容器、容器云和容器化PaaS平台之间的关系

一直都有很多人迷惑于容器应该属于IaaS或是PaaS层，也搞不清楚容器云到底是该归到哪里，该由哪个团队来建设、哪个团队来维护。K8s是不是就等同于容器云？所以我们看到概念和定义的混乱，在实施容器云的时候也会有众多的分歧，无所适从。目前又有众多的公司推出容器化PaaS的概念，更搞不清楚谁是谁了。那么容器、容器云、容器化PaaS以及与Docker、Kubernetes之间是个什么样的关系？这是需要我们明确并理解的问题。容器是一种操作系统级虚拟化技术，Docker是一种容器引擎。使用Docker来运行操作容器。但从容器自身来说，其提供的是IaaS层能力。Kubernetes提供了容器调度和管理的能力，加上云计算租户功能，实现容器云平台功能。而基于容器技术所构建的应用开发、应用托管和应用运维平台则可以称为容器化PaaS平台，它是一种轻量化PaaS实现。结合日志、监控、认证、权限等基础能力则可以构建企业级的平台和可复用服务，采用微服务架构实现企业技术服务中台能力，支撑企业业务敏捷研发和模式转型。一、容器容器是一种轻量虚拟化技术，它不同于VMware虚拟化，所以其隔离性相对差、安全性差，但轻量也正是其特点。容器的概念其实也早就有之，只不过实践的选择有差别。早在2006年的时候，我当时所在的公司就提出了基于java的多jvmContainers概念并进行了产品实践，一个java容器可以运行多个jvm，不过因为java自身特性导致的后来转型并不成功，最后不得不放弃了。应用层容器和操作系统级容器的实现还是有很大差别。操作系统级的容器设计明显更合理，更易于实现和推广。通过标准化镜像封装，从而实现了环境一致性。容器为了弹性伸缩能力倾向于无状态应用，这样简化了容器设计实现的复杂性。所以基于容器自身的特点，容器适用的场景并不是无限的。当然kubernetes从1.9版本正式支持有状态应用，增强了容器的场景适应能力，扩展了适用场景。经常有人拿容器和虚拟机比较，虽然都是虚拟化，但二者差别还是很大的。虚拟机就好比是一个完整的人，而容器类似于妈妈肚子里的胎儿。它需要依赖于母体来生存，所以我们可以看到容器在操作系统中以进程的方式运行。容器的虚拟化损耗约1%，而虚拟机的损耗约20%左右。但是容器带来了管理和运维的复杂性。Docker提供了CLI和RESTAPI方式，都需要很高学习成本，在达到一定数量的容器后用CLI来管理和运维将会是噩梦，所以有DockerSwarm、Mesos、Kubernetes等容器调度管理框架的出现，提升管理和运维效率，降低运维难度和工作量。既然容器也是操作系统级的虚拟化，其可以看作类似于虚拟机的对象，容器本身提供的服务依然是基础设施资源服务，所以容器应该是处于IaaS层。而基于容器技术和容器调度管理技术如kubernetes实现的容器云平台则封装了容器操作，提供平台能力，所以容器云平台应该属于PaaS层。这也是很多人直接把容器云平台称为PaaS平台的原因吧。不过确切的说，容器云平台并非真的PaaS。目前很多容器云平台所提供的能力无法满足应用开发、应用托管、应用运维的PaaS平台能力要求，而通常仅仅实现租户+云端的容器调度管理能力，依然有大量的CLI运维工作。对使用容器云的人员的学习成本和要求都比较高。二、容器云Kubernetes并不等于容器云，kubernets只是一种容器调度管理框架，和dockerswarm、mesos等一样，用于调度、管理容器。比如调度容器到匹配的资源上，管理容器的弹性伸缩、灰度发布、负载路由等。云计算很重要的一个概念是租户。租户租用共享的云计算资源，按需和用量计费，不用则不产生费用。而kubernetes中是没有租户的概念的。所以仅有kubernetes是不够的，kubernetes可以看作是容器云平台的内核，我们需要使用kubernetes来实现容器云平台，但还需要基于kubernetes进行封装，支持租户共享基础设施资源等能力。租户可以是一个跨平台的概念。在容器云平台建设中，有容器云平台的租户设计是基于kubernetes的namespaces来划分的，一个租户使用一个namespaces，这会带来很大的局限性。虽然租户的定义没有明确标准，但从理论上说租户是高于kubernetes的，所以在kubernetes内部没有租户的概念，而是用namespaces来实现资源隔离。在容器云平台实践中，需要考虑租户的设计，可能是跨越多个kubernetes集群的，甚至跨越多个IaaS平台用kubernetes实现容器调度，也就是可以把容器调度到不同的云平台上运行，比如同时可以把容器调度到腾讯云、华为云、AWS云等云平台上（通过云管来实现资源的统一管控，支撑容器云平台的资源调度），从而实现高等级备份和容灾等。这就需要考虑基于Kubernetes多集群之上的容器云平台能力的抽象和设计。容器适用于轻量、弹性、无状态等业务场景，这也决定了在传统行业其应用场景并不广阔。传统行业业务追求稳定性，并不需要频繁的变更和重启。重启可能会带来数据的丢失，也可能造成业务流量处理的波动。另外需要认识到，生产环境和测试环境的要求是不一样的。测试环境可以敏捷的迭代测试、快速的环境准备、频繁的部署删除，但生产环境往往要求持续稳定的运行。所以容器更多的适合测试环境，以更快的构建测试环境，确保回归测试环境一致性，更快更频繁的构建、发布、部署、测试、反馈，从而提升效率，减少出错频率。这也是我们公司各个团队都乐意转到容器云平台的一个原因。生产环境则要求稳定，应用服务部署之后，不需要频繁的启停，也很少频繁的弹性伸缩，往往需要提前规划好系统容量需求，确保平稳和稳定。一种技术解决不了所有问题。容器不是万能，它有适合的场景。我们不能削足适履，而是要理解容器的特点，选择合适的业务场景。企业内需要不同技术的组合来满足企业业务需求，而容器适合支撑轻量、弹性、无状态业务应用。所以测试环境我尽可以把kafka、Mysql、ES等快速部署起来用于测试，但这些组件在生产环境就需要物理化部署，而不是容器化部署。测试和生产在性能、稳定性、效率等方面的要求是不一样的，所以不同的场景需要考虑不同的方式。也有很多人鼓吹容器节省资源，这只是相对的。每个容器都是一个完整的业务应用及依赖包组合，依赖的文件越多，部署容器越多，重复的资源占用就越多。浪费就越多，反而比如一台服务器上直接起若干服务。而且大量的容器如果调度不合理往往会导致资源争抢的出现，应用性能不时受到影响。什么时候容器云会节省资源？在达到一定量后，中大规模应用之后，可以实现资源的分时段使用，比如白天做业务处理，晚上做数据分析、计算、整合、统计等，相当于使资源分片，但这取决于业务的运行资源和时段要求以及容器量，只有达到一定量之后才能更好的规划和分时利用资源，从而达到“节省资源”的目的。但这些对容器云平台的容器调度能力提出了非常高的要求。三、容器化PaaS容器云可以看作是容器化PaaS的一个雏形，但并不能真正称为PaaS。PaaS平台类似于操作系统（云操作系统），提供应用开发、托管、运维等能力。特别对传统行业人员来说，需要具备友好的UI，使用户能够不需要额外学习就可以方便的使用PaaS平台来完成应用开发、托管和运维需求。容器云或容器化PaaS平台属于基础平台，理论上应该由运维团队来搭建。但采用容器云之后，PaaS运维团队是有别于传统的运维团队，而应该是一种开发型运维团队，重点是运维平台建设、运维工具开发以及稳态业务应用运维。而运维可以分2-3个层次：基础设施资源运维、平台和工具运维、业务应用运维。开发团队则专注于业务应用的开发和迭代，业务团队则专注于业务的运营和创新。PaaS平台则起到一个承上启下的作用，向下使用基础设施资源，向上则支撑业务应用的开发、运维和运营等。这有点类似于GoogleSRE，这也是企业数字化转型IT组织转型的重要方面。容器化PaaS平台可以更好的利用容器的特点支撑微服务化业务应用。所以我们在建设容器云平台时就提出了“以应用管理为核心”，支撑微服务化业务应用，这就需要在容器云平台具备服务治理能力。服务治理不是指SpringCloud，也不是dubbo，微服务开发框架和微服务治理是两个概念。在容器云平台或容器化PaaS平台，可以不用SpringCloud，不用dubbo，同样可以开发微服务，反而会简化微服务的管理和治理。比如说服务注册，使用SpringCloud可以要使用Eureka，就需要额外的Eureka组件，而容器云平台自身是提供服务注册发现机制的，所以没必要非要选择SpringCloud等工具。但是这就对容器云平台或容器化PaaS提出了比较高的要求，要能实现不同类型微服务的管理和治理。理解了这一点，在设计实现容器化PaaS平台的时候，就不会只考虑SpringCloud或Dubbo，就可以设计出更通用的PaaS平台。我们把容器化PaaS定义为轻量化PaaS。所谓轻量化PaaS，就是让它来支撑微服务架构业务应用，而不去部署如生产数据库、Kafka、ES等重型数据库或中间件系统，因为它无论在稳定性、可靠性、性能等方面都不如非容器化部署，运维复杂度高。因此，使用容器云或容器化PaaS来支撑微服务架构业务应用，实现敏捷的业务应用服务开发和迭代，快速构建一致性的开发、测试环境，支持弹性伸缩应对突发流量，扩展服务治理增强安全管控，提供统一的日志、监控、审计等企业级能力中心等，从而就可以基于容器化PaaS构建企业的可复用中台服务，从而满足企业业务应用的敏捷变化需求和业务模式转型，促进企业数字化转型。也不少人在提敏态和稳态双态运维，我们觉得核心不是新的运维模式和传统运维模式并行，而是不同的业务场景需求