摘要：容器的管理和編排將是容器云的關(guān)鍵，而Kubernetes是最為成熟的編排技術(shù)

不論是公有云還是私有云環(huán)境，Docker 在新一代技術(shù)架構(gòu)中的重要地位已經(jīng)毋庸多言，甚至已經(jīng)有企業(yè)在探索完全 Docker 化。在此背景下，如何選擇容器技術(shù)棧就成為了企業(yè)實(shí)踐的關(guān)鍵?；卮疬@個(gè)問(wèn)題，首先需要厘清技術(shù)體系更新的邏輯，再看可選技術(shù)是否符合需求。本文認(rèn)為，容器的管理和編排將是容器云的關(guān)鍵，而 Kubernetes 是最為成熟的編排技術(shù)。

容器管理和編排將成云計(jì)算主戰(zhàn)場(chǎng)

從云化的誘因說(shuō)起。中國(guó)云計(jì)算實(shí)踐八年多，市場(chǎng)認(rèn)知逐漸提升，銳意創(chuàng)新企業(yè)對(duì)云的期待已經(jīng)不是資源彈性、成本優(yōu)勢(shì)那么簡(jiǎn)單，業(yè)務(wù)的靈活性和穩(wěn)定性才是直接目標(biāo)，當(dāng)然這背后的應(yīng)用彈性是研發(fā)部門(mén)要考慮的，所以 DevOps 的理念正在刺激技術(shù)團(tuán)隊(duì)的神經(jīng)，敏捷、靈活、高效的容器技術(shù)和微服務(wù)架構(gòu)越來(lái)越被關(guān)注。

Docker 的理念為“Build, Ship and Run Any App, Anywhere”，通過(guò)容器和鏡像的特性讓 DevOps 變得容易，但 Docker 的前景，更在于支持分布式、服務(wù)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一系列可獨(dú)立開(kāi)發(fā)、獨(dú)立部署和獨(dú)立擴(kuò)展的服務(wù)組合，以保證業(yè)務(wù)的靈活性和穩(wěn)定性。當(dāng)前AWS、微軟、阿里云、IBM、Redhat、VMWare、華為、Intel 等各大公有云和私有云提供商都不約而同地大力投資 Docker，實(shí)際上就是認(rèn)可了這樣的趨勢(shì)。當(dāng)然，各家技術(shù)的選擇和產(chǎn)品化的程度是另一回事了。

符合企業(yè)需要的容器云技術(shù)架構(gòu)，需要符合DevOps、微服務(wù)的方向，能支持分布式應(yīng)用，故而合適的容器的管理和編排（Orchestration）工具尤為重要。初級(jí)的編排，是資源的編排，即針對(duì)物理機(jī)或者虛擬機(jī)；但更高層次的是服務(wù)的編排，需要對(duì)架構(gòu)層次在整體上有一個(gè)完整的定義。新浪微博平臺(tái)運(yùn)維架構(gòu)師王關(guān)勝就曾經(jīng)分享說(shuō)，容器編排的核心內(nèi)容包括服務(wù)定義、資源管理、容器調(diào)度、服務(wù)檢測(cè)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)等五個(gè)方面。

所以說(shuō)，容器的管理和編排正在成為容器云的主戰(zhàn)場(chǎng)。Docker 公司推 Swarm 技術(shù)，收購(gòu)專注于編排的 Conductant 公司，正是為此。

Docker Swarm vs Kubernetes

當(dāng)前主流的容器集群管理技術(shù)，包括了 Docker 官方的 Docker Swarm、Twitter 背書(shū)的 Mesos 和 Google 背書(shū)的 Kubernetes。由于Apache Mesos 只是一個(gè)分布式內(nèi)核，目前的發(fā)展方向是數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)（DCOS），它同時(shí)支持 Marathon、Kubernetes 和 Swarm 等多種框架，連 Mesosphere 也是 Kubernetes 生態(tài)的一員，從編排的角度，討論 Mesos 意義不大，故而只對(duì)比 Docker Swarm 和 Kubernetes。

1. Docker Swarm

Docker Swarm 是 Docker 官方推出的容器管理工具，支持容器的跨宿主節(jié)點(diǎn)的集群管理，這讓傳統(tǒng)的云計(jì)算資源管理方式有了新的發(fā)展。Docker Swarm 的推出，也是 Docker 從善如流的結(jié)果。因?yàn)?Docker 曾在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)只能運(yùn)行在單個(gè)宿主機(jī)上，這讓外界和社區(qū)感到不滿意。于是 Docker 在2014年12月推出了第一個(gè)版本的 Swarm，同時(shí)發(fā)布的 Docker 工具還有 Machine 和 Compose - 后者是 Docker 收購(gòu)來(lái)輔助完善容器編排的產(chǎn)品。

年輕的“三劍客”并不能立即讓 Docker 集群對(duì)分布式應(yīng)用的支持達(dá)到爐火純青的境界，外部出自 Google 的 Kubernetes 項(xiàng)目橫空出世，提供另一種方案，而內(nèi)部的 Swarm 目前也正在不斷完善之中。Swarm 的最新進(jìn)化，是在今年 6 月 DockerCon 大會(huì)上發(fā)布的 Docker 1.12 內(nèi)置了 Docker 公司聲稱的“最佳的容器編排工具”——Swarm 模式（Swarm mode），引入了服務(wù)的概念，不再以容器作為主要管理對(duì)象單元，不再需要額外的KV存儲(chǔ)支持服務(wù)模型，讓擴(kuò)容縮容、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、滾動(dòng)更新、負(fù)載均衡和路由等功能都更容易實(shí)現(xiàn)。

作為 Docker 的編排模式，Swarm mode 是通過(guò)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的 SwarmKit 項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)的。SwarmKit 的主要功能包括節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、基于raft算法的一致性和任務(wù)調(diào)度等。SwarmKit 通過(guò) Containerd 類似的方式接入Docker Engine，最終通過(guò)新的 Docker API 對(duì)外提供容器集群服務(wù)。根據(jù) Docker 公司的態(tài)度，Swarm mode 將會(huì)取代之前的 Docker Swarm。新的 Swarm 吸收了 Kubernetes 的一些優(yōu)點(diǎn)，但作為內(nèi)置的可選工具讓開(kāi)發(fā)者更易于使用——不用另外部署第三方的 Kubernetes 了。

2. Kubernetes

Kubernetes 是一個(gè)以 Google Borg 為原型的開(kāi)源項(xiàng)目。Borg 是 Google 內(nèi)部使用的集群管理工具，迄今已在 Google 生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)行15年，說(shuō)久經(jīng)考驗(yàn)并不過(guò)分。Google 新書(shū)《Site Reliability Engineering - How Google Runs Production Systems》里面強(qiáng)調(diào)，其全球百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器正是通過(guò) Borg 來(lái)實(shí)現(xiàn)高效管理的，可謂能力卓絕。本來(lái) Borg 是 Google 的秘密武器，但 Google 為了贏得容器云之戰(zhàn)，基于 Borg 的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合了來(lái)自社區(qū)的頂級(jí)創(chuàng)意和實(shí)踐，構(gòu)建了支持 Docker 容器的 Kubernetes，并將后者開(kāi)源。

Kubernetes 功能完善，資源調(diào)度、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、運(yùn)行監(jiān)控、擴(kuò)容縮容、負(fù)載均衡、灰度升級(jí)、失敗冗余、容災(zāi)恢復(fù)、DevOps等樣樣精通，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、分布式、高可用的 Docker 集群，Kubernetes面向 PaaS，它直接為解決業(yè)務(wù)的分布式架構(gòu)、服務(wù)化設(shè)計(jì)，完整定義了構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)層，即Cluster、Node、Pod、Label等一系列的抽象都是定義好的，為服務(wù)編排提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、輕量級(jí)的方式。

Kubernetes 目前也已經(jīng)被大量的云計(jì)算技術(shù)提供商和用戶采用，如 eBay、Yahoo、微軟、IBM、英特爾、華為、VMware、HPE、Mirantis、網(wǎng)易、普元、亞信等，當(dāng)然還包括國(guó)內(nèi)的多家容器云初創(chuàng)公司。

Kubernetes 社區(qū)的支持者，則包括（但不限于） Google、Redhat、CoreOS、華為、浙大SEL（浙江大學(xué)軟件工程實(shí)驗(yàn)室）、網(wǎng)易等。Google 卯足了勁兒推廣 Kubernetes，在去年不僅加入 OpenStack 基金會(huì)，還聯(lián)合其他20家公司成立開(kāi)源組織 Cloud Native Computing Foundation（CNCF），就是要保證 Kubernetes 未來(lái)在任何基礎(chǔ)設(shè)施（公有云、私有云、裸機(jī)）上都能良好運(yùn)行，并將推動(dòng)開(kāi)源以及合作伙伴社區(qū)共同開(kāi)發(fā)容器工具集。

3. 主要特點(diǎn)對(duì)比

結(jié)合上文，將 Swarm 和 Kubernetes 最新的主要特點(diǎn)對(duì)比如下，可見(jiàn) Kubernetes 增加了很多應(yīng)用級(jí)別的功能，適用于快速應(yīng)用的部署和維護(hù)。

結(jié)論

基于 Borg 成熟的經(jīng)驗(yàn)打造的 Kubernetes，為容器編排管理提供了完整的開(kāi)源方案，并且社區(qū)活躍，生態(tài)完善，積累了大量分布式、服務(wù)化系統(tǒng)架構(gòu)的最佳實(shí)踐。SwarmKit 當(dāng)然還會(huì)迭代會(huì)更加優(yōu)秀的版本，但一來(lái)模式有根本的不同，二來(lái)完善還需要時(shí)間。同時(shí)，Docker 公司對(duì)未來(lái)容器編排管理的技術(shù)路線也有挑戰(zhàn)，把編排的精華加入 Docker，自然有利于開(kāi)發(fā)者獲得集群的能力，卻也顛覆了系統(tǒng)級(jí)程序?qū)Ｗ?、松耦合的理念，新架?gòu)在生產(chǎn)環(huán)境中的穩(wěn)定可靠，可能還需要更多的說(shuō)服力。此外，Docker 推出不完全開(kāi)源的 Docker Datacenter 商業(yè)套件，也有可能讓社區(qū)和生態(tài)玩家對(duì) Docker Engine 的商業(yè)傾向有所擔(dān)憂。

所以，從設(shè)計(jì)模式、工具鏈、最佳實(shí)踐和商業(yè)模式來(lái)看，Kubernetes 都是目前更加讓人放心的容器編排管理技術(shù)。

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