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浅谈云计算:OpenStack、Docker、K8S的演进史

当需要配置同样的环境时,就把别人的镜像拿过来,进入镜像之后,就进入了别人搭建好的环境,而我们只需要提供硬件支持即可,而这个镜像就是 docker 容器。

作者:xiaoxiao落木来源:今日头条|2020-11-05 11:11

引子

作为一名程序员,设计程序架构、优化算法已经是一件很头疼的事了,然而,还有更让人烦躁的,那就是环境配置,想必各位同学们都深有体会。每个人的电脑都不一样,不管是软件还是硬件,或者是要依赖的环境,因此同样的安装流程在别人那里是好使的,在你这就处处 bug,在电脑 A 上能顺利安装,在电脑 B 上就遇到问题了。于是有人就想出了一个办法,大家何不把自己配置好的环境打包成镜像呢?当需要配置同样的环境时,就把别人的镜像拿过来,进入镜像之后,就进入了别人搭建好的环境,而我们只需要提供硬件支持即可,而这个镜像就是 docker 容器。什么是镜像呢?简单来说,镜像就类似操作系统光盘介质,docker 容器相当于通过光盘安装后的系统。通过光盘(镜像),我们能在不同机器上部署系统(容器),系统内的操作只会保留限制在当前的系统(容器)中。需要了解的是,像 docker 这样的容器有很多种,而 docker 只是其中之一,但它是最受欢迎的,也因此占据了大半的市场份额。其他容器还有 CoreOS rkt、Mesos、lxc 等。

OpenStack 的诞生

我们都知道,全球云市场被三大巨头垄断,分别是亚马逊(Amazon)、微软(MicroSoft)和 阿里巴巴(Alibaba),而亚马逊正是云计算的开山鼻祖。

早在 2003 年,Amazon 向客户推出了一项全新的业务——包括存储空间、计算能力等资源服务的 Web Service,这就是大名鼎鼎的 AWS(Amazon Web Service)。说白了,就是给大家提供了远程电脑,上面配置了各种满足你需求的服务,你可以远程使用它,这就是云计算最早的形式。到了 2006 年,亚马逊又推出了一种配置更简单、方便的弹性计算云(Elastic Compute Cloud),又称 EC2 。而在同年的 8月9日,Google首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会上首次提出“云计算”(Cloud Computing)的概念。从此,云计算进入了高速发展阶段。时间转到了 2010 年,一家名叫 Rackspace 的公司,同样在做云主机和云储存服务,和 Amazon PK 了多年,但是在竞争中一直处于下风。最终,他们把云服务代码给开源了。随后,NASA 也步后尘,开放了其在云领域多年的研究成果,并与 Rackspace 联手共同成立了一个开源项目。这个项目,就是 OpenStack,也是云计算发展的里程碑。

OpenStack 是什么

现在的云上资源(计算、存储、网络等)都是以集群的形式存在,这些集群里的物理机(Host)可以放在一个机房里,也可以分布式放在各个地方,而一个 host 上又可以虚拟出多个虚拟机(VM)。关于虚拟化技术,可以参考我之前的文章。而 OpenStack 从一开始,就是为了云计算服务的,它就是一套软件,一套 IaaS 软件,用来管理集群里所有 Host(物理机)上的所有 VM(虚拟机)。什么是 IaaS?Infrastructure as a Service,基础设施即服务。这里的关键字是“基础设施”,也就是物理机。各大公司在 OpenStack 上进行了二次开发,形成了自己的 Iaas 软件,比如华为的 FusionSphere平台 和中兴的 TECS 平台。OpenStack 的安装部署非常快速,兼容性和适用性极强,而且便宜,一直很受市场欢迎。

浅谈云计算:OpenStack、Docker、K8S的演进史

Docker 的出现

按理说,Host 虚拟化出来了许多 VM,云上资源粒度划分已经很细了,也已经能做到资源的充分利用。然而,虚拟机的性能开销很严重。主要由于两点原因:一是虚拟层的引入;其二是因为 VM 的操作系统和 Host 的操作系统不一致,导致与操作系统有关的性能优化手段不能应用到所有的 VM 上。如果说虚拟机技术开启了云计算时代,那么 Docker 容器作为下一代虚拟化技术,将云计算推向了高潮。

  • 虚拟机和 Docker 的区别
浅谈云计算:OpenStack、Docker、K8S的演进史

首先,你要明确一点:Docker 容器不是虚拟机,但你可以把它近似看成一种轻量级的虚拟机。

一个 VM 里可以创建多个 Docker 容器。

Docker 比虚拟机更节省内存,启动更快,数量级上”虚拟机需要数分钟启动,而 Docker 只需要50毫秒”,这是因为 Docker 是利用宿主(VM)的系统内核。

K8S - 为 Docker 而生

当只需要一个 容器时,你可以手工部署,没有问题。然而在集群里要部署海量的 Docker,还要管理它们时,手工显然不现实了,于是 Kubernetes 这种更高维度的容器编排工具应运而生。Kubernetes 简称 K8S, 它抽象了所有物理机资源,将所有云主机抽象成一个资源池,而这个池子里装的就是一个个容器。容器就是孩子,而 K8S 就是这些孩子们的亲妈,为啥这么说呢?比如,应用程序发现 CPU 不够用时,K8S 就将其调度到另一台 CPU 足够用的机器上,内存不满足要求时,K8S就会帮忙寻找一台有足够内存的机器,并在上面创建对应的容器。更重要的是,一旦应用层序由于某些原因挂掉了, K8S 还会帮它自动迁移重启, 照顾得简直无微不至。而开发者只关心自己的代码,容灾备份、服务资源扩充则由 K8S 保证。

说到这里,你可能认为”K8S“的调度单位是一个容器(container)。事实上,K8S 调度的基本单位为 pod, 一个 pod 表示一个或多个容器。引用一本书里所说“之所以没有使用容器作为调度单位,是因为单一的容器没有构成服务的概念;例如 Web 应用做了前后端分离,需要一个 NodeJS 与 Tomcat 才能组成一个完整的服务,这样就需要部署两个容器来实现一个完整的服务,虽然也可以把他们都放到一个容器里,但这显然违反了一个容器即一个进程的核心思想 --《Service Mesh实战 - 用 istio软负载实现服务网格》”

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【责任编辑:未丽燕 TEL:(010)68476606】

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