申屠鹏会 · 2月5日 · 浙江

容器是怎么一步一步成为云原生的基石技术的

本文来自公众号:申屠鹏会的笔记

现今,已经很少有技术从业者没听说过容器了,但放在10年前,也就是2014年前后,那时候后端技术领域可太不一样。今天,我们来聊聊容器技术的“登神长阶”。

在2014年,云计算已经是一项成熟的技术,以AWS为代表的云厂商,通过实实在在的虚拟机和账单完成了对用户的概念教育和普及。在这个时期,云计算通过对资源的抽象和整合,形成了三个层次为用户提供服务:

IaaS(Infrastructure-as-a- Service):基础设施即服务,包含计算服务器、网络、存储等基础设施,即用户可按需获得基础计算资源。

PaaS(Platform-as-a- Service):平台即服务,包含计算资源、操作系统、中间件、运行时、框架等服务,用户可按需获取用于开发、运行、维护和管理应用的资源。

SaaS(Software-as-a- Service):软件即服务,包含基础设施、软件(如电子邮件、工作流、在线设计等)等,为用户提供在线使用

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用户使用云计算提供的各类服务基本可以归类为上述三种,比如在AWS上租用虚拟机、购买带宽资源,用脚本或手工的方式在这些机器上部署应用;而PaaS平台提供的解决方案通常包含了满足DevOps工具链的所有要求,可以满足应用的打包和发布;至于SaaS,那可选产品更多了。

在那个背景下,很明显部署过程会出现本地环境和云端环境不一致的问题,所以PaaS平台是云计算发展的重要舞台,各个技术厂商比拼的就是谁能提供更舒服的“上云”体验,谁能更好地模拟本地环境。因此以OpenStack、Cloud Foundry为代表的开源PaaS平台,通过完善的应用打包和分发机制,让用户一行命令就能把本地应用部署到云上,因此被认为是时代发展的方向。

回头看的话,如果不是Docker突然冒出来的话,现在可能还是PaaS的时代。

初出茅庐

Docker公司彼时还叫dotCLoud,是一家PaaS浪潮中微不足道、且快被拍死在岸边的一朵浪花,主打产品和主流的Cloud Foundry社区格格不入,时任创始人的Solomon Hykes为了解决其产品在PaaS业务的困境,不得已在2013年3月宣布:开源其容器项目Docker。

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需要说明的是,“容器”这个技术并不是Docker公司发明的,在当时也不是一个新鲜的东西。如日中天的PaaS项目Cloud Foundry核心能力也是容器,为什么后来落寞了呢?让我们回到十年前看看。

Cloud Foundry典型使用方法是这样的,用户创建好云端的虚拟机部署好Cloud Foundry后,本地应用只需要一行命令就能进行推送和安装。

cf push hello-world
它为支持的编程语言定义了一种打包格式,push则是将本地应用文件以及启动脚本压缩打包上传到云端服务器的Cloud Foundry存储库中,随后Cloud Foundry的调度组件选择合适的虚拟机下载该压缩包进行解压和启动。

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在这个过程中,由于一个虚拟机会启动不同的应用,Cloud Foundry会利用操作系统的Cgroups和Namespace机制为每个应用创建“沙盒”环境,相互隔离,这样起到了不同应用运行在同一个虚拟机的目的。

而当Docker发布的时候,大家无非觉得又是一个碰瓷PaaS的项目,甚至Cloud Foundry产品经理就分享过一篇“Docker vs. Cloud Foundry”的文章,从架构(Architecture)、抽象层(Abstraction Level)、应用移植性(Application Portability)、伸缩(caling)、配置管理(Configuration Management)、生态系统(Ecosystem)全方面进行了对比,得出结论:Docker无非是又一个使用Cgroups和Namespace技术的沙盒项目,实现原理大部分都一样,而Cloud Foundry提供了更高的抽象级别和更全面的平台,遥遥领先!

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崭露头角

相信看到这里,大家会有些困惑,既然Docker的实现原理大部分一样,那凭什么挑战在PaaS耕耘多年的Cloud Foundry,成为了时代的宠儿?

那就要从那小部分不一样的实现说起,这一部分,叫做:镜像。

历史上有太多前辈、技术公司想要解决环境不一致的问题了,前有Java “write once run everywhere”,后有Cloud Foundry的"cf-push"。PaaS当时的火热,就在于提供了应用的打包和部署功能,但偏偏这个打包是最糟用户诟病的。为了这一键部署,用户需要为每种框架、语言甚至每个应用版本维护一个打好的包,需要管理云上服务器的各项配置,才能让“可执行文件+启动脚本”的PaaS软件包成功运行,乃至有些企业出现了专业的配置管理角色。

而Docker镜像,解决的就是这个打包的问题。虽然它也是压缩包,但相比PaaS压缩包简单的内容,它包含了完整的操作系统和应用所有文件、脚本。举个例子,如果你本地开发环境使用的是CentOS8.0的操作系统,那么只需要打包时把这个操作系统和其上开发的应用压缩到一块,那么到其它地方解压,自然可以得到和当时一样的环境。

镜像——带来了宝贵的环境一致性的能力,就像三体中的二向箔,给Cloud Foundry带来了降维打击。每个用过Docker的技术人员好评连连,并加入了社区进行反馈和改进。短短发布后几个月,Docker成为了市场里的新星,特性与改进以小时为进度更新,社区Stars数量更是高达了4千。而Deis、Flynn等容器管理项目更是推出了CssS(Container-as-a-Service),与传统PaaS划清了界限。

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茁壮成长

由于对技术方向的误判,Cloud Foundry错失了将“沙盒”替换为Docker解决自己打包问题的机会,迅速走下了技术的舞台。

作为一个开发者,Docker开启了一个对开发者非常友好的时代。Cloud Foundry等传统PaaS项目通常服务于大企业,对于他们来说,“老板”才是服务的对象,至于开发者的牢骚,那不是问题的关键。

而Docker,不管是Logo、slogan,亦或是姿态,都是把开发者放在最高的位置(至少当时是这样)。他们深谙开发者对PaaS打包的厌恶,把简单做到了极致。不仅解决了打包和发布这一技术难题,还通过友好的封装交到了最广大的开发者手里,大家可以自由分享有趣的“镜像”,各类论坛到处充满了诸如“一分钟部署Wordpress”、“一分钟启动Mysql”等教程,促进了技术的传播。

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PaaS当然还在,不过此时已经变成了一套以Docker容器、镜像为核心的“容器化”思路。

但是Docker总归是一个简单的技术,Docker公司也不满足于此。

如果Docker只是一个创建和启动容器的工具,那最终只会变成某个PaaS项目的幕后英雄。Docker想走到台前。

2014年12月,Andrea Luzzardi在DockerCon上宣布推出了:Docker Swarm。它解决了单宿主机的问题,使得Docker集群可以作为一个虚拟的整体暴露给用户,Swarm最大的特点是完全使用了Docker API来管理集群,用户创建容器时,Swarm拦截请求,通过调度算法找合适的Docker Daemon运行容器。这个操作简单明了,受到了一时追捧。

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一直到15年,Docker走出了一个非常繁荣的生态,在容器编排(Container Orchestration)中,通过收购Fig项目,推出了Docker Compose,通过Swarm和Machine,重新定义了PaaS。

这段时间,在这个鲸鱼周围创业公司数不胜数,在容器网络、存储、监控、CI/CD、UI纷纷涌现优秀项目。

而这一年还有一件大事,那就是Google公司突然发力,正式宣告了一个叫“Kubernetes”项目的诞生。

尾声

在那个繁荣的三年时间里,Docker已经从开源产品逐渐变成一个商业项目,Docker公司终于从屠龙的勇士成为了恶龙本身。众多初期的支持者纷纷决裂,包括CoreOS、RedHat、微软、谷歌等。Docker公司强硬的态度遭致了社区越来越多的不满,终于在2015年6月,Docker、Google、CoreOS等公司共同宣布,成立RunC项目,交由中立的基金会管理。

之后各家以RunC为依据,制定了容器和镜像的标准和规范,也就是OCI(Open Container Initiative)。

很显然,故事还没结束,今日的市场格局和15年远远不同,且听下回分解。

交流问题

大家是什么时候接触云原生技术的呢?

如果你是当时(2014年)Docker的决策者,你会如何平衡容器的开源和商业化进程?

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