云計(jì)算技術(shù)變遷：從虛擬機(jī)到容器

很多偉大產(chǎn)品都是來自于企業(yè)內(nèi)部，一開始是企業(yè)出于自身需求開發(fā)了某種工具，后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)工具不僅可以滿足自身需求，還能滿足市場上其他用戶的需求。于是企業(yè)管理層決定把這個(gè)工具開放出來，形成產(chǎn)品推向市場，企業(yè)自身就是這個(gè)產(chǎn)品的種子用戶。云計(jì)算的誕生就是依賴這樣一條路徑。

云計(jì)算的誕生

眾所周知，亞馬遜是當(dāng)今全球云計(jì)算市場的領(lǐng)導(dǎo)者，同時(shí)也是云計(jì)算的開拓者。2006 年春天 AWS( Amazon Web Services ) 提供第一個(gè)云存儲(chǔ)服務(wù) (Amazon S3)，同年秋天提供了云計(jì)算服務(wù)(Amazon EC2)。

亞馬遜在電子商務(wù)領(lǐng)域深耕多年，積累了獨(dú)特且強(qiáng)大的軟件基礎(chǔ)設(shè)施。亞馬遜意識(shí)到如果把自己在軟件方面的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施開放給開發(fā)者，將省去開發(fā)者購買、搭建和維護(hù)這些基礎(chǔ)設(shè)施的大量時(shí)間和成本，這將會(huì)構(gòu)建起來一個(gè)巨大的生態(tài)體系。于是Amazon Web Services就這樣誕生了。

2008年，王堅(jiān)博士加入阿里以后，開始推動(dòng)阿里云的建設(shè)，同時(shí)減少阿里對(duì)雅虎以及IBM的技術(shù)依賴。在做阿里云的前幾年時(shí)間里，項(xiàng)目持續(xù)賠錢，bug頻出，團(tuán)隊(duì)出走，甚至80%的工程師陸續(xù)離開。但阿里云始終堅(jiān)持下來，最終成為國內(nèi)公有云市場的領(lǐng)導(dǎo)者，同時(shí)也是全球第三大云計(jì)算廠商。

阿里云逐步拉開與第四名谷歌的距離，緊追微軟Azure

云計(jì)算的基礎(chǔ)是資源虛擬化

目前云計(jì)算廠商提供的云服務(wù)大致可分為IaaS、PaaS和SaaS三種，其中最基礎(chǔ)的服務(wù)就是IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))。云廠商提供給開發(fā)者的是虛擬化的服務(wù)器，需要開發(fā)者安裝操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境。

云計(jì)算的服務(wù)模式

IaaS模式對(duì)于開發(fā)者來說還是有點(diǎn)麻煩，因此云廠商開始直接為開發(fā)者提供運(yùn)行環(huán)境，開發(fā)者不需要自己來安裝操作系統(tǒng)。

云計(jì)算的基礎(chǔ)就是資源虛擬化，核心技術(shù)是虛擬機(jī)。虛擬機(jī)主要有兩種類型，一種是直接在硬件上安裝虛擬化程序，在一臺(tái)物理機(jī)上隔離出多個(gè)虛擬機(jī)，如下左圖(裸金屬架構(gòu));另一種是在宿主機(jī)操作系統(tǒng)上安裝虛擬化程序，再隔離出多個(gè)虛擬機(jī)(宿主機(jī)架構(gòu))。

虛擬機(jī)技術(shù)的兩種類型

生成和管理虛擬機(jī)的程序就是Hypervisor，也稱為VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機(jī)監(jiān)視器)，這不是一個(gè)特定程序，而是一類程序，常見的VMM程序包括：VMware EXSi、KVM、Xen、Hyper-V等。其中開源KVM應(yīng)該是云平臺(tái)用的最多的VMM。

為了大規(guī)模地管理虛擬機(jī)，就需要用到管理平臺(tái)軟件，如OpenStack，可以管理諸如KVM或Xen等類型的VMM程序。OpenStack、KVM這些都屬于云計(jì)算IaaS層的技術(shù)。

容器：更輕量化的虛擬化

容器也是一種虛擬化技術(shù)，不過是比虛擬機(jī)更輕的虛擬化技術(shù)，如果大家感興趣還可以看看以前的舊文《聊聊云計(jì)算：5分鐘弄清楚我們?yōu)槭裁葱枰萜鳌贰?/p>

容器與虛擬機(jī)的比較

相比于傳統(tǒng)的虛擬機(jī)，Docker的優(yōu)勢(shì)很明顯，它啟動(dòng)時(shí)間很快，是秒級(jí)，而且對(duì)資源的利用率很高(一臺(tái)主機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行幾千個(gè)Docker容器)。此外，它占的空間很小，虛擬機(jī)一般要幾GB到幾十GB，而容器只需要MB級(jí)甚至KB級(jí)。現(xiàn)在大家常說的Docker，就是創(chuàng)建容器的工具，是應(yīng)用容器引擎。

同樣對(duì)于大規(guī)模的容器集群管理，需要專門的容器編排(Container Orchestration)工具。常見的容器編排工具包括：Kubernetes、Docker Compose、Docker Swarm、Apache Mesos、Marathon等。其中Kubernetes是最常用的容器編排工具，因?yàn)镵ubernetes的首字母K和尾字母s之間有8個(gè)字母，所以Kubernetes也被稱為K8S。

K8S與容器之間的關(guān)系

云計(jì)算到云原生

目前云計(jì)算技術(shù)已從VMM和Openstack為代表的虛擬機(jī)技術(shù)體系，逐步過渡到以容器和K8S為代表的云原生技術(shù)體系。這其中與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序越來越復(fù)雜有關(guān)系。

傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序都是單體架構(gòu)，隨著程序越來越復(fù)雜，單體架構(gòu)被分拆成多個(gè)服務(wù)的分布式架構(gòu)，逐步演化為后來的微服務(wù)架構(gòu)。

為了給每個(gè)服務(wù)單獨(dú)分配資源，就需要把不同的服務(wù)運(yùn)行環(huán)境隔離開，如果全部用虛擬機(jī)來做隔離，那么成本和性能都是問題。容器由于其對(duì)資源的占用很少，所以更適合于分布式架構(gòu)的系統(tǒng)。這就是以容器和K8S為代表的云原生技術(shù)成為云計(jì)算的主流。