本文是HPE解決方案中心的乾貨連載第一篇，HPE CMS為通訊與媒體行業提供諮詢、設計、開發、部署實施等服務，提供從IaaS到SaaS層的完整解決方案。

容器
虛擬化技術の後起之秀

XEN、KVM、VMware等傳統虛擬化技術在過去幾年中被引入到電信網路中，並且帶來了一定的好處，但是這種重型虛擬化的基礎設施也帶來一些新問題，比如整體特別“重”，對於IT軟體系統的部署、微服務化改造來說並沒有帶來特別多的價值。

而後起之秀的容器技術相比傳統虛擬化技術，其特點在於執行時的輕量級和應用部署的高效性，同時藉助於谷歌新一代基於容器技術的微服務架構基礎設施——Kubernetes的支援，運營商很容易升級現有的業務即系統為最新的微服務架構，大大提高電信業務部署的靈活性、加速新業務的推出速度、支援業務的不中斷升級特性並且具備很強的彈性擴容能力。

探索NFV容器化的新方向

自2015年以來， NFV和容器都成為各自領域裡最熱門的技術，這兩項技術也被很多業內人士認為是未來的發展趨勢，進入2016年，越來越多的人開始行動起來，嘗試並積極探索NFV容器化的新方向。

2016年6月，OPNFV Summit在德國柏林召開，德國電信公佈了Docker承載NFV方面的一些應用案例與成果，而在OPNFV PoC戰區，中國移動和紅帽公司聯合展示了容器化ICT融合平臺。

2016年9月，由雲計算髮展與政策論壇、百度、騰訊、阿里巴巴、中國電信、中國移動、中國資訊通訊研究院、英特爾等多家知名廠商與組織承辦的“2016ODCC開放資料中心峰會”上，中國電信北京研究院雲端計算與大資料產品線的專家發表了題為“基於通用x86 硬體承載容器化NFV的關鍵技術驗證”的演講：

演講中重申了《中國電信CTNET2025技術白皮書》裡關於容器技術與NFV的重要觀點：“容器對SDN/NFV既有協同發展和增強的一面，又在很多場景下可以替代NFV的作用，是一種輕量級的價廉物美的虛擬化技術，運營商對容器技術在特定業務場景下的應用持積極態度”。

Clearwater —— IMS in the Cloud

NFV領域裡的一個熱點目標是IMS平臺，因為IMS系統成為4G VoLTE正式商用的必須條件，當前全球運營商都在開始加速VoLTE商用的業務目標，這也重新促進了大家對IMS平臺的重視，特別是IMS平臺容器化的可能性。

我們知道在開源IMS領域內，有兩個比較知名的專案：Clearwater與Kamalio，Clearwater與Kamalio又有什麼重要的區別呢？答案是架構。Clearwater一開始就定位在雲上的IMS，其宣傳口號“IMS in the Cloud”，它採用了大型網際網路軟體架構的設計思路，以微服務方式設計各個元件，使得系統本身具有很好的彈性伸縮能力，成為一個電信級的開源IMS平臺。

Clearwater包括一系列符合IMS標準的元件，提供了語音、視訊、即時訊息等服務。使用者可以使用Clearwater模擬出運營商級的IMS系統，因此被業界廣泛認可。

官方網站（http://www.projectclearwater.org/）釋出了一個宣告，聲稱在亞馬遜公有云上部署一個支援幾百萬使用者的Clearwater叢集，每使用者每年的成本小於2美分。

HPE CMS團隊在Clearwater容器化改造探索過程中的一些收穫和經驗······

Clearwater的架構和叢集分析

下圖是來自Clearwater官方網站的架構圖，虛線方框裡的元件是Clearwater的核心元件，也是IMS系統的核心元件，下面簡單介紹一下各個元件的功能。

Bono ＆ Sprout

首先，位於邊緣的Bono元件充當了IMS中的P-CSCF功能，它相當於是對外聯絡點，負責接收客戶端的SIP請求，即VIOP客戶端直接跟它建立TCP連線併發起SIP協議的信令報文，然後Bono會把SIP報文傳送給IMS中的I-CSCF節點，即圖中的Sprout節點，I-CSCF是運營商的核心網路——也就是運營商內部網路的入口，Sprout節點發送請求給HSS節點（Home Subscriber Server），HSS節點儲存了使用者賬號資料、使用者訂購的業務和配置引數以及使用者的歸屬地等資料，當HSS收到Sprout節點發來的請求後，查詢此使用者的歸屬地資訊，並且自動分配一個使用者歸屬地所在的空閒S-CSCF節點為其提供SIP服務， S-CSCF節點相當於真正的VoIP裡Proxy Server的角色，它負責完成使用者註冊認證和VIOP呼叫的路由處理，以及電話業務的觸發（一個業務應用在IMS稱為一個Application Server，獨立成一個子系統，並統一接入IMS平臺），Sprout元件同時擔當了S-CSCF的角色，如果Clearwater叢集中部署了多個Sprout副本節點，則任何一個節點都可以同時擔當S-CSCF與I-CSCF的功能，Clearwater內在的基於DNS輪詢的負載均衡機制在這裡發揮了重要作用。

Homer、Ralf ＆ Chronos

Homer元件則用於存取使用者開通MMTel業務（多媒體電話業務）時的業務相關配置資訊，在使用者發起VIOP請求時，Spout通過它還獲取相關的使用者配置資訊。Homer與Homestead使用了同一個Cassandra叢集，由於Cassandra叢集本身提供了分散式海量儲存，所以Clearwater可以實現大規模使用者的支援能力。接下來我們說說Ralf元件，在SIP業務過程中，Bono與Sprout會產生可以用於產生使用者賬單的一些計費事件，這些事件就被髮送到Ralf，然後Ralf把它們儲存到memcached中，並通過標準的介面報告給外部的CDF（計費資料功能）， 以最終完成使用者計費和賬單流程。由於Ralf元件的水平擴充套件能力比較有限，而且存在單點故障，所以Clearwater後來開發了新的元件——Chronos，Chronos配合Ralf一起工作，從而彌補這個明顯的短板。

Ellis

最後我們說說Ellis，它提供了一個簡單的Web介面，用來完成SIP使用者的註冊管理功能。嚴格意義上，Ellis不屬於Clearwater產品的一部分，因為正常情況下，我們的環境中有一個現成的外部HSS來儲存使用者資料，然後通過Homestead元件自動或手動同步使用者資料，當我們測評Clearwater時，通過自帶的Ellis建立任意數量的測試賬號，從而加速整個測試流程。

Etcd

Clearwater叢集架構中還用到了流行的Etcd元件，Etcd用來解決Clearwater叢集下的系統配置檔案問題以及實現Clearwater叢集的服務發現功能。Cassandra、Memcached以及Chronos叢集的資訊都儲存在Etcd中，舉個例子，一個Sprout節點啟動的過程中，Clearwater的叢集管理器程序（clearwater-cluster-manager）首先會通過Etcd查詢當前存在的Memcached與Chronos叢集，併為這個Sprout節點生成正確的配置檔案，隨後Sprout程序才啟動並開始工作，因此，Clearwater叢集中的元件很容易動態擴容。

Clearwater早先針對虛機部署的方式提供了ISO映象檔案，最近官方也開始嘗試容器化改造，下一節我們精彩繼續······