不是技术也能看懂容器技术与容器平台

在云计算领域有一个新的技术，称为容器。

传统的云计算是基于虚拟机技术的，而容器技术解决了虚拟机原来解决不了的问题。

云计算主要解决的是资源弹性的问题，感兴趣的可以看历史文章《不懂技术也能看懂云计算，大数据，人工智能》。

所谓资源，主要是指计算，网络，存储。罗永浩在采访中说过，他要做大的计算平台，当前是手机，其实大家买手机也是关心CPU，内存有多少，有多大的存储空间，3G还是4G网络的问题。

云计算所能解决的是计算，网络，存储着三种资源想什么时候要什么时候要，想要多少要多少的问题。

但是云计算解决不了的问题有两个：

个问题是应用层的扩展性问题。

例如我开发一个电商应用，平时的时候10台机器能扛的住，双十一的时候需要100台才能抗的住。那怎么办？云计算平台可以实现一点90台新机器就出来了，但是机器是空的啊，上面什么应用都没安装，还需要人工登到每台机器上去一台一台的部署，非常麻烦。

后来人们想了两种方式解决这个问题，种方式是采用自动化脚本来安装，不需要手动来，而是自动来，第二种方式是通过虚拟机的镜像，在虚拟机上把应用都安装好，然后像孙悟空一样，说“定”，虚拟机里面的状态就保存下来了，后面扩展的时候，通过这个镜像来完成。

这两种方式部分的解决了个问题，随之而来的是第二个问题，迁移性问题。

软件往往是需要不断的在不同的环境里面安装的，例如开发人员自己会安装一套，测试人员会安装一套，线上环境也会安装一套。然而软件的安装是非常复杂的，牵扯到权限问题，配置问题，文件路径问题等，一不小心就会出错，出错了软件的行为就不对了，你上网买东西，用银行支付都可能出错，造成大麻烦。

一开始人们还是想通过上面两种方式来解决这个问题的，但是都不太成功。一是通过自动化脚本，然而不同的环境千差万别，一个脚本往往在一个环境上运行正确，到另一个环境就不正确了。二是通过虚拟机镜像，然而虚拟机镜像太大了，动不动就几十个G，拷贝和下载都太费时间，而且大多数公有云平台都不提供虚拟机镜像的上传和下载，亚马逊上的虚拟机镜像，就没办法下载到你的数据中心里面来，也没法放到网易云上去。

于是为了解决这两大问题，容器诞生了。

容器是 Container，Container另一个意思是集装箱，其实容器的思想就是要变成软件交付的集装箱。集装箱的特点，一是封装，二是标准。

在没有集装箱的时代，假设将货物从 A运到 B，中间要经过三个码头、换三次船。每次都要将货物卸下船来，摆的七零八落，然后搬上船重新整齐摆好。因此在没有集装箱的时候，每次换船，船员们都要在岸上待几天才能走。

有了集装箱以后，所有的货物都打包在一起了，并且集装箱的尺寸全部一致，所以每次换船的时候，一个箱子整体搬过去就行了，小时级别就能完成，船员再也不用上岸长时间耽搁了。

这是集装箱“封装”、“标准”两大特点在生活中的应用。

那么容器如何对应用打包呢？还是要学习集装箱，首先要有个封闭的环境，将货物封装起来，让货物之间互不干扰，互相隔离，这样装货卸货才方便。好在 Ubuntu中的LXC技术早就能做到这一点。

封闭的环境主要使用了两种技术，一种是看起来是隔离的技术，称为 Namespace，也即每个 Namespace中的应用看到的是不同的 IP地址、用户空间、程号等。另一种是用起来是隔离的技术，称为 Cgroups，也即明明整台机器有很多的 CPU、内存，而一个应用只能用其中的一部分。

有了这两项技术，集装箱的铁盒子我们是焊好了，接下来就是决定往里面放什么。

简单粗暴的方法，就是将所有的都放到集装箱里面，就像虚拟机镜像一样，但是这样太大了！因为即使你安装一个干干静静的操作系统，什么都不装，就很大了。把操作系统装进容器相当于把船也放到了集装箱里面！传统的虚拟机镜像就是这样的，动辄几十G。答案当然是 NO！所以项操作系统不能装进容器。

撇下项操作系统，剩下的所有的加起来，也就几百 M，就轻便多了。因此一台服务器上的容器是共享操作系统内核的，容器在不同机器之间的迁移不带内核，这也是很多人声称容器是轻量级的虚拟机的原因。轻不白轻，自然隔离性就差了，一个容器让操作系统崩溃了，其他容器也就跟着崩溃了，这相当于一个集装箱把船压漏水了，所有的集装箱一起沉。

另一个需要撇下的就是随着应用的运行而产生并保存在本地的数据。这些数据多以文件的形式存在，例如数据库文件、文本文件。这些文件会随着应用的运行，越来越大，如果这些数据也放在容器里面，会让容器变得很大，影响容器在不同环境的迁移。而且这些数据在开发、测试、线上环境之间的迁移是没有意义的，生产环境不可能用测试环境的文件，所以往往这些数据也是保存在容器外面的存储设备上。这也是为什么人们称容器是无状态的。

至此集装箱焊好了，货物也装进去了，接下来的问题就是如何将这个集装箱标准化，从而在哪艘船上都能运输。这里的标准一个是镜像，一个是容器的运行环境。

所谓的镜像，就是将你焊好集装箱的那一刻，将集装箱的状态保存下来，就像孙悟空说：“定”，集装箱里面就定在了那一刻，然后将这一刻的状态保存成一系列文件。这些文件的格式是标准的，谁看到这些文件都能还原当时定住的那个时刻。将镜像还原成运行时的过程（就是读取镜像文件，还原那个时刻的过程）就是容器运行的过程。除了大名鼎鼎的 Docker，还有其他的容器，例如 AppC、Mesos Container，都能运行容器镜像。所以说容器不等于 Docker。

总而言之，容器是轻量级的、隔离差的、适用于无状态的，可以基于镜像标准实现跨主机、跨环境的随意迁移。

有了容器，使得 PaaS层对于用户自身应用的自动部署变得快速而优雅。容器快就快在两方面：，虚拟机启动的时候要先启动操作系统，容器不用启动操作系统，因为是共享内核的；第二，虚拟机启动后使用脚本安装应用，容器不用安装应用，因为已经打包在镜像里面了。所以终虚拟机的启动是分钟级别，而容器的启动是秒级。容器咋这么神奇？其实一点都不神奇，是偷懒少干活了，第二是提前把活干好了。

由于容器的粒度更加细，管理起来更难管，甚至是手动操作难以应对的。假设你有 100台物理机，其实规模不是太大，用 Excel人工管理是没问题的，但是一台上面开 10台虚拟机，虚拟机的个数就是 1000台，人工管理已经很困难了，但是一台虚拟机里面开 10个容器，就是 10000个容器，你是不是已经彻底放弃人工运维的想法了。

所以容器层面的管理平台是一个新的挑战，关键字就是自动化：

自发现：容器与容器之间的相互配置还能像虚拟机一样，记住 IP地址然后互相配置吗？这么多容器，一旦一台虚拟机挂了重启，IP改变，你怎么记得住应该改哪些配置，列表长度至少万行级别的啊。所以容器之间的配置通过名称来的，无论容器跑到哪台机器上，名称不变，就能访问到。

自修复：容器挂了，或是进程宕机了，能像虚拟机那样登陆上去查看一下进程状态，如果不正常可以重启一下么？那你要登陆万台 Docker了。所以容器的进程挂了，容器就自动挂掉了，然后自动重启。

弹性自伸缩 Auto Scaling：当容器的性能不足的时候，需要手动伸缩、手动部署么？当然也要自动来。

当前火热的容器管理平台有三大流派：

一个是 Kubernetes，我们称为段誉型。

段誉（Kubernetes）的父亲（Borg）武功高强，出身皇族（Google），管理过偌大的一个大理国（Borg是 Google数据中心的容器管理平台）。作为大理段式后裔，段誉的武功基因良好（Kubernetes的理念设计比较完善），周围的高手云集，习武环境也好（Kubernetes生态活跃，热度高），虽然刚刚出道的段誉武功不及其父亲，但是只要跟着周围的高手不断切磋，武功即可飞速提升。

一个是 Mesos，我们称为乔峰型。

乔峰（Mesos）的主要功夫降龙十八掌（Mesos的调度功能）独步武林，为其他帮派所无。而且乔峰也管理过人数众多的丐帮（Mesos管理过 Tweeter的容器集群）。后来乔峰从丐帮出来，在江湖中特例独行（Mesos的创始人成立了公司 Mesosphere）。乔峰的优势在于，乔峰的降龙十八掌（Mesos）就是在丐帮中使用的降龙十八掌，相比于段誉初学其父的武功来说，要成熟很多。但是缺点是，降龙十八掌只掌握在少数的几个丐帮帮主手中（Mesos社区还是以 Mesosphere为主导），其他丐帮兄弟只能远远崇拜乔峰，而无法相互切磋（社区热度不足）。

一个是 Swarm，我们称为慕容型。

慕容家族（Swarm是 Docker家族的集群管理软件）的个人功夫是非常棒的（Docker可以说称为容器的事实标准），但是看到段誉和乔峰能够管理的组织规模越来越大，有一统江湖的趋势，着实眼红了，于是开始想创建自己的慕容鲜卑帝国（推出 Swarm容器集群管理软件）。但是个人功夫好，并不代表着组织能力强（Swarm的集群管理能力），好在慕容家族可以借鉴段誉和乔峰的组织管理经验，学习各家公司，以彼之道，还施彼身，使得慕容公子的组织能力（Swarm借鉴了很多前面的集群管理思想）也在逐渐的成熟中。

三大容器门派，到底鹿死谁手，谁又能一统江湖，尚未可知。