淺談云計算：OpenStack、Docker、K8S的演進(jìn)史

作為一名程序員，設計程序架構、優(yōu)化算法已經(jīng)是一件很頭疼的事了，然而，還有更讓人煩躁的，那就是環(huán)境配置，想必各位同學(xué)們都深有體會(huì )。每個(gè)人的電腦都不一樣，不管是軟件還是硬件，或者是要依賴(lài)的環(huán)境，因此同樣的安裝流程在別人那里是好使的，在你這就處處 bug，在電腦 A 上能順利安裝，在電腦 B 上就遇到問(wèn)題了。于是有人就想出了一個(gè)辦法，大家何不把自己配置好的環(huán)境打包成鏡像呢?當需要配置同樣的環(huán)境時(shí)，就把別人的鏡像拿過(guò)來(lái)，進(jìn)入鏡像之后，就進(jìn)入了別人搭建好的環(huán)境，而我們只需要提供硬件支持即可，而這個(gè)鏡像就是 docker 容器。什么是鏡像呢?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，鏡像就類(lèi)似操作系統光盤(pán)介質(zhì)，docker容器相當于通過(guò)光盤(pán)安裝后的系統。通過(guò)光盤(pán)(鏡像)，我們能在不同機器上部署系統(容器)，系統內的操作只會(huì )保留限制在當前的系統(容器)中。需要了解的是，像 docker 這樣的容器有很多種，而 docker 只是其中之一，但它是最受歡迎的，也因此占據了大半的市場(chǎng)份額。其他容器還有 CoreOS rkt、Mesos、lxc 等。

OpenStack的誕生

我們都知道，全球云市場(chǎng)被三大巨頭壟斷，分別是亞馬遜(Amazon)、微軟(MicroSoft)和阿里巴巴(Alibaba)，而亞馬遜正是云計算的開(kāi)山鼻祖。

早在 2003 年，Amazon 向客戶(hù)推出了一項全新的業(yè)務(wù)——包括存儲空間、計算能力等資源服務(wù)的 Web Service，這就是大名鼎鼎的 AWS(Amazon Web Service)。說(shuō)白了，就是給大家提供了遠程電腦，上面配置了各種滿(mǎn)足你需求的服務(wù)，你可以遠程使用它，這就是云計算最早的形式。到了 2006 年，亞馬遜又推出了一種配置更簡(jiǎn)單、方便的彈性計算云(Elastic Compute Cloud)，又稱(chēng) EC2 。而在同年的 8月9日，Google首席執行官埃里克·施密特在搜索引擎大會(huì )上首次提出“云計算”(Cloud Computing)的概念。從此，云計算進(jìn)入了高速發(fā)展階段。時(shí)間轉到了 2010 年，一家名叫 Rackspace 的公司，同樣在做云主機和云儲存服務(wù)，和 Amazon PK 了多年，但是在競爭中一直處于下風(fēng)。最終，他們把云服務(wù)代碼給開(kāi)源了。隨后，NASA 也步后塵，開(kāi)放了其在云領(lǐng)域多年的研究成果，并與 Rackspace 聯(lián)手共同成立了一個(gè)開(kāi)源項目。這個(gè)項目，就是 OpenStack，也是云計算發(fā)展的里程碑。

OpenStack是什么

現在的云上資源(計算、存儲、網(wǎng)絡(luò )等)都是以集群的形式存在，這些集群里的物理機(Host)可以放在一個(gè)機房里，也可以分布式放在各個(gè)地方，而一個(gè) host 上又可以虛擬出多個(gè)虛擬機(VM)。關(guān)于虛擬化技術(shù)，可以參考我之前的文章。而 OpenStack 從一開(kāi)始，就是為了云計算服務(wù)的，它就是一套軟件，一套 IaaS 軟件，用來(lái)管理集群里所有 Host(物理機)上的所有 VM(虛擬機)。什么是 IaaS?Infrastructure as a Service，基礎設施即服務(wù)。這里的關(guān)鍵字是“基礎設施”，也就是物理機。各大公司在 OpenStack 上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，形成了自己的 Iaas 軟件，比如華為的 FusionSphere平臺 和中興的 TECS 平臺。OpenStack 的安裝部署非?？焖?，兼容性和適用性極強，而且便宜，一直很受市場(chǎng)歡迎。

OpenStack的出現

按理說(shuō)，Host 虛擬化出來(lái)了許多 VM，云上資源粒度劃分已經(jīng)很細了，也已經(jīng)能做到資源的充分利用。然而，虛擬機的性能開(kāi)銷(xiāo)很?chē)乐?。主要由于兩點(diǎn)原因：一是虛擬層的引入;其二是因為 VM 的操作系統和 Host 的操作系統不一致，導致與操作系統有關(guān)的性能優(yōu)化手段不能應用到所有的 VM 上。如果說(shuō)虛擬機技術(shù)開(kāi)啟了云計算時(shí)代，那么 Docker 容器作為下一代虛擬化技術(shù)，將云計算推向了高潮。

虛擬機和Docker的區別

首先，你要明確一點(diǎn)：Docker 容器不是虛擬機，但你可以把它近似看成一種輕量級的虛擬機。

一個(gè) VM 里可以創(chuàng )建多個(gè) Docker 容器。

Docker 比虛擬機更節省內存，啟動(dòng)更快，數量級上”虛擬機需要數分鐘啟動(dòng)，而 Docker 只需要50毫秒”，這是因為 Docker 是利用宿主(VM)的系統內核。

K8S-為Docker而生

當只需要一個(gè) 容器時(shí)，你可以手工部署，沒(méi)有問(wèn)題。然而在集群里要部署海量的 Docker，還要管理它們時(shí)，手工顯然不現實(shí)了，于是 Kubernetes 這種更高維度的容器編排工具應運而生。Kubernetes 簡(jiǎn)稱(chēng) K8S， 它抽象了所有物理機資源，將所有云主機抽象成一個(gè)資源池，而這個(gè)池子里裝的就是一個(gè)個(gè)容器。容器就是孩子，而 K8S 就是這些孩子們的親媽?zhuān)瑸樯哆@么說(shuō)呢?比如，應用程序發(fā)現 CPU 不夠用時(shí)，K8S 就將其調度到另一臺 CPU 足夠用的機器上，內存不滿(mǎn)足要求時(shí)，K8S就會(huì )幫忙尋找一臺有足夠內存的機器，并在上面創(chuàng )建對應的容器。更重要的是，一旦應用層序由于某些原因掛掉了， K8S 還會(huì )幫它自動(dòng)遷移重啟， 照顧得簡(jiǎn)直無(wú)微不至。而開(kāi)發(fā)者只關(guān)心自己的代碼，容災備份、服務(wù)資源擴充則由 K8S 保證。

說(shuō)到這里，你可能認為”K8S“的調度單位是一個(gè)容器(container)。事實(shí)上，K8S調度的基本單位為 pod， 一個(gè) pod 表示一個(gè)或多個(gè)容器。引用一本書(shū)里所說(shuō)“之所以沒(méi)有使用容器作為調度單位，是因為單一的容器沒(méi)有構成服務(wù)的概念;例如 Web 應用做了前后端分離，需要一個(gè) NodeJS 與 Tomcat 才能組成一個(gè)完整的服務(wù)，這樣就需要部署兩個(gè)容器來(lái)實(shí)現一個(gè)完整的服務(wù)，雖然也可以把他們都放到一個(gè)容器里，但這顯然違反了一個(gè)容器即一個(gè)進(jìn)程的核心思想 –《Service Mesh實(shí)戰 – 用 istio軟負載實(shí)現服務(wù)網(wǎng)格》”