引言

無服務器計算正成為現代應用程序開發的熱門選擇，它提供了按需擴展、降低運營成本和消除服務器管理開銷的眾多優勢。Kubernetes，作為一種容器編排工具，在無服務器環境中也發揮著至關重要的作用，它使開發人員能夠在 Kubernetes 集群上無縫運行無服務器工作負載，從而充分利用這兩種技術的強大功能。

Kubernetes 集群無服務器化的優勢

• 按需自動擴展： Kubernetes 集群上的無服務器工作負載可以根據需要自動擴展，以處理負載高峰和低谷，從而優化資源利用率并降低成本。
• 降低運營成本： 無服務器計算通過在不使用時釋放資源，消除了服務器管理的開銷。這極大地降低了運營成本，使開發人員能夠專注于應用程序開發，而不是基礎設施管理。
• 更高的可用性和可靠性： Kubernetes 集群提供了高可用性和可靠性，確保無服務器工作負載始終運行。集群通過自動故障轉移和自我修復機制，確保應用程序即使在出現故障的情況下也能繼續運行。
• 簡化的應用程序開發： 無服務器計算消除了服務器配置和維護的需要，使開發人員能夠專注于編寫業務邏輯。Kubernetes 集群上的無服務器化為這種簡化提供了額外的支持，通過提供了管理、編排和監控工具。

Kubernetes 無服務器化策略

在 Kubernetes 集群上實現無服務器化有兩種主要策略：

Serverless Operators

Serverless Operators 是一種 Kubernetes 控制器，它允許開發人員將無服務器函數作為 Kubernetes 資源定義。這些控制器負責將函數部署到 Kubernetes 集群，管理它們的擴展和生命周期。一些流行的 Serverless Operators 包括 OpenFaaS、Knative 和 Fission。

Container runtime Interfaces (CRI)

CRI 是 Kubernetes 用于與容器運行時交互的接口。無服務器運行時，如 OpenWhisk 和 Kubeless，可以使用 CRI 將無服務器函數作為容器部署到 Kubernetes 集群。這些運行時負責管理函數的生命周期，包括啟動、停止和擴展。

結論

Kubernetes 集群無服務器化提供了將無服務器計算優勢與 Kubernetes 編排功能相結合的獨特優勢。通過利用自動擴展、降低運營成本和簡化應用程序開發等特性，開發人員能夠在 Kubernetes 集群上無縫地運行無服務器工作負載，從而充分利用這兩種技術的強大功能。隨著無服務器計算的持續發展，Kubernetes 集群無服務器化有望成為現代應用程序開發中越來越重要的趨勢。

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IBM、谷歌等一票大佬共同研發的Knative，究竟是什么？

Knative是什么？

要了解這個問題，你必須先了解什么是Kubernetes？以及Kubernetes最大的問題是什么？

Kubernetes是一個開源的，用于管理云平臺中多個主機上的容器化的應用，Kubernetes的目標是讓部署容器化的應用簡單并且高效（powerful）,Kubernetes提供了應用部署，規劃，更新，維護的一種機制。

那么問題來了！Kubernetes有一個最大的槽點就是入門門檻略高，而Knative正是為了解決這個問題來的。

Knative 的?標是在基于 Kubernetes 之上為整個開發?命周期提供幫助。 它的具體實現?式是：?先使你作為開發?員能夠以你想要的語?和以你想要的?式來編寫代碼，其次幫助你構建和打包應?程序，最后幫助你運?和伸縮應?程序。

為此，Knative 將重點放在三個關鍵組件上： Build（構建） 你的應?程序，為其提供流量 Serving（服務） ，以及確保應?程序能夠輕松地?產和消費 Event（事件） 。

Build（構建）

通過靈活的插件化的構建系統將?戶源代碼構建成容器。 ?前已經?持多個構建系統，?如 Google 的 Kaniko，它?需運? Docker daemon 就可以在 Kubernetes 集群上構建容器鏡像。

Serving（服務）

基于負載?動伸縮，包括在沒有負載時縮減到零。 允許你為多個修訂版本（revision）應?創建流量策略，從?能夠通過 URL 輕松路由到?標應?程序。

Event（事件）

使得?產和消費事件變得容易。 抽象出事件源，并允許操作?員使???選擇的消息傳遞層。

Knative 是以 Kubernetes 的?組?定義資源類型（CRD）的?式來安裝的，因此只需使??個 YAML ?件就可以輕松地開始使? Knative。

可以看出，knative 是為了解決容器為核心的 serverless 應用的構建、部署和運行的問題。

Knative 提供了一組標準中間件，專注于在云原生平臺上構建和運行應用的通用任務，比如源碼到容器的構建、將服務綁定到事件生態系統（通過事件觸發工作負載的執行）、管理部署期間的路由和流量以及工作負載的自動擴展。 該框架為用戶提供了“部署任何負載都需要的熟悉的、慣用的語言支持以及標準化的模式，這些負載包括傳統的應用，也包括函數或容器應用”。

相對于傳統的 Serverless 解決方案，Knative 的優良性得到開發者和企業認可，這也是其短時間內得到業內各大廠商追捧的主要原因。

Knative 的優勢

便利性： Knative 以 Kubernetes 和 istio 作為其底層框架，因此無論是線上還是線下，任何 Kubernetes 集群，無論是云上 Kubernetes 服務還是自建 Kubernetes 集群，都能通過安裝 istio 和 knative 插件快速的搭建 serverless 平臺。

標準化： Knative 聯合 CNCF，把所有事件標準化，統一為 CloudEvent，提供事件的跨平臺，同時讓函數和具體的調用方能夠解耦。

服務間解耦： 使用 Knative 使得應用不在與底層依賴服務強綁定，可以跨云實現業務互通

成熟的生態： Knative 基于 Kubernetes 體系構建，與 kubernetes 生態結合更緊密；

自動伸縮： 監控應用的請求，并自動擴縮容, 得益于 Istio 能力加持，天生支持藍綠發布、回滾功能，方便應用發布流程。

應用監控： 支持日志的收集、查找和分析，并支持 VAmetrics 數據展示、調用關系 tracing。

不難看出，Knative雖然很年輕，但其成長速度非?？?。 其作為當今云原生態領域發展最快的開源項目之一，不僅通過提供簡化工作流程的工具來解決這些問題，而且還為Kubernetes集群帶來了非服務器工作負載的強大功能。 目前已有不少項目加入到了年輕的Knative生態系統，且趨勢是不斷增加的。

目前Knative 還在不斷的更新優化中，每一次更新優化都離客戶的最終訴求更近了一步，Knative 的未來必定是一片坦途，相信將來通福云以及整個行業將會看到很多選項和機會將Knative 運用起來。

分布式文件存儲服務器之Minio對象存儲技術參考指南

Minio對象存儲技術

MinIO是一種高性能對象存儲解決方案，原生支持Kubernetes部署。 MinIO提供與AmazonWebServicesS3兼容的API并支持所有核心S3功能。 MinIO是在GNUAffero通用公共許可證v3.0下發布的。

也許提起對象存儲技術，我們都經歷過Fastdfs長時間的拉鋸戰，即使現在大部分都在使用云服務廠商提供的OSS對象存儲服務，但是其所花費的經濟成本也是遞增的，而且數據都存儲在別人的服務器上，從一定程度上來說，對于文件資源的把控粒度是極其不可控制，公網數據是何其的沒有隱私可言。 雖然，對于開發層面上來說，只需要整合對應的SDK，對其使用已經是開箱即用。 但是，對于選擇自研對象存儲技術來說，Minio何嘗不失為一大利器。 其搭建過程與整合方面，幾乎已經沒有什么瓶頸可言。 不論是從傳統服務器的安裝，還是基于Docker以及Kubernetes的部署，簡直簡單得不要不要的。

基本概述

,MinIO’ssoftware-definedsuiterunsseamlesslyinthepubliccloud,,MinIOcandeliverarangeofusecasesfromAI/ML,analytics,backup/restoreandmodernwebandmobileapps.

MinIO在最大數量的環境中支持最廣泛的用例。 自云原生以來，MinIO的軟件定義套件在公共云、私有云和邊緣無縫運行——使其成為混合云的領導者。 憑借行業領先的性能和可擴展性，MinIO可以提供一系列用例，包括AI/ML、分析、備份/恢復以及現代Web和移動應用程序。

HybridCloud：混合云

Borncloudnative：云原生

MinIOispioneeringhighperformanceobjectstorage：高性能對象存儲的先驅

Builtontheprinciplesofwebscale：建立在網絡規模的原則上

The#.開源對象存儲，并且最適合企業

ThedefactostandardforAmazonS3compatibility：AmazonS3兼容性的事實標準

Simplypowerful：簡單強大[極簡主義]

基本特點

MinIO的企業級特性代表了對象存儲空間的標準。 從AWSS3API到S3Select以及我們對內聯擦除編碼和安全性的實施，我們的代碼廣受贊譽，并經常被一些技術和商業領域的大腕復制。

ErasureCoding：糾錯碼

MinIO使用以匯編代碼編寫的每個對象內聯擦除編碼來保護數據，以提供盡可能高的性能。 MinIO使用Reed-Solomon代碼將對象條帶化為具有用戶可配置冗余級別的數據和奇偶校驗塊。 MinIO的ErasureCoding在對象級別執行修復，可以獨立修復多個對象。

在N/2的最大奇偶校驗下，MinIO的實現可以確保在部署中僅使用((N/2)+1)個操作驅動器進行不間斷的讀寫操作。 例如，在12個驅動器的設置中，MinIO將對象分片到6個數據和6個奇偶校驗驅動器，并且可以可靠地寫入新對象或重建現有對象，而部署中僅剩下7個驅動器。

Bitrotprotection：Bitrot保護

靜默數據損壞或bitrot是磁盤驅動器面臨的嚴重問題，導致數據在用戶不知情的情況下損壞。 原因是多方面的（驅動器老化、電流峰值、磁盤固件中的錯誤、幻像寫入、讀取/寫入方向錯誤、驅動程序錯誤、意外覆蓋），但結果是一樣的-數據受損。

MinIO對HighwayHash算法的優化實現確保它永遠不會讀取損壞的數據-它即時捕獲和修復損壞的對象。 通過在READ上計算散列并在從應用程序、網絡到內存/驅動器的WRITE上對其進行驗證來確保端到端的完整性。 該實現專為速度而設計，可以在IntelCPU的單核上實現超過10GB/秒的散列速度。

Encryption：加密處理

在飛行中加密數據是一回事；保護靜態數據是另一回事。 MinIO支持多種復雜的服務器端加密方案來保護數據——無論數據在哪里。 MinIO的方法以可忽略的性能開銷確保機密性、完整性和真實性。 使用AES-256-GCM、ChaCha20-Poly1305和AES-CBC支持服務器端和客戶端加密。

加密對象使用AEAD服務器端加密進行防篡改。 此外，MinIO與所有常用的密鑰管理解決方案（例如HashiCorpVault）兼容并經過測試。 MinIO使用密鑰管理系統(KMS)來支持SSE-S3。

如果客戶端請求SSE-S3或啟用自動加密，則MinIO服務器使用唯一的對象密鑰加密每個對象，該對象密鑰受KMS管理的主密鑰保護。 鑒于極低的開銷，可以為每個應用程序和實例打開自動加密。

IdentityManagement：身份管理

MinIO支持身份管理中最先進的標準，與OpenID連接兼容提供商以及關鍵的外部IDP供應商集成。 這意味著訪問是集中的，密碼是臨時的和輪換的，而不是存儲在配置文件和數據庫中。 此外，訪問策略是細粒度和高度可配置的，這意味著支持多租戶和多實例部署變得簡單。

ContinuousReplication：連續復制

傳統復制方法的挑戰在于，它們無法有效擴展超過數百TB。 話雖如此，每個人都需要一個復制策略來支持災難恢復，并且該策略需要跨越地域、數據中心和云。

MinIO的持續復制專為大規模、跨數據中心部署而設計。 通過利用Lambda計算通知和對象元數據，它可以高效快速地計算增量。 Lambda通知確保更改立即傳播，而不是傳統的批處理模式。

連續復制意味著如果發生故障，即使面對高度動態的數據集，數據丟失也將保持在最低限度。 最后，與MinIO所做的一樣，持續復制是多供應商的，這意味著您的備份位置可以是從NAS到公共云的任何位置。

GlobalFederation：全球聯合會

現代企業到處都有數據。 MinIO允許將這些不同的實例組合起來形成一個統一的全局命名空間。 具體來說，可以將任意數量的MinIO服務器組合成一個分布式模式集，多個分布式模式集可以組合成一個MinIO服務器聯合。 每個MinIOServerFederation都提供統一的管理和命名空間。

MinIO聯合服務器支持無限數量的分布式模式集。 這種方法的影響是對象存儲可以為大型、地理分布的企業大規模擴展，同時保留從單個控制臺容納各種應用程序（Splunk、Teradata、Spark、Hive、Presto、TensorFlow、H20）的能力。

Multi-CloudGateway：多云網關

所有企業都在采用多云戰略。 這也包括私有云。 因此，您的裸機虛擬化容器和公共云服務（包括Google、Microsoft和阿里巴巴等非S3提供商）必須看起來相同。 雖然現代應用程序具有高度可移植性，但支持這些應用程序的數據卻不是。

讓這些數據無論位于何處都可用，是MinIO解決的主要挑戰。 MinIO在裸機、網絡附加存儲和每個公共云上運行。 更重要的是，MinIO通過AmazonS3API確保您從應用程序和管理的角度來看這些數據的視圖看起來完全相同。

MinIO可以走得更遠，使您現有的存儲基礎設施與AmazonS3兼容。 影響是深遠的。 現在，組織可以真正統一他們的數據基礎設施——從文件到塊，所有這些都顯示為可通過AmazonS3API訪問的對象，而無需遷移。

WORM：WORM對象鎖定

啟用WORM后，MinIO會禁用所有可能改變對象數據和元數據的API。 這意味著一旦寫入的數據就可以防篡改。 這對于許多不同的監管要求具有實際應用。

基本架構

MinIO被設計為云原生，可以作為由外部編排服務（如Kubernetes）管理的輕量級容器運行。 整個服務器是一個約40MB的靜態二進制文件，并且在使用CPU和內存資源方面非常高效-即使在高負載下也是如此。 結果是您可以在共享硬件上共同托管大量租戶。

MinIO在帶有本地連接驅動器(JBOD/JBOF)的商用服務器上運行。 集群中的所有服務器的能力相同（完全對稱架構）。 沒有名稱節點或元數據服務器。

MinIO將數據和元數據作為對象一起寫入，無需元數據數據庫。 此外，MinIO將所有功能（擦除代碼、bitrot檢查、加密）作為內聯、嚴格一致的操作執行。 結果是MinIO非常有彈性。

每個MinIO集群是一組分布式MinIO服務器，每個節點一個進程。 MinIO作為單個進程在用戶空間運行，并使用輕量級協程來實現高并發。 驅動器被分組到擦除集（默認情況下每組16個驅動器），并且使用確定性散列算法將對象放置在這些集上。

MinIO專為大規模、多數據中心的云存儲服務而設計。 每個租戶運行自己的MinIO集群，與其他租戶完全隔離，使他們能夠保護他們免受升級、更新和安全事件的任何中斷。 每個租戶通過跨地域聯合集群來獨立擴展。

MinIO服務器功能

MinIO的企業級特性代表了對象存儲空間的標準。 從AWSS3API到S3Select以及我們對內聯擦除編碼和安全性的實施，我們的代碼廣受贊譽，并經常被一些技術和商業領域的大腕復制。

MinIO對象保留

默認情況下，對唯一對象名稱的每次新寫入操作都會導致覆蓋該對象。 您可以將MinIO配置為創建每個對象突變的版本，從而保留該對象的完整歷史記錄。 MinIO還支持一次寫入多次讀取(WORM)鎖定版本化對象，以確保在指定的持續時間內或直到顯式解除鎖定為止的完全不變性。

版本控制和對象鎖定功能僅適用于分布式MinIO部署：

BucketVersioning：存儲桶版本控制

MinIO支持在單個存儲桶中保存對象的多個“版本”。 通常會覆蓋現有對象的寫入操作會導致創建新的版本化對象。 MinIO版本控制可防止意外覆蓋和刪除，同時支持“撤消”寫入操作。 存儲桶版本控制是配置對象鎖定和保留規則的先決條件。

對于版本化存儲桶，任何改變對象的寫入操作都會導致該對象的新版本具有唯一的版本ID。 MinIO標記客戶端默認檢索的對象的“最新”版本。 然后，客戶端可以明確選擇列出、檢索或刪除特定對象版本。

其中：

具有單一版本的對象：MinIO為每個對象添加一個唯一的版本ID作為寫入操作的一部分。

2.具有多個版本的對象：MinIO保留對象的所有版本，并將最新版本標記為“最新”。

3.檢索最新的對象版本

4.檢索特定對象版本

WORM：對象鎖定

MinIO對象鎖定（“對象保留”）強制執行一次寫入多次讀取(WORM)不變性以保護版本化對象不被刪除。 MinIO支持基于持續時間的對象保留和無限期合法保留保留。

MinIO對象鎖定提供關鍵數據保留合規性，并符合CohassetAssociates的SEC17a-4(f)、FINRA4511(C)和CFTC1.31(c)-(d)要求。

其中：

不帶鎖的桶：MinIO版本控制保留了對象突變的完整歷史。 但是，應用程序可以明確刪除特定的對象版本。

帶鎖的桶：對存儲桶中的對象應用默認的30天WORM鎖定可確保所有對象版本的最短保留期和保護期。

3.鎖定桶中的刪除操作：刪除操作遵循版本化存儲桶中的正常行為，其中MinIODeleteMarker為對象創建一個。 但是，對象的非刪除標記版本仍受保留規則約束，并且不會受到任何特定刪除或覆蓋嘗試的影響。

4.鎖定存儲桶中的版本化刪除操作：MinIO會阻止任何刪除在WORM鎖定下持有的特定對象版本的嘗試。 客戶端可以刪除版本的最早可能時間是鎖定到期時。

Minio部署和管理

MinIO是一個軟件定義的高性能分布式對象存儲服務器。 您可以在消費級或企業級硬件以及各種操作系統和架構上運行MinIO。

MinIO支持兩種部署模式：獨立和分布式：

獨立部署：具有單個存儲卷或文件夾的單個MinIO服務器。 獨立部署最適合使用MinIO進行對象存儲的應用程序的評估和初始開發，或為單個存儲卷提供S3訪問層。 獨立部署不提供對全套MinIO高級S3特性和功能的訪問。

分布式部署：一臺或多臺MinIO服務器，所有服務器上至少有四個總存儲卷。 分布式部署最適合生產環境和工作負載，并支持MinIO的所有核心和高級S3特性和功能。 對于生產環境，MinIO建議使用4個節點和4個驅動器的基線拓撲。

K8s是什么?

Kubernetes，簡稱K8s，起源于Google，是一個開源的容器編排平臺。 它由Google在2014年開源，并由Cloud Native Computing Foundation（CNCF）維護。 在云計算和微服務架構日益普及的今天，Kubernetes已成為業界標準的容器管理平臺。 “K8s”是“Kubernetes”的縮寫，形成方式是保留單詞的第一個和最后一個字母（K和s），然后用中間剩余字母的數量（8個）來代替中間的字母。 這種縮寫方式在技術界較為常見，用于簡化較長或難以記憶的名稱。 Kubernetes是用于自動部署、擴展和管理容器化應用程序的系統。 與Docker Swarm和Mesos等其他容器編排工具相比，Kubernetes提供了更為強大和靈活的工具來管理復雜的應用架構。 它可以視為一個操作系統，專為運行在多個服務器上的容器設計。 Kubernetes能自動調度和平衡容器在各個服務器上的運行，無需擔心單個服務器的故障或負載。 以在線購物網站后端服務的容器化和擴展為例。 最初，這些服務都部署在單獨的虛擬機上，需要手動進行擴展和更新。 使用Kubernetes后，可以自動化和優化這些過程，確保高可用性和資源的最優利用。 使用Kubernetes部署一個Python Flask應用的示例：創建Dockerfile以容器化應用，然后創建Kubernetes的YAML配置文件，最后使用kubectl命令行工具部署應用。 通過修改replicas字段并重新應用YAML配置，可以輕松擴展應用。 Orchestration（編排）在計算機科學和信息技術中指的是自動配置、協調和管理計算機系統和軟件。 在微服務和容器化的環境中，編排通常用于自動化多個服務或容器的部署、擴展和管理。 Cloud Native Computing Foundation（CNCF）是一個非盈利組織，旨在推動云原生計算的發展和普及。 它由linux Foundation于2015年成立，為開發者提供了一系列工具和最佳實踐。 Docker Swarm是Docker的原生編排解決方案，用于管理Docker容器。 與Kubernetes相比，Docker Swarm更簡單易用，但功能上可能沒有Kubernetes那么全面。 Apache Mesos是一個開源的集群管理器，提供了有效地隔離和共享跨分布式應用或框架的資源。 Mesos最初是為大數據處理和實時分析設計的，但現在也被用于各種其他用途，包括容器編排。 容器編排工具用于自動化管理容器的生命周期，包括部署、擴展、更新和監控等。 主要的容器編排工具包括Kubernetes、Docker Swarm和Apache Mesos。 YAML（YAML Aint Markup Language）是一種數據序列化格式，常用于配置文件和數據交換。 AWS ECS是Amazon Web Services（AWS）提供的容器管理服務，用于運行和管理Docker容器。 與Kubernetes不同，ECS是與AWS環境緊密集成的，提供了與其他AWS服務（如EC2、EBS、ELB等）無縫對接的能力。 自動擴展是一種能力，允許應用根據實際需求動態地增加或減少資源。 零停機時間更新是一種軟件部署方法，目的是在更新應用時避免影響用戶。 在容器編排環境中，這通常通過逐步替換舊版本的容器實例來實現。 故障恢復是一種機制，用于在系統或應用組件出現故障時自動恢復正常運行狀態。 Dockerfile是一個文本文件，包含了一系列用于構建Docker鏡像的指令。 FROM python:3.8-slim是Dockerfile指令，表示基礎鏡像是python:3.8-slim。 COPY /是Dockerfile指令，用于將宿主機上的文件復制到Docker鏡像的根目錄（/）下。 apiVersion: apps/v1是Kubernetes YAML配置文件中的一個字段，指定了API版本。 kind: Deployment是Kubernetes YAML配置文件中的一個字段，用于指定資源類型。 metadata是Kubernetes YAML配置文件中的一個字段，用于存儲資源的元數據。 name: flask-app是Kubernetes YAML配置文件中metadata字段下的一個子字段，用于給資源（在這個例子中是一個Deployment）命名。 spec是Kubernetes YAML配置文件中的一個字段，用于描述資源（如Pod、Deployment、Service等）的“規格”或期望狀態。 replicas: 3是Kubernetes Deployment中spec字段下的一個子字段，用于指定應用應該有多少個副本（或實例）。 selector是Kubernetes Deployment中spec字段下的一個子字段，用于定義如何找到這個Deployment應管理的Pod。 matchLabels是Kubernetes Deployment中selector字段下的一個子字段，用于指定標簽選擇器的匹配規則。 app: flask-app是Kubernetes YAML配置文件中用于標簽（labels）的一個鍵值對。 template是Kubernetes Deployment中spec字段下的一個子字段，用于描述應該如何創建Pod。 labels是Kubernetes YAML配置文件中的一個字段，用于給資源（如Pod、Service、Deployment等）添加鍵值對形式的標簽。 app: flask-app是與第一個app: flask-app相同的鍵值對，用于標記Pod模板。 containers是Kubernetes Pod模板中spec字段下的一個子字段，用于定義Pod內運行的容器列表。 image: your-docker-repo/flask-app:latest是Kubernetes Pod模板中containers字段下的一個子字段，指定了容器應該使用哪個Docker鏡像。 kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于與Kubernetes集群進行交互。 kubectl apply -f 是使用kubectl命令行工具的命令，用于應用（或更新）一個Kubernetes配置文件。 AWS Lambda是Amazon Web Services（AWS）提供的無服務器計算服務。 無服務器（Serverless）架構是一種構建和運行應用的方法，其中應用開發者不需要管理服務器或基礎設施。 Deployment對象在Kubernetes中是一種API對象，用于描述一個應用的期望狀態。 基礎設施即代碼（Infrastructure as Code，簡稱IaC）是一種IT基礎設施管理方法，其中，計算、網絡和存儲資源的配置信息被編寫和存儲為可版本控制的代碼文件。 IaC允許開發者和運維團隊用代碼的方式描述和管理整個應用環境。 如果想體驗gpt4，可以評論或者私信把問題發給我，然后我有空的話幫你問一下。

虛擬化有哪些應用？

近年來，云原生 （Cloud Native）可謂是 IT 界最火的概念之一，眾多互聯網巨頭都已經開始積極擁抱云原生。 而說到云原生，我們就不得不了解本文的主角 —— 容器（container）。 容器技術可謂是撐起了云原生生態的半壁江山。 容器作為一種先進的虛擬化技術，已然成為了云原生時代軟件開發和運維的標準基礎設施，在了解它之前，我們不妨從虛擬化技術說起。

何謂虛擬化技術

1961 年 —— IBM709 機實現了分時系統

計算機歷史上首個虛擬化技術實現于 1961 年，IBM709 計算機首次將 CPU 占用切分為多個極短 (1/100sec) 時間片，每一個時間片都用來執行著不同的任務。 通過對這些時間片的輪詢，這樣就可以將一個 CPU 虛擬化或者偽裝成為多個 CPU，并且讓每一顆虛擬 CPU 看起來都是在同時運行的。 這就是虛擬機的雛形。

容器的功能其實和虛擬機類似，無論容器還是虛擬機，其實都是在計算機不同的層面進行虛擬化，即使用邏輯來表示資源，從而擺脫物理限制的約束，提高物理資源的利用率。 虛擬化技術是一個抽象又內涵豐富的概念，在不同的領域或層面有著不同的含義。

這里我們首先來粗略地講講計算機的層級結構。計算機系統對于大部分軟件開發者來說可以分為以下層級結構：

應用程序層函數庫層操作系統層硬件層

各層級自底向上，每一層都向上提供了接口，同時每一層也只需要知道下一層的接口即可調用底層功能來實現上層操作（不需要知道底層的具體運作機制）。

但由于早期計算機廠商生產出來的硬件遵循各自的標準和規范，使得操作系統在不同計算機硬件之間的兼容性很差；同理，不同的軟件在不同的操作系統下的兼容性也很差。于是，就有開發者人為地在層與層之間創造了抽象層：

應用層函數庫層API抽象層操作系統層硬件抽象層硬件層

就我們探討的層面來說，所謂虛擬化就是在上下兩層之間，人為地創造出一個新的抽象層，使得上層軟件可以直接運行在新的虛擬環境上。 簡單來說，虛擬化就是通過模訪下層原有的功能模塊創造接口，來“欺騙”上層，從而達到跨平臺開發的目的。

綜合上述理念，我們就可以重新認識如今幾大廣為人知的虛擬化技術：

為什么你的創業公司應該運行在 Kubernetes 上

從 2019 年初開始，就有不少創業公司陸陸續續向我咨詢 Kubernetes 等云原生技術。

我總是會問這些創業公司的部署流程是怎樣的，因為這能讓我大概了解到一個公司的技術復雜度處在哪個階段。 有些公司僅僅使用scp部署簡單的PHP應用程序，就能讓公司走的很遠，而有些公司的架構達到極限，不得不使用諸如Redis或者Kafka這樣的基礎組件作為內部通信，從而將系統拆分為不同的服務。

當他們知道我的履歷里有Kubernetes的相關實戰經驗后，便總會問起它。 大多數公司對上手Kubernetes很感興趣，但同時也對Kubernetes是否適用于特定的用例表示出了擔心。 我在上一家公司是怎樣使用它的？學習它困難嗎？開發團隊有哪些使用它的經驗？

當然，有時候一些關于實施不當的可怕故事會使他們擔心遷移到Kubernetes是一個錯誤。 經常聽到一些非常合理的懷疑，同時又希望部署更加簡單但又猶豫不決已經成為一種常態。

所以這里我直接切入重點。 基于我已經在兩家非常不同的公司使用了Kubernetes，如果我今天從頭開始做一家創業公司，我極有可能從Kubernetes開始。 這是我的結論。

簡而言之，運用Kubernetes帶來的積極因素遠遠超過了少數不利因素。 我認為它值得許多創業公司的投資。 并非所有的創業公司，也不一定是你的公司，但是一定有很多這樣的公司 。

讓我們來看一下幾點原因。

Kubernetes最初是由Google開發的開源容器編排系統，后來被貢獻給了開源社區，目前有大量新的第三方庫和插件（術語叫做operators）。

Kubernetes不是像阿里云或者騰訊云這樣的云平臺，事實上，你可以在自己的數據中心，硬件上運行和部署Kubernetes，不過我不建議初學者使用。 它更像是一種用來描述工作系統的語言。 一旦我們對系統進行了足夠詳細的描述，Kubernetes便可以使用其計算資源（Kubernetes的術語是nodes）來執行系統的容器。

對于初創公司來說，最大的好處就是，這種“描述工作系統”的過程可作為文檔和代碼的集中位置來定義基礎架構 。

我不想撒謊，像AWS或者阿里云的Kubernetes容器服務目前價格偏高，除了最少3到5個實例節點外，還需要一部分管理費。 但是請考慮你要花多少錢才能讓工程師手動啟動節點。 這些純粹的基礎架構變更所浪費的時間僅僅是在開發產品上花費的時間。 如果你是一家想實現下一個更大目標的公司，你應該樂于付出合理的開銷，以神奇的方式消除團隊中容易出錯且耗時的過程。

使用現成的Terraform工具，你還可以通過簡單的單行更改創建一個可以擴展的集群。 在我的上一個團隊，我們僅僅通過將Git提交命令從2改到4，就將集群從2個節點增長到了四個節點。 添加節點后，Kubernetes會自動將資源移動到新的節點上，不需要進一步的工作。 然后你可以繼續解決工作中的實際問題。

傳統的Linux生產系統通?？雌饋硐襁@樣：你有一些用Java，Python或Ruby編寫的代碼。 應用程序代碼通常由不太了解服務器的人編寫（或者至少沒有服務器的實踐經驗）。

假設你有一臺機器在阿里云ECS中，由你的運營團隊中的某人管理，該人不太了解應用程序代碼。 當應用程序團隊完成某些工作時，他們希望能夠部署這些更改。 運維團隊希望確保所做的更改不會破壞任何系統的內容。

你也不希望系統在部署期間離線。 如果出現問題，你希望能夠回滾到以前的代碼版本。 從上載資產到啟動服務器的部署過程需要30分鐘怎么辦？難道要將系統離線30分鐘嗎？可能不會。 你可能會想出一些系統來保持版本n-1的運行，直到版本n啟動為止，此時你將切換到新版本。

這聽起來確實有點復雜，有很多要記住的地方，還有很多可能出錯的地方。 這些部署規則會用一系列腳本進行編寫，這些腳本需要進行版本控制和維護，并且很可能本身包含錯誤。 而且，當我們將公司擴展為各個獨立的團隊時，他們所有人都可能一天多次部署。 然后噩夢就開始了。 運維團隊開始對系統中的客戶流失感到不知所措。 隨著過程變得越來越繁瑣，部署花費的時間也越來越長。

這個故事聽起來很熟悉嗎？

Kubernetes消除了很多復雜性。 要部署新版本的服務，我們可以簡單地更新容器鏡像以指向新版本的代碼。 我們還可以定義運行狀況檢查，以在宣布新版本正常運行之前執行該檢查。 如果未通過，則舊版本的代碼將繼續運行 。

我們可以使用僅供內部使用的DNS名稱（例如order_service）定義服務，該名稱將自動平衡正在運行的副本的負載。 無需維護運行實例的列表。 并且，如果我們在部署后發現問題，則可以使用簡單的回滾命令查找先前的容器鏡像并將其應用。 通常這只需要幾秒鐘，然后我們回到運行軟件的最新已知穩定版本。

聽起來不是很好嗎？

我在一些復雜的系統上工作過，這些系統要求管理部署的人員了解a)Python，b)Bash，c）我們正在運行的OS版本的一些細微差別，d）JVM標志，e） SCP命令（您可以在不查看文檔的情況下編寫有效的SCP命令嗎？）……等等。

還有一些組織開銷。 部署腳本和基礎結構代碼通常由運維團隊管理。 但是開發人員經常需要更改部署代碼，例如，在啟動時設置標志，并擴大系統規模。 這在開發人員和操作人員之間造成了緊張關系，因為這兩個團隊之間產生了彼此的要求，但往往會遵循不同的目標。

所有的這些復雜性會增加你在啟動過程中的開銷。 如果你想快速開發新功能并且能夠輕松地從一個項目跳到另一個項目，想保持盡可能小的摩擦。 那么Kubernetes消除了很多痛苦，讓你專注于產品。

當然這個世界上沒有靈丹妙藥，而且在某些情況下，像Kubernetes這樣的東西有點過于龐大。

如果你只是運行WordPress，則不需要Kubernetes。 如果你運行的CMS只是偶爾進行一次升級，升級庫或安裝插件，而實際上從未真正部署過，則不需要Kubernetes。 Kubernetes確實是針對管理大型，不斷變化的系統進行了優化。

顯然，如果你要編寫需要與Linux內核接口的底層嵌入式系統或軟件，那么Kubernetes不適合你。 這適用于任何容器化解決方案。

Kubernetes確實有一種稱為“狀態集”的資源類型，旨在運行諸如數據庫和管理狀態的消息代理之類的東西。 從理論上講，運行有狀態集可以允許您運行多個副本并上下縮放它們，以及附加和擴展存儲。 但是這樣做總是讓我有些緊張。 借助應用程序服務，我希望使開發人員可以輕松調整設置和部署，而不會遇到麻煩。 對于數據庫，反而相反。 因為意外更改設置或將系統升級到新版本比較少見。 我也不想讓我的數據庫在集群中爭奪CPU和內存。

如果我使用的是阿里云并且可以訪問RDS，那么我特別傾向于不使用Kubernetes來存儲數據庫。 你選擇的云提供商中的RDS或類似產品將更易于管理自動備份，擴展和監控。

Kubernetes非常適合需要隨時間擴展和增長的任何項目 。

如果你是一家初創公司，那么幾乎可以肯定你屬于該類別。 你現在可能很小，但是你在不斷成長。 這就是你說服投資者的理由，也是你聘請如此多開發人員的原因。 你的系統將要快速更改和擴展，因此你希望以盡可能減少成本和摩擦的方式構建系統。

僅出于這個原因，我認為任何電子商務，SaaS或類似公司盡早投資Kubernetes都是有意義的。 即使你只是在集群中部署單個簡單的Web應用程序，對未來進行規劃也意味著精心構建基礎架構，以使你的團隊能夠快速移動一年或三年。

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