11月14日至15日，開源軟件供應鏈2020峰會在南京成功舉辦。本次峰會由中國科學院軟件研究所、openEuler社區主辦，中國科學院軟件研究所南京軟件研究所承辦，來自全國各地的開源軟件從業者、企業技術專家、高校及科研機構代表、開源社區代表、學生等300余人現場參會、2.3萬余人同步線上參會。
會上重點探討開源技術前沿話題、開源生態建設與合作、開源發展趨勢等內容。在【虛擬化&云原生】分論壇，ZStack核心架構師&性能工程負責人 王為做了題為《開源私有云ZStack的架構設計》的精彩分享，重點介紹了ZStack自研核心開源架構的技術原理和應用。
我國國情決定了很多機構上云轉型還需依賴于私有云的建設，而且用戶群體非常多樣化，部署私有云面臨異構環境、縮短上云周期與難度、保證云平臺高可用性等各種挑戰。只有提供產品化、標準化的私有云，才是滿足用戶兼容異構、高效及高可用需求的優選上云方案。
一、私有云面臨的挑戰有何不同？
從用戶側需求研究來看，用戶所需要的理想私有云方案，應具備：簡單性、穩定性、可擴展性、靈活性。
1、簡單性
私有云的架構跟公有云是不一樣的，它更像一個generic solution，根據客戶的通用需求，提取出它最重要的部分，做成的一個軟件，然后通過產品化普及落地。然而大部分國內的軟件，經常會做成面向客戶定制，或者項目開發的東西，而ZStack希望做成一個非常generic/標準化，能夠像賣光盤一樣，用戶上來直接就能下載安裝使用的、可縮短上云周期的一個標準化產品。
2、穩定性
穩定性對于保障企業的業務持續性、尤其關乎國計民生的場景中非常重要。比如ZStack的客戶中有的是省界高速收費站系統，還有一些大型、重型制造業的供應鏈管理系統，這些對時間的要求非常嚴格，這些軟件一旦發生crash，無法保證它的可用性的時候，會帶來巨大的損失。
3、可擴展性
某些需要并發快速創建出成百上千虛擬機的場景中，比如很多教育行業的用戶，實驗室里可能有幾百個學生，要統一打開一個環境，然后幾十上百個虛擬機要同時快速啟動......類似這種場景，就反映在云的Scalability（彈性）的難度上。
4、靈活性
不同客戶的需求也不一樣，它們之間可能是相互矛盾的。舉個例子，比如一些分布式系統，它可以支撐很大的規模，但它的應用性卻并沒有那么好。而且靈活性和穩定性之間也有一定矛盾，當靈活性很強的時候，代碼可能會有各種各樣的組合，各種各樣的分支，很難保證測試在每個場景都能測下來，穩定性可能會打折扣。
二、私有云開源架構的技術秘籍
針對以上挑戰，ZStack從用戶實際需求出發，深度調研了當前主要開源架構的優缺點，研發了具有4S特性的私有云開源架構：
1、簡單（Simple）
ZStack研發了In-prosessive Microservice Architechture（進程內微服務）。具體原理為：
首先，在ZStack開源代碼架構里，將不同的模塊進行單獨封裝，通過一個in-memory的message bus 去實現內部消息的分發，以及一些公共消息的封裝；再將所有模塊單獨分成一個Java bean，通過message bus來進行內外部通信。
其次，通過ansible軟件，實現云平臺部署的全自動。
綜上得到的效果就是，對運維人員來說，ZStack云平臺的運行就是一個統一的進程，但從軟件架構上講，它又分了很多模塊，兼具簡單操作與強大性能；對于普通用戶來說，只需要下載一個ISO，就可以在30分鐘以內把ZStack云平臺安裝部署起來，真正享受簡單易用的上云體驗。
2、健壯（Strong）
針對穩定性，ZStack做了很多測試和Code base的穩定性工作，比如通過workflow來將代碼通過各種組合去實現新功能，而不是不斷修改原本的代碼。同時，ZStack支持云主機與管理端的HA、支撐高并發的API請求、斷電后平臺自恢復等，確保系統高效和穩定運行。
3、彈性（Scalable）
解決可擴展性的核心方法，ZStack主要依靠全異步架構，即在做架構設計時，為操作系統提供一些異步的接口；異步方法設置完成后，只需一個很小的線程，就可以支持數以萬計的API并發量。
另一方面，采用一致性哈希環（Consistent Hash Ring），將任意一個資源處理到正確節點，避免對資源做加全局鎖。在ZStack架構里，可以通過一個內存隊列來控制并發級別（Synce level），得到更好的并發性能。
4、智能（Smart）
ZStack主要通過Plugins和Driver來分離接口和實現。具體來說，通過strategy-Pattem Plugins結構，將不同的底層對應到同一個接口，再對外提供服務。
此外，還引入ZStack System Tag Architecture，將MySQL數據庫當作schema-less 的KV來使用，在其中自定義schema，然后再做解析，以便升級操作。通過這兩種方式，ZStack云平臺的整體靈活性得到大幅提升，便于實現網絡存儲伸縮和無縫升級新版本的功能。
三、如何成為ZStack的commiter？
以上就是ZStack的架構設計的簡要分享，自2015年開源至今，ZStack在Github中的Star數量一直保持穩步增長；ZStack所發起并運維的開源社區zstack.io也聚集了上萬名開發者；ZStack所聚焦的云計算基礎IaaS層產品，已經成為了很多公司進行二次開發的底座。
大家如果有興趣的話，可以上ZStack社區，自己編譯和自己裝一下ZStack。ZStack的起步非常簡單，只需要有一臺6核或者8核的電腦或者虛擬機就可以部署。
結語
開源軟件彼此組合、依賴，連同各個為開源做貢獻的維護者與開發者，所共同形成的包含上萬節點的開源軟件供應鏈，已經是當代社會中科技規模化協作發展的典范模式，也是激發軟件創新活力的有效手段。ZStack將不忘初心，與各位行業伙伴齊心協力，共同促進我國云計算產業健康發展，提升我國云計算行業全球的競爭力。
