Docker與k8s的恩怨情仇（一）

看見就非常 2022-03-11

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大家在工作中或許或多或少都接觸過Docker，那你知道Docker以及容器化背后的原理到底是什么嗎？

容器化技術滿天下，那為什么只有Docker被大家所熟知呢？

后Docker時代，到底誰才是云原生時代的王者？

我們相信本系列文章能幫您解答這些疑惑。

被“嫌棄”的物理服務器

在云時代以前，開發(fā)者如需構建一個線上的站點，必須自己維護物理服務器。但是隨著業(yè)務發(fā)展，大體量服務器逐漸增多，隨之而來的是硬件、場地和維護成本的不斷提高。對于面向C端的站點來說，網絡熱點事件具有隨機性，流量的變化并不可控，難免會遭遇站內流量暴漲的情況。此時如果沒有備用服務器，突發(fā)的大流量很可能會沖垮整個站點。但在沒有突發(fā)事件的時候，備用服務器的采購和維護成本又讓人不可忽略。

（運維的傳統(tǒng)藝能：上線拜祖，圖片來自網絡）

哪里有問題，哪里就有商機。有人想到，如果買一批服務器放在外網，安排專人管理，然后按照用戶的需要租賃出去，不正好解決了這個問題嗎？

于是，一場云計算的好戲，正式上演。

虛擬機還是“超重”了

云計算時代的大幕拉開，大廠先后登臺，讓我們先簡單做一下回顧。

2006年，亞馬遜成立aws，從云端存儲業(yè)務開始。
2008年，云計算初創(chuàng)。
2009年，阿里云成立。目前最新的數據表明，2020年度IaaS市場份額調查，阿里云位居全球第三，亞太第一；前兩名分別是亞馬遜和微軟，市場份額達9.5%，超過谷歌的6.1%，亞馬遜40.8%，微軟17%。國內市場份額40% ，第二是華為云，占18%。
2010年，OpenStack由NASA發(fā)布。OpenStack是一個IaaS架構，可以用其架構來搭建自己的私有云，讓任何人都可以自行創(chuàng)建和提供云計算服務。對比而言，AWS和aliyun都是自研架構，OpenStack是開源的。所以公司如果需要，完全可以接入OpenStack搭建自己的私有云。（當然前提需要有OpenStack核心開發(fā)能力）。
2010-2013年之間，云計算的全球份額被aws和OpenStack瓜分。

這時的云計算技術，本質都是虛擬化技術，將硬件資源作為基礎設施提供給用戶，簡稱IaaS。簡單理解，IaaS就是將一個很大的服務器，通過虛擬化技術拆分成多個小的虛擬服務器，提供服務，類似于在本機裝了虛擬機。

（云計算主力玩家的進場時間，圖片來自網絡）

但是，IaaS時代的虛擬機還是太過于笨重了。每一臺虛擬機都需要消耗CPU、內存等計算資源才能支撐應用的運行。即便應用再小，系統(tǒng)的開銷都是固定的成本。如何為IaaS減肥，讓虛擬機系統(tǒng)的開銷降到最低？

2013年開始，云計算正式進入了PaaS時代。PaaS時代，云計算所銷售的單元，從虛擬機變成了應用運行平臺。于是，云廠商提供的服務更多，資源利用率也更高了。

什么是PaaS？我們用一個通俗的例子來解釋。如果我們現(xiàn)在是一個燒餅店老板，采用IaaS模式意味著我們需要用別人廚房、鍋爐、煤氣，自己和面做餡料，做燒餅。如果是PaaS，我們燒餅的面粉、餡料和調料都是別人提供好了，我們只需要把餅烤熟。

云廠商該如何構建一套好用的PaaS服務呢？借力開源項目，成為各廠商的共識。

Cloud Foundry開啟PaaS開源時代

PaaS的核心是平臺。最早出現(xiàn)在開發(fā)者視野中的PaaS開源項目中，vmware創(chuàng)立的Cloud Foundry是知名度最高的。與IaaS提供云上虛擬機的服務方式不同，基于Cloud Foundry的云計算能夠提供應用托管的功能。開發(fā)者只需要通過一條簡單的命令比如：cf push "我的應用"，就可以將項目打成一個壓縮包，上傳到Cloud Foundry服務器。而Cloud foundry會開啟自己的調度器，在一群云主機中找到滿足用戶需求的主機（系統(tǒng)版本、性能、個數），然后通過容器化技術，在主機上創(chuàng)建一個容器，在容器中下載壓縮包，解壓并運行，最終成為一個對外提供服務的應用。

此外，Cloud Foundry平臺對這些應用項目提供分發(fā)，災備，監(jiān)控，重啟等等服務（這也是我們提供給用戶的核心服務）。這種托管服務解放了開發(fā)者的生產力，讓他們不用再關心應用的運維狀況，而是專心開發(fā)自己的應用。而這就是PaaS的“初心”，平臺即服務。

（Cloud Foundry提供的服務）

這里就會有同學問了，容器是什么？容器是用來解決多個應用資源沖突與隔離性問題的技術。Linux上的namespace機制和cgroups命令都能用做資源隔離和限制，這些都是容器技術。

容器技術并不是Docker創(chuàng)建的，在Docker興起之前，就已經被其他公司商用了，但是為什么現(xiàn)在一談起容器，所有人第一時間想到的就是Docker呢？這就要提到Cloud Foundry的死亡。

從Cloud Foundry到Docker

Cloud Foundry似乎已經和我們現(xiàn)在使用的云功能區(qū)別不大，但2021年的現(xiàn)實情況卻是Cloud Foundry已經死了。

我們看過互聯(lián)網上很多文章，再結合我們活字格公有云開發(fā)的經驗，我們認為這個項目的致命缺陷集中它的打包機制上。

Cloud Foundry最核心的組件就是應用的打包和分發(fā)機制，也是開發(fā)者打交道最多的功能。Cloud Foundry為每一種主流的語言都定義了一套打包的方式，這些方式之間毫無章法。但就是這個打包功能，成了Cloud Foundry的軟肋，一直為用戶所詬病。開發(fā)者不得不為每一種語言，每一種框架，甚至是每個版本應用維護一個打好的包，還有可能出現(xiàn)本機運行成功，打了個包上傳上去之后就無法運行的情況。情況最嚴重的時候，開發(fā)者在調試云平臺系統(tǒng)上花的時間都已經比開發(fā)一個新軟件的時間要長了。

本來是為賦能開發(fā)者的而生的技術，Cloud Foundry卻對開發(fā)者如此不友好。當開發(fā)者的抱怨積累到一定程度，想要在PaaS浪潮中央站穩(wěn)腳跟的Cloud Foundry被后起之秀Docker“紅牌罰出局”也就順理成章了。

最初，Docker是一個當時還叫dotCloud的公司（2010年由所羅門?？怂箘?chuàng)建，Y Combinator孵化）開發(fā)的容器項目。在Cloud Foundry困于打包問題時，Docker正在悄悄積蓄力量，在開源后的短短幾個月內就迅速崛起，成為一個不容忽視的PaaS技術方案，吸引了云服務開發(fā)者的眼球。

滑稽的是，在Docker剛開源的時候，Cloud Foundry的首席產品經理 James Bayer就在社區(qū)做了一次詳細的對比，告訴用戶Docker和Cloud Foundry一樣，都是使用了Namespace和Cgroups技術的沙箱而已，沒什么值得關注的。

事實上，Docker也確實就和他所說的一樣，采用了這個“傳統(tǒng)”的技術方案，但是Docker與Cloud Foundry相比，做了一點小小的創(chuàng)新，體現(xiàn)了所羅門?？怂沟倪h見。從2010他就開始考慮應用打包的一致性與復用性問題，并提出了創(chuàng)新的解決方案，最終對Cloud Foundry造成了毀滅性的打擊。這個解決方案就是Docker鏡像。