會(huì)充分考慮企業(yè)自身同合作伙伴的資源狀況、技術(shù)能力以及面向特定領(lǐng)域的研發(fā)運(yùn)用需求，且與企業(yè)已完成建設(shè)的管理流程進(jìn)行適配。

2.面向DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)的評(píng)估

對(duì)于DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)的技術(shù)評(píng)估，主要面向“松耦合集成契合DevOps與云原生思想”“技術(shù)成熟與面向未來”兩個(gè)維度開展評(píng)價(jià)。

（1）松耦合DevOps與云原生思想

DevOps與云原生最大特征在于“敏捷響應(yīng)”以及需求快速發(fā)布應(yīng)用，DevOps平臺(tái)本身也需要展現(xiàn)出這一特征，即利用便利的配置結(jié)合豐富的接口，滿足不同場(chǎng)景下的需求。

在建設(shè)多開發(fā)語(yǔ)言云網(wǎng)融合應(yīng)用研發(fā)運(yùn)營(yíng)流程期間，需充分考慮松耦合特征與工具的云原生思想。Jira需求管理工具、GitLab管理工具（支持RESTful與Webhook）、SonarQube質(zhì)量掃描工具、Jenkins流程引擎的組合，將實(shí)現(xiàn)在研發(fā)人員提交代碼后自動(dòng)觸發(fā)軟件流水線執(zhí)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向反饋，以容器的形式運(yùn)行流水線，確保不同實(shí)例之間相互得到良好隔離，實(shí)現(xiàn)多實(shí)例并發(fā)，繼而最大化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流程反饋、便利軟件發(fā)布，最終讓質(zhì)量問題、應(yīng)用集成風(fēng)險(xiǎn)在高頻次流水線執(zhí)行背景下得到體系化解決。

（2）技術(shù)成熟與面向未來

通常，油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域技術(shù)服務(wù)商并不具備面向DevOps工具鏈集成與平臺(tái)開發(fā)所需要的IT研發(fā)資源，故而DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)需要選擇技術(shù)生態(tài)豐富、技術(shù)主流且高度符合未來市場(chǎng)需求的互聯(lián)網(wǎng)廠商、軟件企業(yè)，確保能夠達(dá)到快速、可持續(xù)、可用目標(biāo)，且方便現(xiàn)有工具與其他工具快速集成。

（二）NOAP云網(wǎng)協(xié)同技術(shù)

目前，在IT領(lǐng)域，云原生與DevOps技術(shù)已實(shí)現(xiàn)諸多成功案例，在面向客戶提供云網(wǎng)融合應(yīng)用服務(wù)期間，最大的瓶頸在于工程作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)敏捷編排交付。油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域技術(shù)服務(wù)商針對(duì)工程作業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)已經(jīng)建立了嚴(yán)格的配置管理流程，而不同廠商的通信網(wǎng)元資源編排接口目前并未直接面向云端運(yùn)用開放，傳統(tǒng)通信資源編排與開通需要走線下流程，高度依賴私有技術(shù)棧，技術(shù)的交付與變更周期也需要以天來計(jì)算。

對(duì)于上述問題，在DevOps工具鏈集成與平臺(tái)建設(shè)階段，可基于NOAP云網(wǎng)協(xié)同技術(shù)加以解決。Linux基金會(huì)提供的開源NOAP框架能夠?qū)崿F(xiàn)“準(zhǔn)實(shí)時(shí)”通信網(wǎng)絡(luò)資源編排開通，面向云網(wǎng)融合應(yīng)用企業(yè)提供具備自動(dòng)化、數(shù)字化的接口，作為主流廣泛認(rèn)可、采納的NFV/SDN網(wǎng)絡(luò)協(xié)同編排開源技術(shù)方案。例如，川慶鉆探鉆采院主導(dǎo)實(shí)施的川慶公司云原生平臺(tái)，在策劃期間，面向云端應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)編排開通服務(wù)的工作，由川慶鉆探鉆采院信息技術(shù)部門負(fù)責(zé)。在開發(fā)期間，技術(shù)部門在平臺(tái)面向授權(quán)應(yīng)用提供高度便利的企業(yè)PSR工單開通接口，即產(chǎn)品→服務(wù)→資源接口，同時(shí)提供面向云服務(wù)的架構(gòu)以及DevOps全生命周期管理，為用戶開通了一端承接與開通的云網(wǎng)服務(wù)。圖1為川慶公司云原生平臺(tái)業(yè)務(wù)框架。

該框架為川慶公司云原生平臺(tái)面向內(nèi)部與客戶提供敏捷交付云網(wǎng)服務(wù)的核心框架，框架內(nèi)的編排采用Docker容器，將應(yīng)用程序與該程序依賴的環(huán)境捆綁在一起，形成容器。然后，通過容器進(jìn)行應(yīng)用程序的分發(fā)和部署。

Docker容器編排階段，主要依靠 Docker Swarm或Kubernetes容器編排工具。容器編排工具可以實(shí)現(xiàn)容器服務(wù)的自動(dòng)部署、擴(kuò)展和管理。之所以選用Docker容器，是因?yàn)樗軌蚪鉀Q環(huán)境一致性、微服務(wù)管理等問題，更有利于開發(fā)和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)進(jìn)行高效的協(xié)同工作。川慶公司云原生平臺(tái)作為油氣勘探領(lǐng)域領(lǐng)先的云原生平臺(tái)，主要提供微服務(wù)、DevOps、數(shù)據(jù)服務(wù)、AI服務(wù)和多集群/多云管理等功能。

第一，微服務(wù)。川慶公司云原生平臺(tái)支持微服務(wù)架構(gòu)，使得各個(gè)服務(wù)可以獨(dú)立擴(kuò)展和部署。通過 Docker 易于部署的特性，每個(gè)微服務(wù)都可以被打包成一個(gè)容器，并通過編排工具進(jìn)行管理和擴(kuò)展。

第二，DevOps開發(fā)。川慶公司云原生平臺(tái)支持DevOps文化，集成了CI/CD流水線，可以實(shí)現(xiàn)代碼的持續(xù)集成和持續(xù)部署。在Docker容器的作用下，可以確保在各個(gè)環(huán)境中應(yīng)用的一致性。

第三，數(shù)據(jù)服務(wù)。利用Docker容器，川慶公司云原生平臺(tái)提供了易于使用的數(shù)據(jù)服務(wù)，可以快速部署數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存服務(wù)器等數(shù)據(jù)應(yīng)用。

第四，AI服務(wù)。通過使用Docker容器，川慶公司云原生平臺(tái)能夠輕松地部署和運(yùn)行各種AI模型和服務(wù)，提供給油氣勘探領(lǐng)域企業(yè)、用戶高度便捷的AI服務(wù)能力。

第五，多集群/多云管理。川慶公司云原生平臺(tái)的目標(biāo)是提供統(tǒng)一的集群管理和應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境，使得應(yīng)用可以跨多個(gè)集群或多個(gè)云平臺(tái)運(yùn)行。利用Docker編排工具，輕松實(shí)現(xiàn)跨集群、跨云的服務(wù)部署和負(fù)載均衡管理[2]。

四、基于云原生技術(shù)敏捷交付云網(wǎng)融合的應(yīng)用研究

（一）平臺(tái)概況

川慶公司云原生平臺(tái)是一款專為油氣勘探行業(yè)設(shè)計(jì)的云計(jì)算解決方案。平臺(tái)基于Docker容器技術(shù)進(jìn)行部署，構(gòu)建于微服務(wù)架構(gòu)之上，并內(nèi)置了持續(xù)集成和持續(xù)部署（CI/CD）管道的DevOps工具，在運(yùn)行期間能夠解決復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的系統(tǒng)運(yùn)維難題。

第一，Docker作為部署方式，以其輕量級(jí)、可移植的特性擄獲了大量的用戶。在川慶公司云原生平臺(tái)中，Docker被用來封裝、分發(fā)和運(yùn)行服務(wù)。每一個(gè)服務(wù)都被封裝在一個(gè)獨(dú)立的Docker容器中，可以保證每一個(gè)服務(wù)在不同環(huán)境下的一致性，同時(shí)也保證了各服務(wù)之間的高度隔離。

第二，應(yīng)用架構(gòu)采取微服務(wù)架構(gòu)，可以靈活處理復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求，將原本的單體應(yīng)用拆分為多個(gè)獨(dú)立的、輕量級(jí)的、模塊化的服務(wù)，每個(gè)服務(wù)都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)邏輯，服務(wù)之間通過API進(jìn)行通信。

第三，DevOps工作流程被納入川慶公司云原生平臺(tái)中，發(fā)揮了其在整個(gè)軟件開發(fā)生命周期中的優(yōu)勢(shì)，整合開發(fā)和運(yùn)維兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作內(nèi)容，大幅度提高了工作效率[3]。

（二）技術(shù)架構(gòu)

川慶公司云原生平臺(tái)是一款為油氣勘探行業(yè)特別打造的原生云平臺(tái)，其技術(shù)架構(gòu)主要包含敏捷開發(fā)、API管理、微服務(wù)、DevOps流程、容器、基礎(chǔ)設(shè)施云等部分（見圖2）。

首先，敏捷開發(fā)是川慶公司云原生平臺(tái)的基礎(chǔ)。敏捷開發(fā)方法，融合迭代開發(fā)、測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)，以短周期迭代和持續(xù)改進(jìn)為主，大幅度降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，加快產(chǎn)品上市速度。API作為微服務(wù)的橋梁，可實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)之間相互調(diào)用。川慶公司云原生平臺(tái)對(duì)API進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理既保證了服務(wù)間的正常交互，也為外部訪問提供了方便[4]。

川慶公司云原生平臺(tái)采用了微服務(wù)架構(gòu)，將系統(tǒng)分解為一系列可以單獨(dú)部署和擴(kuò)展的小型服務(wù)。每個(gè)服務(wù)獨(dú)立運(yùn)行，且在自己的進(jìn)程中運(yùn)行，并通過HTTP/REST或HTTP/JSON進(jìn)行通信。采用這種架構(gòu)方式的優(yōu)勢(shì)在于能夠使大型、復(fù)雜的應(yīng)用具有更好的靈活性和可擴(kuò)展性。

DevOps流程部分，川慶公司云原生平臺(tái)借助DevOps持續(xù)集成與持續(xù)部署流程，以提升軟件開發(fā)的效率，更快地響應(yīng)市場(chǎng)需求。DevOps結(jié)合了開發(fā)（Dev）和運(yùn)維（Ops）的操作，優(yōu)化了從開發(fā)到測(cè)試、再到生產(chǎn)環(huán)境的每一個(gè)步驟。

在部署方面，川慶公司云原生平臺(tái)采用Docker容器作為基礎(chǔ)設(shè)施。Docker容器具有啟動(dòng)快、隔離性強(qiáng)、資源占用少的特點(diǎn)，并且川慶公司云原生平臺(tái)采用基于云的基礎(chǔ)設(shè)施，具有高度靈活性、擴(kuò)展性，可以根據(jù)需要量化供應(yīng)，從而提高資源優(yōu)化與管理效率。

（三）服務(wù)內(nèi)容

川慶公司云原生平臺(tái)面向內(nèi)部與外部可提供DevOps服務(wù)、微服務(wù)治理、數(shù)據(jù)服務(wù)、多集群/多云管理以及AI服務(wù)[5]。

DevOps服務(wù)：使用持續(xù)集成/持續(xù)部署流程，實(shí)現(xiàn)開發(fā)和運(yùn)維的高效整合。提供自動(dòng)構(gòu)建、測(cè)試、部署等功能，激發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，提升軟件生命周期中各階段的效率，加快產(chǎn)品的迭代速度。微服務(wù)治理：通過服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)、服務(wù)路由、服務(wù)熔斷、服務(wù)降級(jí)、服務(wù)限流等關(guān)鍵功能，確保微服務(wù)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，同時(shí)提供業(yè)務(wù)解耦、獨(dú)立開發(fā)和部署、按需伸縮等功能。數(shù)據(jù)服務(wù)：提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)查詢、流處理、消息處理等服務(wù)，以云原生的方式，將數(shù)據(jù)服務(wù)輕松地集成到云平臺(tái)，用戶可以根據(jù)需求隨時(shí)利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和應(yīng)用。同時(shí)，它還能確保數(shù)據(jù)的安全性和持久化，幫助業(yè)務(wù)在發(fā)生故障時(shí)可以迅速恢復(fù)和回滾。多集群/多云管理：可對(duì)多個(gè)Kubernetes集群進(jìn)行統(tǒng)一管理，無論是在私有云、公有云，還是混合云環(huán)境下，都能夠滿足業(yè)務(wù)需求。AI服務(wù)，可面向用戶提供MLOps機(jī)器學(xué)習(xí)、GPU算力調(diào)度等[6]。具體服務(wù)項(xiàng)目與服務(wù)內(nèi)容見表1。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上分析，云原生技術(shù)以其強(qiáng)大的調(diào)度與編排功能，能夠極速實(shí)現(xiàn)軟件的敏捷交付，迅速滿足移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)IT軟件開發(fā)業(yè)務(wù)的不斷迭代和擴(kuò)展。云網(wǎng)融合則融合了云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新型架構(gòu)，可為通信網(wǎng)絡(luò)企業(yè)以及外部伙伴提供靈活、高效、可靠的服務(wù)。對(duì)比以往傳統(tǒng)油氣看臺(tái)平臺(tái)服務(wù)模式，云原生技術(shù)能夠更好地支持企業(yè)敏捷開發(fā)流程、微服務(wù)架構(gòu)、容器化部署以及持續(xù)集成/持續(xù)部署的特性，將大幅度提升企業(yè)面向內(nèi)部、外部的服務(wù)水平。相信不久的將來，基于云原生技術(shù)敏捷交付云網(wǎng)融合應(yīng)用策略將會(huì)被應(yīng)用至更多商業(yè)領(lǐng)域，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的深度融合，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到有效技術(shù)推動(dòng)。

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作者單位：川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院

責(zé)任編輯：王穎振、鄭凱津