桌面云極大地提升了IT運(yùn)維效率，顯著降低了用戶故障率，是未來IT的一大發(fā)展趨勢。那么攜程是如何把這兩者高效結(jié)合部署于攜程呼叫中心的？
本文將主要分享攜程呼叫中心廣泛使用的桌面云系統(tǒng)，介紹這套基于OpenStack的云桌面系統(tǒng)架構(gòu)以及在開發(fā)過程中碰到的一些OpenStack相關(guān)問題，并分享云桌面系統(tǒng)運(yùn)維、監(jiān)控、自動化測試等。
一、為什么要使用虛擬云桌面
1、背景
攜程呼叫中心，即服務(wù)聯(lián)絡(luò)中心，是攜程的核心部門之一，現(xiàn)有幾萬員工。他們?nèi)?x24小時(shí)為全球攜程用戶提供服務(wù)。以前呼叫中心桌面使用臺式PC，隨著業(yè)務(wù)規(guī)模擴(kuò)大，PC維護(hù)量倍增，需要投入大量人力、物力、財(cái)力來報(bào)障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。為此，攜程正式引入虛擬云桌面。
虛擬云桌面是什么？如圖所示，用戶桌面PC機(jī)換成了一個(gè)云桌面瘦客戶端（ThinClient，TC）。所有的CPU、內(nèi)存、硬盤都在云端。云端跑滿虛擬機(jī)，用戶桌面通過瘦客戶端連入虛擬機(jī)使用Windows。其中，虛擬機(jī)采用QEMU加KVM實(shí)現(xiàn)，云環(huán)境用OpenStack進(jìn)行管理，遠(yuǎn)程桌面協(xié)議是第三方高度定制、修改過的spice協(xié)議。
2、云桌面的優(yōu)勢
第一，運(yùn)維成本。PC部署以及系統(tǒng)軟件安裝耗時(shí)較長，云桌面后臺5分鐘一臺自動交付可供用戶使用的虛擬機(jī)；PC擴(kuò)大部署投入巨大，云桌面只需要購買少量服務(wù)器接入云系統(tǒng)，快速擴(kuò)大部署。
第二，故障處理效率。PC有問題，有可能需技術(shù)人員到用戶現(xiàn)場開箱檢查，故障排查耗時(shí)較長，嚴(yán)重點(diǎn)的硬件問題如需更換配件，等待周期更長。云桌面故障標(biāo)準(zhǔn)是5分鐘處理完畢。對于5分鐘無法解決的問題，只需后臺更換虛擬機(jī)解決。
第三，運(yùn)維管理。PC分散在用戶桌面，運(yùn)維需要用戶配合（比如保持開機(jī)）。云桌面提供了運(yùn)維系統(tǒng)，只需設(shè)定好時(shí)間、安裝任務(wù)參數(shù)，系統(tǒng)會全自動進(jìn)行安裝維護(hù)。同時(shí)，瘦客戶端輕量，無任何用戶數(shù)據(jù)，對用戶也帶來極大便利。典型的如用戶位置遷移，云桌面無需搬移，只需用戶到新位置登錄即可。
最后，云桌面整體低碳、環(huán)保。瘦客戶端功率跟普通節(jié)能燈相近，比PC低一個(gè)數(shù)量級。
3、攜程云桌面現(xiàn)狀
攜程云桌面現(xiàn)已部署上海、南通、如皋、合肥、信陽、穆棱六個(gè)呼叫中心。幾百臺計(jì)算節(jié)點(diǎn)、近萬坐席，而且規(guī)模還在不斷擴(kuò)大中，新的呼叫中心也在計(jì)劃中。
同時(shí)，云桌面平臺故障率、瘦客戶端故障率也遠(yuǎn)低于PC故障率。下圖是攜程運(yùn)維部門的故障率統(tǒng)計(jì)圖。
二、如何實(shí)現(xiàn)虛擬云桌面
1、云桌面原架構(gòu)
攜程云桌面后臺云平臺在實(shí)踐中進(jìn)行了多次迭代，原有架構(gòu)如上圖所示。該架構(gòu)特點(diǎn)是，直接在OpenStack Nova進(jìn)行定制開發(fā)，添加了分配虛擬的接口，實(shí)現(xiàn)瘦客戶端直接訪問OpenStack獲取虛擬機(jī)信息。
這個(gè)架構(gòu)下，云桌面平臺可以直接訪問全部的虛擬機(jī)信息，直接進(jìn)行全部的虛擬機(jī)操作，數(shù)據(jù)也集中存在OpenStack數(shù)據(jù)庫，部署方便。用戶權(quán)限通過OpenStack Keystone直接管控，管理界面使用OpenStack Horizon并添加云桌面管理頁面。
典型的分配虛擬機(jī)用例中，瘦客戶端通過OpenStack Keystone進(jìn)行認(rèn)證、獲取Token，然后訪問Nova請求虛擬機(jī)。如上圖所示，瘦客戶端會通過Keystone進(jìn)行認(rèn)證，Keystone確認(rèn)用戶存在后向域LDAP進(jìn)行密碼校驗(yàn)，確認(rèn)用戶合法后返回Token；瘦客戶端再通過Token向Nova申請?zhí)摂M機(jī)。
Nova根據(jù)瘦客戶端設(shè)置的坐席信息，首先查找這個(gè)坐席是否已分配虛擬機(jī)。如有直接返回對應(yīng)虛擬機(jī)。如無，從后臺空閑虛擬機(jī)中進(jìn)行分配并更新數(shù)據(jù)庫分配，返回遠(yuǎn)程桌面協(xié)議連接信息。
2、原架構(gòu)局限性
隨著業(yè)務(wù)增長，原架構(gòu)出現(xiàn)一些局限性，首先，業(yè)務(wù)與OpenStack呈強(qiáng)綁定關(guān)系，導(dǎo)致OpenStack升級涉及業(yè)務(wù)重寫；修改業(yè)務(wù)邏輯需要對整個(gè)云平臺做回歸測試。
其次，用戶必須要是Keystone用戶，用戶管理必須使用Keystone模型。導(dǎo)致Keystone與LDAP之間要定期同步進(jìn)行，有時(shí)還需手工同步特殊用戶。
管理層面，因?yàn)镠orizon的面向云資源管理的，但業(yè)務(wù)主要面向運(yùn)維的。這部分差異，導(dǎo)致我們開發(fā)新的Portal來彌補(bǔ)，管理人員需要通過兩套系統(tǒng)來進(jìn)行運(yùn)維。
整體方案上，云桌面遠(yuǎn)程桌面協(xié)議由第三方提供，如果第三方方案不支持OpenStack，就無法在攜程云桌面系統(tǒng)使用。
最后，用戶部門有各種需求，直接在OpenStack內(nèi)進(jìn)行開發(fā)難度大，上線時(shí)間長，開發(fā)人員很難實(shí)現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)業(yè)務(wù)發(fā)展。
3、新架構(gòu)
經(jīng)過架構(gòu)調(diào)整，新架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了OpenStack與我們的業(yè)務(wù)解耦，同時(shí)適應(yīng)用戶部門的業(yè)務(wù)發(fā)展方向，方便功能快速迭代上線。
從圖中可以看出，云桌面業(yè)務(wù)邏輯從OpenStack中獨(dú)立出來，成為了VMPool，Allocator；管理層獨(dú)立開發(fā)一套面向IT運(yùn)維的Portal系統(tǒng)，取代Horizon；云平臺可直接原生的OpenStack。
其中VMPool負(fù)責(zé)維護(hù)某種規(guī)格虛擬機(jī)的可用數(shù)量，避免需要的時(shí)候沒有虛擬機(jī)可用，讓用戶等待。Allocator滿足符合條件的用戶請求，返回用戶對應(yīng)的虛擬機(jī)或者從VMPool分配虛擬機(jī)分配用戶。
對于用戶分配虛擬機(jī)的典型用例，與原有架構(gòu)改動較大。首先，業(yè)務(wù)層瘦客戶端將直接訪問業(yè)務(wù)層的API。API層會直接通過LDAP進(jìn)行用戶認(rèn)證，并獲取用戶OU、組別等信息。
接著，業(yè)務(wù)層將進(jìn)行用戶規(guī)則匹配。每個(gè)Allocator通過用戶組、OU、tag等進(jìn)行規(guī)則匹配，以確定該用戶是否由自己進(jìn)行服務(wù)。如不滿足Allocator所定義的規(guī)則，將按Allocator的優(yōu)先等級，繼續(xù)選取下一個(gè)Allocator進(jìn)行匹配，直到匹配或者默認(rèn)規(guī)則為止。
匹配后，如果是有綁定關(guān)系的分配規(guī)則，比如用戶綁定或者坐席綁定、TC綁定，那Allocator將直接從數(shù)據(jù)庫返回已有的綁定；如果無綁定關(guān)系，Allocator就會從對應(yīng)的VMPool分配一臺虛擬給，返回給用戶。
最后，對用戶部門來說，看到的是用戶屬于一個(gè)組，這個(gè)組對應(yīng)特定的虛擬機(jī)。只需調(diào)整用戶屬性，即可實(shí)現(xiàn)用戶分配特定的虛擬機(jī)，充分滿足他們的各種需求。
三、大規(guī)模部署中遇到各種坎
1、軟件版本選取
在搭建OpenStack前，必須進(jìn)行需求分析，確定所需的需求。然后根據(jù)需求選取滿足條件的OpenStack及相關(guān)組件的版本，以避免后期出現(xiàn)各種系統(tǒng)及虛擬機(jī)問題。
我們根據(jù)攜程呼叫中心的業(yè)務(wù)需要，選好了幾個(gè)版本的KVM、QEMU，以及OpenVSwitch，在選取能適配它們的幾個(gè)可用kernel、Libvirt版本，并剔除了不穩(wěn)定版本或者有已知問題的版本，將這些組件組成合理的組合，進(jìn)行7x24小時(shí)用戶模擬自動測試，找到最穩(wěn)定、合適的并滿足需求的，作生產(chǎn)上線使用。
2、資源超分
超分與應(yīng)用場景強(qiáng)關(guān)聯(lián)。一定要首先確定需求，是CPU密集、內(nèi)存密集、IO密集還是存儲密集。在做了充足的用戶調(diào)查后，我們準(zhǔn)備了大量用戶模擬自動化腳本，進(jìn)行自動化測試，以選取最合理超分值。
從我們的測試結(jié)果看，瓶頸主要是內(nèi)存。內(nèi)存超分過度會導(dǎo)致主機(jī)直接OOM（Out Of Memory）宕機(jī)。Windows及Windows應(yīng)用吃內(nèi)存比較嚴(yán)重，特別是像Chrome這些程序，優(yōu)先占用內(nèi)存先。雖然我們使用KSM（Kernel Samepage Merging，相同內(nèi)存頁合并功能），省了一些內(nèi)存，但最終上線也只能達(dá)到1:1.2的超分。
對于IO，在Windows啟動階段比較明顯。大量Windows同時(shí)啟動時(shí)會造成啟動風(fēng)暴情，在我們的極端條件測試中出現(xiàn)過啟動Windows需要40分鐘，硬盤IO100%使用，每個(gè)讀寫請求平均0.2秒響應(yīng)。所以，在大規(guī)模部署時(shí)，對虛擬機(jī)并發(fā)開機(jī)數(shù)一定要有一定限制。同時(shí)，硬盤一定要多塊做RAID，以提供更高的IO吞吐量。
最后是CPU。CPU過度超分會嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。但是一般不會造成宿主機(jī)宕機(jī)。在我們的測試條件下，超分到1:2用戶體驗(yàn)開始下降，所以實(shí)際上線超分不多。
最終我們現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)境，是以內(nèi)存為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超分，硬盤、CPU控制在可接受范圍。
3、網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)
多DNSMasq實(shí)例問題
我們虛擬機(jī)的IP地址通過DHCP獲取。DHCP服務(wù)端我們使用的DNSMasq比較老，只是簡單的實(shí)現(xiàn)了多實(shí)例運(yùn)行，但并未真正實(shí)現(xiàn)綁定到虛擬接口。
在生產(chǎn)環(huán)境，我們觀察到VM都能獲取IP，但是在續(xù)租IP的時(shí)候大量失敗。經(jīng)抓包分析，虛擬機(jī)在第一次請求IP時(shí)，由于自身無IP地址，使用的是廣播方式進(jìn)行DHCP請求；在續(xù)租時(shí)，由于本身有IP地址，也已明確DHCP服務(wù)端地址，所以采用IP點(diǎn)對點(diǎn)單播請求。
服務(wù)端，多個(gè)DNSMasq實(shí)例運(yùn)行的情況下，如果是廣播包，所有DNSMasq都收到消息，所有廣播請求能正確回復(fù)。在單播情況下，只有最后啟動的DNSMasq能收到請求，最終導(dǎo)致虛擬機(jī)得不到正確的DHCP續(xù)租響應(yīng)。最終我們通過升級DNSMasq解決。
宿主機(jī)重啟導(dǎo)致虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)不通
在物理機(jī)重啟后，有時(shí)會出現(xiàn)VM網(wǎng)絡(luò)不通。經(jīng)過調(diào)查，我們分析出根本原因是libvirt，ovs的啟動、關(guān)閉順序。
在正常情況下，libvrit退出時(shí)會刪除它管理的OpenVSwitch Port以及它創(chuàng)建的對應(yīng)的Tap虛擬網(wǎng)卡。libvirt啟動時(shí)會創(chuàng)建需要的Tap網(wǎng)卡，并請求OpenVSwitch創(chuàng)建對應(yīng)的Port建立虛擬連接。
邏輯上，OpenVSwitch Port相當(dāng)于交換機(jī)網(wǎng)口。Tap網(wǎng)卡，相當(dāng)于PC的網(wǎng)卡。他們之間需要連線網(wǎng)絡(luò)才能正常通信。
如果關(guān)機(jī)時(shí)，OpenVSwitch比Libvirt先停止，Libvirt將不能成功刪除它管理的OpenVSwitch Port；開機(jī)時(shí)，如果OpenVSwitch先啟動，它將建試圖重建之前存在的port。但因?yàn)長ibvirt還未啟動，OpenVSwitch Port對應(yīng)的Tap網(wǎng)卡還未創(chuàng)建（即虛擬網(wǎng)口對應(yīng)的虛擬網(wǎng)卡不存在），OpenVSwitch重建Port最終失敗并且Port將被銷毀。
由于Port信息對OpenVSwitch來說是用戶配置信息，OpenVSwitch并不會從數(shù)據(jù)庫中清理掉對應(yīng)的Port記錄。所以等到Libvirt啟動調(diào)用OpenVSwitch創(chuàng)建Port時(shí)，OpenVSwitch發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫里面已經(jīng)存在這些Port，所以并未真正觸發(fā)Port重建，最后造成VM網(wǎng)絡(luò)不通。
最終我們通過開、關(guān)機(jī)順序調(diào)整實(shí)現(xiàn)問題修復(fù)。
RabbitMQ長連接
RabbitMQ是OpenStack使用的一種消息交交互組件。OpenStack在某些時(shí)候，會出現(xiàn)無法創(chuàng)建虛擬機(jī)的情況。通過日志分析我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)沒有收到對應(yīng)的創(chuàng)建請求消息。然后抓包分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，TCP數(shù)據(jù)包被防火墻攔截、丟棄。原來防火墻對TCP會話有數(shù)量限制，會定期丟棄長久無數(shù)據(jù)交互的TCP會話。
在了解根本原因后，一方面通過定期自動冒煙測試保證網(wǎng)絡(luò)不空閑，一方面想解決方案。從應(yīng)用層面上，我們調(diào)研到RabbitMQ已經(jīng)有心跳機(jī)制，但要升級。由于升級影響范圍太廣，最終沒有進(jìn)行。
接著我們對網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)TCP本身有Keepalive保活機(jī)制，同時(shí)RabbitMQ代碼本身也有TCP保活，但默認(rèn)不開啟。最后我們通過啟用RabbitMQTCP保活機(jī)制，設(shè)置一個(gè)合理的�；铋g隔解決問題。
四、系統(tǒng)穩(wěn)定背后的黑科技
1、運(yùn)維工具
運(yùn)維是云桌面的一大難題，為此我們專門設(shè)計(jì)了運(yùn)維系統(tǒng)，通過兩套SaltStack系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對瘦客戶端與虛擬機(jī)的管理；通過Portal系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的管理。
具體功能上，運(yùn)維上，實(shí)現(xiàn)了對虛擬機(jī)、宿主機(jī)的可視化監(jiān)控、管理，并能對虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理；對IT管理人員，實(shí)現(xiàn)了自動化的軟件安裝、文件下發(fā)、密碼修改、數(shù)據(jù)找回，、發(fā)送通知等功能；對資產(chǎn)管理員，實(shí)現(xiàn)了TC狀態(tài)監(jiān)控，TC異常情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)。還有其它大量工作仍在開發(fā)進(jìn)行中。
2、監(jiān)控告警
監(jiān)控方面，除了常規(guī)的服務(wù)器、操作系統(tǒng)層面的監(jiān)控，我們實(shí)現(xiàn)了大量業(yè)務(wù)層監(jiān)控。比如通過監(jiān)控已經(jīng)連接云桌面的瘦客戶端用戶輸入事件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)活躍用戶監(jiān)控，使得我們能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)載、用戶數(shù)量。通過對比部門排班，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)用戶數(shù)異常。
同時(shí)，對OpenStack的各種告警、ERROR的也添加了監(jiān)控，確保云平臺的穩(wěn)定。對虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)、CPU等也進(jìn)行了相應(yīng)監(jiān)控，確保虛擬機(jī)對于用戶的高可用性。
3、自動化測試
通過在瘦客戶端實(shí)現(xiàn)用戶輸入輸出模擬，我們實(shí)現(xiàn)了全自動的測試環(huán)境。我們搭建了專門的云桌面測試實(shí)驗(yàn)室，數(shù)十臺盒子進(jìn)行7x24小時(shí)自動測試，全力驗(yàn)證系統(tǒng)各項(xiàng)變更，支持業(yè)務(wù)各種研究探索，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。
同時(shí)，通過傳統(tǒng)的CI框架，我們搭建了代碼的單元測試、集成測試環(huán)境，已經(jīng)大量的線上測試用例，不僅有力的保障了軟件質(zhì)量，還能定期對線上系統(tǒng)進(jìn)行體檢，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常。
