Kubernetes(k8s)部署模式发展

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1 简介

在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：

传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
优点：简单，不需要其它技术的参与
缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容易产生影响

虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境
优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性
缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源

容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统
优点：可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署

2 物理单机(~2000)

早期在物理服务器上运行应用程序也叫做传统的部署。

• 在商用服务计算领域几乎都是以单机为基础计算单元对计算资源 进行管理和协调控制的
• 部署新应用往往需要购买一台物理机器或者一组机器，并在机器上进行构建，部署和运行，而且一台机器往往只能运行单个应用，成本高，利用率低

2.1 主要代表

IBM、Sun公司

	早期在物理服务器上运行应用程序也叫做传统的部署。

	传统部署时代： 在物理服务器上运行应用程序，无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会导致资源分配的问题。

	例如，如果在物理服务器上运行多个应用程序，则可能存在一个应用程序占用大部分资源的情况，因此导致其他应用程序获取不到资源，所以往往解决方案是在不同的物理服务器上运行每个应用程序，但是由于资源未得到充分利用，没有扩展，组织和维护这么多物理服务器的成本很高。

3 虚拟化：初期（2001~2009）

3.1 VMware

VMware：2001年，Xen：2003年，KVM：2007年

• VMware发布了针对服务器市场的虚拟化技术方案：提升计算资源的利用率和降低使用成本
• Vmware、Xen和KVM三足鼎立，促进了VM概念的普及，拉开了虚拟化云计算时代的大幕，基础计算单元变为VM，服务端应用的构建、部署和运行逐步迁移到虚拟机VM上了。
• 充分地物理单机将划分为多个虚拟机，提高计算机资源的利用率和降低成本

3.2 laaS

AWS 2006年，GCE（Google Compute Engine）2008年

• 基于虚拟机技术的Amazon Web Services（AWS）开启了Infrastructure-as-a-Service（IaaS基础设施即服务）的市场
• 实现了自助的、按需租用以VM为基本计算单元的计算资源。
• 应用的部署运行依然以vm为单元并通过laaS厂商提供的控制台实现高效的计算资源管理。

	这个时期也称为虚拟化部署时代：作为解决方案，引入了虚拟化。它允许在单个物理服务器的CPU上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化允许应用程序在VM之间隔离，并提供一定程度的安全性，因为一个应用程序无法自由访问另一个应用程序的信息。

	虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源，并且可以实现更好的可扩展性，因为可以轻松添加或更新应用程序，降低硬件成本等等。每个VM都是在虚拟化硬件之上运行所有组件（包括其自己的操作系统）的完整计算机。

4 虚拟化：成熟期（2010~至今）

4.1 OpenStack

OpenStack 2010 诞生，推动开源laaS平台的快速发展，推动商家将自有数据中心改造为虚拟化平台，部署数据敏感、业务敏感的核心应用

• 部署形式：公有云、私有云、混合云
• 服务模式：laaS、PaaS（Heroku 2009）、SaaS等

4.2 虚拟化四巨头

AWS、Azure、Aliyun、GCE（Google Compute Engine）：2015-2017

基于虚拟化技术的公有云爆发式增长，形成公有云laaS四巨头

2017年底，全球企业的一半以上的计算资源放在了公有云上，半数企业在内部完成了私有云部署

5 容器化:（2013-至今）

5.1 Docker

2013 年诞生

• 以Docker为代表的内核容器技术不是新技术，而是将已有技术（LXC、cgroups、UnionFS）进行了更好的整合和包装，并形成了一种标准镜像格式。
• 与VM相比，容器具有开发交付流程操作对象同步、执行更为高效、资源占用更为集约等优势。
• 计算基本单元由虚拟机变为了容器，越来越多应用的构建、部署与运行选择在容器中进行。

	Docker能够解决什么问题？如果我们在一台服务器上只跑很多个服务，比如说有一个服务内存泄漏把整个服务器内存占满了，其他服务也跟着倒霉，所以需要把每个服务隔离起来，让它们只使用自己那部分有限的CPU，内存和磁盘以及依赖的软件包。Docker相比虚拟机来说少了操作系统这一层，所以占用的资源少，启动速度快，能够提供一定程度的隔离。而且运维简单，可以克隆多个个环境相同的容器。

	这个时期也称为容器部署时代：容器类似于VM，但它们具有宽松的隔离属性，可在应用程序之间共享操作系统（OS）。因此，容器被认为是轻量的的。与VM类似，容器具有自己的文件系统，CPU，内存，进程空间等。

6 云原生：初期（2015-至今）

6.1 云原生模式

• 随着容器技术的出现以及应用所面临的外部环境的变化，云原生逐渐成为一种应用云化开发、部署和运行的主流方式。基础前提：应用的容器化和微服务化。容器，作为应用部署、运行和管理的基本单元；
• 核心：借助容器管理自动化平台进行动态编排和资源优化利用。

6.2 K8S

CNCF，Kubernetes：2015年

	就在Docker容器技术被炒得热火朝天之时，大家发现，如果想要将Docker应用于具体的业务实现，是存在困难的——编排、管理和调度等各个方面，都不容易，于是，人们迫切需要一套管理系统，对Docker及容器进行更高级更灵活的管理，Kuberentes可以说是乘着Docker和微服务的东风，一经推出便迅速蹿红，它的很多设计思想都契合了微服务和云原生应用的设计法则，Kuberentes从众多强大对手中脱颖而出。

	CNCF组织的成立为应用上云安全地采用云原生模式提供了更稳、更快、更安全的解决方案，其核心是Kubernetes。从众多强大对手中脱颖而出，Kubernetes为云原生模式下应用的部署、运行和管理提供了可移植的、云厂商无关的事实标准。

6.3 趋势

• 应用部署运行模式：单机->虚拟机->容器->云原生
• 应用部署运行：更敏捷、更自动化、更有效率、更低成本
• 开发者：更聚焦于应用本身

7 发展变迁

应用部署运行模式的演变图：