從虛擬主機(jī)到Kubernetes帶來(lái)的變革

在過(guò)去的幾年中，Kubernetes已經(jīng)成為了數(shù)不多的，使自己成為所屬領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的新技術(shù)之一。為了理解Kubernetes帶來(lái)如此變革的原因，我們需要沿著虛擬化內(nèi)存之路回顧一番。為方便敘述，本文中會(huì)簡(jiǎn)化各種體系結(jié)構(gòu)類(lèi)型，突出其核心特征和演變。

一對(duì)一(One to One)

在微型計(jì)算機(jī)之初，物理硬件主要使用一個(gè)且僅有一個(gè)操作系統(tǒng)，而且大多數(shù)應(yīng)用程序(如數(shù)據(jù)庫(kù)，Web服務(wù)器和網(wǎng)站)通常只有一個(gè)最終用戶(hù)應(yīng)用程序——至少在生產(chǎn)中。

這意味著當(dāng)企業(yè)需要交付或host一個(gè)“pet.com”和“food.com”最終用戶(hù)應(yīng)用程序時(shí)，通用的生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)就是為每個(gè)應(yīng)用程序提供專(zhuān)用服務(wù)器。隨著最終應(yīng)用程序負(fù)載需求的增加，水平層在其自身的服務(wù)器中被拆分; 但總的來(lái)說(shuō)，一對(duì)一的關(guān)系仍然存在。

網(wǎng)站建設(shè)哪家好" />

專(zhuān)用服務(wù)器

雖然這對(duì)于更大、更簡(jiǎn)單的三層體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)效果相當(dāng)好，但是低服務(wù)(即每個(gè)應(yīng)用程序的專(zhuān)用服務(wù)器)使資源利用率不夠優(yōu)化，擴(kuò)展速度慢且成本高，因?yàn)樘砑有沦Y源往往需要數(shù)天時(shí)間，且過(guò)量配置硬件資源是緩解處理峰值需求的常見(jiàn)做法。簡(jiǎn)而言之，那段時(shí)間，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)是非常昂貴的。

“應(yīng)用程序虛擬化”(如虛擬主機(jī)，Virtual Host)

為了提高服務(wù)粒度，大多數(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用程序(如Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù))都提供了一些排序應(yīng)用程序劃分功能，允許一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用程序進(jìn)程支持多個(gè)前端應(yīng)用程序。在Web服務(wù)器領(lǐng)域，這稱(chēng)為虛擬主機(jī)，其中一個(gè)Web服務(wù)器可以基于域名服務(wù)多個(gè)網(wǎng)站。而在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以在同一服務(wù)器/端口上提供完全隔離的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例。

這些應(yīng)用程序虛擬化功能允許企業(yè)部署邏輯上隔離的應(yīng)用程序，或者至少在利用相同的物理資源時(shí)提供隔離的錯(cuò)覺(jué)。

“應(yīng)用程序虛擬化”(例如虛擬主機(jī)，Virtual Host)

與之前的模型一樣，當(dāng)吞吐量要求增加時(shí)，每個(gè)水平層都在自己的服務(wù)器中拆分，同時(shí)仍然為多個(gè)應(yīng)用程序提供服務(wù)。某些應(yīng)用程序(如數(shù)據(jù)庫(kù))開(kāi)始提供更高級(jí)的水平擴(kuò)展及其群集功能，允許一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)跨越多個(gè)資源，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的硬件專(zhuān)業(yè)化和更優(yōu)化的資源利用。

雖然這些技術(shù)提高了服務(wù)粒度并提高了資源利用率，但卻是以軟件架構(gòu)和部署的復(fù)雜性為代價(jià)的。這增加了復(fù)雜性和相互依賴(lài)性，使得擴(kuò)展服務(wù)更像是完成一件復(fù)雜的藝術(shù)品，而不是一個(gè)優(yōu)秀的工程。雖然早期的托管公司確實(shí)設(shè)法提供網(wǎng)絡(luò)托管作為服務(wù)，但仍沒(méi)有避免這種復(fù)雜性。

換句話說(shuō)，這斷時(shí)間，是互聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜而脆弱的日子。

虛擬機(jī)(Virtual Machine)

隨著Linux在服務(wù)器上越來(lái)越受歡迎，操作系統(tǒng)虛擬化也越來(lái)越受歡迎，這使得單個(gè)硬件可以托管多個(gè)操作系統(tǒng)。使用這種新模型，每個(gè)系統(tǒng)或應(yīng)用程序可以擁有自己的操作系統(tǒng)和環(huán)境，同時(shí)仍然共享相同的硬件資源。

虛擬機(jī)

注：從技術(shù)上講，虛擬機(jī)技術(shù)是60年代由IBM開(kāi)創(chuàng)的。但公平地說(shuō)，Linux(以及Windows，某些情況下)普及了操作系統(tǒng)虛擬化的概念。

這個(gè)新模型通過(guò)消除系統(tǒng)間的依賴(lài)性，大限度地提高了資源利用率并簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序架構(gòu)，恢復(fù)了原始形式，但這些新功能帶來(lái)的最具變革性的結(jié)果是由如AWS等驅(qū)動(dòng)的新IT運(yùn)營(yíng)模式的形成，此類(lèi)服務(wù)抽象了所有硬件配置和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，從而將連接的互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)作為服務(wù)提供。通過(guò)這些新的托管或內(nèi)部部署服務(wù)，軟件企業(yè)可以專(zhuān)注于他們最熟悉的工作： 軟件，讓少數(shù)硬件和網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家構(gòu)建并擴(kuò)展這些服務(wù)的主干。

然而，隨著托管基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)變得越來(lái)越復(fù)雜，應(yīng)用程序開(kāi)始從傳統(tǒng)的三層單塊體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向多服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(如，微服務(wù))，以具有成本效益的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)、部署和管理可擴(kuò)展的多服務(wù)的應(yīng)用程序變得相對(duì)復(fù)雜且具有高度特定于云。

容器

業(yè)界使用相當(dāng)古老的Linux功能解決了微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的虛擬機(jī)模型限制，該功能允許將操作系統(tǒng)進(jìn)程封裝到單個(gè)操作系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)資源子集中，因此，虛擬化的下一個(gè)“章節(jié)”，容器化，誕生了，而且主要是由現(xiàn)在幾乎無(wú)處不在的Docker容器格式占據(jù)主流。

有了容器化，應(yīng)用程序現(xiàn)在可以根據(jù)其需求使用最優(yōu)的服務(wù)集進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)相信技術(shù)將以最有效的方式劃分這些服務(wù)。過(guò)去在舊的物理硬件中需要幾天，在虛擬機(jī)中需要幾分鐘，現(xiàn)在只需要幾秒鐘，占用的內(nèi)存非常少(即合理)。

容器

雖然容器化顯著改善了服務(wù)粒度(即資源利用率)，優(yōu)化了復(fù)雜應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)并且在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的過(guò)程中規(guī)范化了服務(wù)運(yùn)行時(shí)，但這些新部件的龐大數(shù)量增加了部署管理復(fù)雜性和配置挑戰(zhàn)。擴(kuò)展生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，仍然需要特定于云的技術(shù)來(lái)擴(kuò)展底層虛擬機(jī)，這增加了決定在何處以及何時(shí)創(chuàng)建新服務(wù)容器的復(fù)雜性。

總之，容器化是有幫助的，但它需要其他一些東西來(lái)實(shí)現(xiàn)真正的價(jià)值主張。

Kubernetes

這就是Kubernetes走上舞臺(tái)并完成這副“拼圖”的地方?；谌萜?，Kubernetes是一種服務(wù)(有時(shí)稱(chēng)為“引擎”)，它提供了一種以標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境可移植的方式描述、管理和運(yùn)行包含其所有部分(即微服務(wù))、交互和伸縮規(guī)則的完整系統(tǒng)的方法。

Kubernetes

以前開(kāi)發(fā)、分段和生產(chǎn)環(huán)境差別很大，而Kubernetes的新方法規(guī)范化并簡(jiǎn)化了如何描述、運(yùn)行和擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)，從而大大降低了構(gòu)建和管理多服務(wù)系統(tǒng)的成本。

重要的是要理解所有這些技術(shù)的里程碑，都是演進(jìn)式和附加式的，并且通常彼此協(xié)同使用。從純粹的技術(shù)角度來(lái)看，革命是在“進(jìn)化”而不是在“顛覆”。容器通常在虛擬機(jī)上運(yùn)行，虛擬機(jī)仍在物理服務(wù)器上的主操作系統(tǒng)(稱(chēng)為主機(jī))上運(yùn)行，并且許多基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用程序(如數(shù)據(jù)庫(kù)，Web服務(wù)器和高速緩存)仍提供有用的、且有時(shí)是非常關(guān)鍵的、特定于應(yīng)用程序的群集和分區(qū)能力。

將以上所有里程碑式的變化放在一起，我們可以看到所有虛擬化技術(shù)是如何附加演進(jìn)的。

雖然Kubernetes是進(jìn)化而非顛覆的結(jié)果，但其商業(yè)價(jià)值仍具有變革性。以下是Kubernetes的主要商業(yè)價(jià)值：

將Dev規(guī)范化為Ops：由于Kubernetes是獨(dú)立于基礎(chǔ)設(shè)施的(即它可以在云上、本地部署，甚至在筆記本電腦上運(yùn)行)，它提供了一種非常強(qiáng)大而靈活的方式來(lái)規(guī)范化開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)環(huán)境，這可能是實(shí)現(xiàn)“高速開(kāi)發(fā)”中最重要的一個(gè)方法。

消除多服務(wù)開(kāi)銷(xiāo)：就在幾年前，許多企業(yè)開(kāi)始從整體架構(gòu)轉(zhuǎn)向微服務(wù)架構(gòu)，而架構(gòu)遷移確實(shí)帶來(lái)了重大的開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)設(shè)置阻力。Kubernetes的設(shè)計(jì)從一開(kāi)始就致力于以詳盡而相對(duì)簡(jiǎn)單的方式解決這些要求，并且只要正確使用，就完全消除了這些開(kāi)銷(xiāo)。

大限度地提高云端的可移植性： Kubernetes最令人印象深刻的成就之一就是在短短幾年內(nèi)掀起了整個(gè)行業(yè)的風(fēng)潮，讓所有人——從主要的云提供商到混合云技術(shù)提供商，都爭(zhēng)相在新標(biāo)準(zhǔn)中加入支持。這使得Kubernetes成為云端可移植性的基石，并允許大多數(shù)現(xiàn)代云應(yīng)用可以表達(dá)其系統(tǒng)的80%到90%，并且能夠以云可移植的方式進(jìn)行可伸縮性拓?fù)洹?/p>

簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化可擴(kuò)展性：云可移植性的部分價(jià)值在于對(duì)通用和自定義伸縮規(guī)則進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，這些規(guī)則使多服務(wù)系統(tǒng)的伸縮按指數(shù)級(jí)簡(jiǎn)化，同時(shí)在需要時(shí)仍然能夠進(jìn)行定制化。

筆者通常會(huì)以非常謹(jǐn)慎的態(tài)度對(duì)待最新的技術(shù)，因?yàn)樗鼈冸m然感到興奮，但往往是相對(duì)短暫的。不過(guò)，Kubernetes是少數(shù)幾個(gè)被鞏固為L(zhǎng)inux、OS虛擬化和Git等基礎(chǔ)技術(shù)的技術(shù)之一因?yàn)樗_實(shí)能帶來(lái)看得見(jiàn)的價(jià)值。簡(jiǎn)而言之，Kubernetes可能是對(duì)于當(dāng)今任何云應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)企業(yè)而言最安全的投資，如果運(yùn)用得當(dāng)，它可以顯著提高開(kāi)發(fā)和交付的速度和質(zhì)量。

原文來(lái)源：Medium 作者：Jeremy Chone

網(wǎng)站標(biāo)題：從虛擬主機(jī)到Kubernetes帶來(lái)的變革
URL鏈接：http://muchs.cn/news19/175569.html

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