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Capsule:开源的JVM应用部署工具

编者按: 本文作者Ron Pressler是Parallel Universe公司的创始人,拥有着丰富的高性能开发经验。通过这篇文章,Ron向大家详细介绍了全新的开源JVM部署工具——Capsule。

以下为译文:

现实世界中,应用程序部署过程可能没有想象中的那么简单。应用程序其实非常“敏感”,在部署过程中,它会发现自己身处一个陌生的环境中,并且在与不同硬件、不同基础设施软件,以及陌生的邻居(应用程序)行交互。如果期望应用程序正常地运行,编码和部署过程都是重中之重。两者之间的平衡常常依赖于程序的编写语言、程序构成的运行时和工具,因此,不同的技术栈可能需要不同的部署工具。

但JVM应用程序对环境的要求非常少——只需一个JVM和一个内核,然而意想不到是, 目前为止尚不存在一个通用的JVM应用部署工具/机制。Fat JARs并不总奏效,而且它们需要平台特定的脚本。最近有人使用Docker来部署Java应用,事实上Docker并不适用于这种任务:它的主要目的之一是提供通用的应用可移植性(类似JVM应用已经具备的特性),同时它也需要下载、部署并管理各种full-OS镜像和存repositories。作为运行时不可知工具,Docker也无法利用JVMs 的优势。

当下,经过一年的发展,Capsule 1.0正式发布——一个简单、健壮且灵活的JVM应用部署工具。Capsule迎合JVM应用的独特优势和需求,因此这里有理由相信这是最简单、最强大的JVM应用部署方式,不管是用于一个桌面应用、microservice或复杂的Web应用。Capsule不仅适用于Java应用程序,还能应用于所有JVM语言,从Jruby、Jython和Groovy,到Kotlin、Clojure和Scala,再到Frege和OCaml-Java。如果你在写JVM程序,给Capsule一个机会。

你可以这样来理解capsule,将它当作steroids上的1个fat JAR(在允许本地库的同时也不会干扰到依赖项)与1个声明式启动脚本的整合;另一个理解方式是,将其当作部署阶段的构建工具。正如构建管理工具一样, Capsule从构建到应用发布的各个环节都有全方位的管理。

Capsule在设计时一直遵循以下原则:

  • 打包应该是轻量、可移植和便捷的。无论多么复杂,不管有多少JAR文件组成,或者有多少脚本语言的源文件还是本地库,Capsule都可以包装任何JVM应用到一个名为 Capsule的可执行JAR,并且可以在任何平台上运行。Capsule可以直接包含应用的所有依赖项,或简单地声明部分或者全部,一旦发布将会被完整的下载。这就是fat JAR的工作方式。如果愿意, capsules本身也可以置于Maven repositories,在发布时进行下载。
  • 安装对主机系统的影响最小,并对更新选择性支持。在capsule首次安装时,其正常运行需要依赖在1个临时目录中生成的一些文件,随后用户可以在任何时刻删除这些文件,不会对capsule产生任何不良影响。capsule可以选择性地支持更新——不管是应用或者是其依赖关系——当启动时会自动下载。这些依赖关系——可以是语言运行时或者是Web容器——也可以被其他capsule共享。
  • 发布必须是确定和灵活的,可能是安全的且有选择地限制。发布一个capsule不需要启动脚本。Capsules查找请求的JVM版本、设置classpath、必要的agents并设置JVM flags。Capsules在启动时也可以创建自己的容器(来限制资源使用,或使用已知的端口以避免对其他项目形成干扰),同时JVM应用可以在无特权的容器下运行,这些容器是安全的。另外,安全性由JVM提供的安全机制保证。此外, capsules只需要一个内核和一个JVM——甚至不需要shell,他们便能在JVM microkernels上运行,比如OSv。通过caplets和组件定制capsule的行为,所有这些功能都是完全可编程、可组合的,。
  • 当工具和标准已经存在时,不用再重造车轮。Capsule是用Java编写的,并可以通过Java扩展。它遵循JVM生态系统,而不是重造车轮,仅使用现有的工具和标准。capsule打包在一个可执行JAR,并将所有元数据存储为简单的JAR-manifest attributes中;并且可以根据需要,从Maven repositories中下载全部或者部分,并通过Maven、Gradle和Leiningen这些流行的JVM工具构建。Capsule本身是一个简单的Maven依赖,就像所有的构建工具插件,不需要再安装其他新工具。

Capsule Magic with Caplets

通过Caplets实现的Capsule魔法

Capsule之所以能保持简单还能提供这些功能主要归功于caplets,以模块化定制Capsule行为。Caplets可以嵌入到1个capsule,或者单独进行包装并使用命令行包装和修改现有capsule行为。

Capsule的第一个caplet是Maven caplet,允许开发者在manifest attributes中声明部分或全部的应用依赖关系,而不用嵌入到capsule JAR里。虽然这对许多应用来说并不必要,不妨通过以下两个用例来深入了解Capsule的潜力。

首先是一个简单的Hello World servlet。建成后,它将创建一个标准的WAR文件并部署到任何servlet容器。仔细观察后发现,WAR的确有点特别。其内容是:

247     META-INF/MANIFEST.MF 1124    WEB-INF/classes/co/paralleluniverse/examples/HelloWorldServlet.class 653     WEB-INF/web.xml 161596  Capsule.class 1467463 capsule-maven-1.0.jar

如你所见, WAR包含Capsule 类,这意味着它是一个capsule,也是嵌入式JAR,而 capsule-maven-1.0.jar是Maven caplet。JAR manifest是这样的:

Manifest-Version: 1.0 Main-Class: Capsule Premain-Class: Capsule Caplets: co.paralleluniverse:capsule-maven:1.0 Application: org.eclipse.jetty:jetty-runner:9.3.3.v20150827 Allow-Snapshots: true Min-Java-Version: 1.7.0 Args: $CAPSULE_JAR

取代部署WAR到servlet容器,你可以直接执行 java -jar build/libs/capsule-runnable-war.war (或者,甚至简单的./capsule-runnable-war.war,如果capsule是“真正可执行”——见用户文档的指令),它会自动下载Jetty,并用Jetty来启动servlet。Jetty工件将被缓存,并可以共享到其他需要的caplets中。

608 META-INF/MANIFEST.MF  161596 Capsule.class 1467463 capsule-maven-1.0.jar     266 app.js

当capsule发布,Avatar运行时——包括针对本地操作系统的本地库,将从Maven repository下载到本地并缓存,并与其他Avatar capsules共享。

其他caplets将包含:一个守护进程caplet, 作为Unix或Windows守护进程来发布capsule;一个安全caplet,会在Java沙箱(通过安全策略定义)内启动capsule;一个desktop caplet,会将包含了一个GUI应用程序的capsule转化为一个Windows、Mac或Linux的本地可执行程序;一个容器caplet,在一个或多个容器内运行capsule。

为Capsules设计的轻量级容器

容器对沙箱应用来说是一个有效方式,可以简化部署和巩固服务器,所以对任何的软件堆栈而言,它们都非常有利于dev-ops和安全。然而,由于JVM应用只有最小的环境需求 (即一个内核和一个JVM),它们通常是可移植的,使用一个像Docker的容器解决方案无疑是浪费时间和空间。另一方面,shield caplet创建了一个轻量级容器,无需创建大图像。

例如,可以通过简单地桥接网络在1个容器中方便地运行quasar-stocks Web应用。

java -jar capsule-shield-0.1.0.jar quasar-stocks-thin.jar

随后就可以轻松地检索程序所运行的容器IP地址:

lxc-attach -P ~/.capsule/apps/quasarstocks.Application_0.1.0-SNAPSHOT/capsule-shield/ -n lxc -- /sbin/ifconfig

当一切如预期那样正常工作,无需任何复杂的操作,就可以在最终部署的服务器上(可能是一个守护进程)发布相同的命令来配置端口转发使服务公共可用,并通过沙箱保证了应用程序的强安全性。

Go with Capsule

是时间打开capsule.io并启动capsules了!

  1. 它们需要跟踪以避免冲突,甚至这样还不够,因为它们不支持本地库。
  2. 它们可能需要不可移植的发布脚本,以便于在操作系统shell命令下执行,并选择正确的JRE版本、设置类路径、代理和JVM参数。
  3. 所有平台都支持JVM,必要的脚本和本地构件可能也一样需要。
  4. 可能需要更长的启动时间,比如依赖项需要重新下载。
  5. shield caplet使用LXC将capsule放于容器内。

原文链接: Open Source JVM Application Deployment Tool: Capsule (译者/ OneAPM 工程师)

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