【云原生】谈云原生，不得不谈的容器

末蓝、 2023-10-01 22:20 6阅读 0赞

**目录**

云计算革命

云计算带来的新问题

什么是容器

容器带来的其他问题

容器中的重要概念

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谈起云原生，就不得不谈起容器。容器技术可谓是当下IT行业最炙手可热的技术之一，在云原生的技术大家庭里占有着举足轻重的强势地位，给软件开发带来了革命性的变化并助推微服务转变着整个行业。

那么容器到底是一项怎样的技术呢？不妨让我们先回到云计算掀起革命的年代。

### 云计算革命 ###

想象一个十分十分巨大的机房，里面存放了数以千计的服务器。这些服务器和普通的笔记本电脑一样，有 CPU 、有硬盘、能上网，而这些分别对应着服务器的计算资源、存储资源和网络资源。

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数据中心

数据中心的人需要对这数以千计的服务器进行统一的管理，按照客户的需求，随时随地提供客户想要的资源。比如某个人当下需要一台很小很小的电脑，只需要有一个 CPU，1G 内存，10G 的硬盘，和一兆的带宽。

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一个人向机房呼喊：我要...

而为了满足用户这一需求，经过了漫长时间的发展。在过去的十多年，我们通过云计算解决了计算机基础设施——计算、网络、存储资源——的弹性问题，此外基础架构资源的管理效率得到了大大的提升。比如说通过云平台，我们几分钟之内就可以获得一个可用的虚拟机。

但就在云计算取得巨大成功的同时，随之诞生了新的问题。

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接踵而至的新问题：扩展难、迁移难

### 云计算带来的新问题 ###

首先是应用的**扩展问题**。拿大型电子商务应用为例，平台上的流量有高峰也有低谷，双十一期间平台上有大量流量疯狂涌入，这个时候就需要大量扩展应用。利用云计算平台，我们可以简单快速地获得想要的虚拟机，但是也仅仅只是虚拟机罢了。操作系统、应用以及应用依赖的环境还需要人为手动地去一台台部署，而这个过程是相当繁琐的，需要耗费大量时间。

再一个就是应用的**迁移问题**。应用往往会涉及到运行环境的迁移变化，比如从开发人员的电脑迁移到测试服务器、从物理服务器迁移到云上、还有依赖的运行库版本的变化和操作系统的变化。这些环境的迁移往往会导致应用部署失败。

这两大问题本质上都是应用部署效率低下的问题 。可以看到，基础资源管理的高效与应用部署的低效之间有着巨大的鸿沟。虽然我们可以快速获得基础资源，但是应用却因为繁琐的部署而没办法快速使用这些资源。

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基础资源管理与应用部署的效率落差

正如木桶效应所反映的，应用部署的低效最终拉低了整体的效率。

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那么容器是怎样的一门技术？又是如何解决这一问题的呢？

### 什么是容器 ###

容器定义了一种文件格式，叫**容器镜像**。通过镜像，我们可以提前把应用和它所需要的配置还有依赖的组件，以及部署的时候所需要做的动作提前定义成模板。然后在每一台机器上部署一个叫作**容器引擎**的软件。容器引擎通过读取镜像生成**容器实例**来运行我们的应用程序。

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容器的工作模式

**容器轻而易举解决了扩展难的问题**。因为有了容器镜像作为模板，因此容器已经可以非常轻而易举的启动若干个应用实例，也因此应用的部署变得前所未有的简单。以前可能需要花一两个小时完成的应用的部署和扩容，现在几分钟之内就可以完成。

**此外容器也解决了迁移难的问题**。有了容器，应用和所需要的依赖被打包成一个整体，那么应用部署的整个过程都不需要关心安装环境和依赖。容器让各类应用都支持一套标准的运作模式，只要安装了容器引擎的服务器都可以运行。容器的英文单词是 Container ，更为贴切的翻译其实是“集装箱”，容器的这一特性就好比港口运输的集装箱。大大小小不同的货物被装在外观无差异封闭的集装箱中，运输人员无需关心集装箱内部的不同货物，只需把集装箱当做一个封闭、无差别的独立个体，进行装载，卸货，堆放，运输，整个过程中集装箱保持封闭状态直到被运送到目的地。从轮船到火车，再到卡车运输，都可以利用起重机对集装箱进行操作，实现流程的自动化，从而以非常廉价的方式，有效解决了不同类型货物在长距离运输中的问题。

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容器好比规格统一的集装箱

容器巧妙解决了部署的问题，接着又迎来了新的问题。

### 容器带来的其他问题 ###

**应用大规模分发问题**

现实中我们往往要把应用部署到众多服务器上，如何将应用有效便捷分发给需要的用户呢？为解决这一问题，容器借鉴手机应用商城的概念，引入了“容器镜像仓库”。开发人员将开发的应用打包成容器镜像，上传到容器镜像仓库，需要该应用的用户便可以从镜像仓库拉取该镜像，再通过本地安装的容器引擎，将镜像实例化，从而运行程序。

**管理问题**

当容器和服务器的数量达到一定规模，应用部署还涉及到一个管理的问题，即如何有效管理大量的服务器和容器，保证应用的稳定运行、方便升级和故障的快速解决。我们不可能人工对每一台机器上的容器引擎和实例进行管理，而需要一个集中的管理方案，这就是为什么容器编排的概念会出现。通过容器编排，我们可以在一个平台上管理成千上万的容器的主机，以及运行在这些机器上面的容器应用。

### 容器中的重要概念 ###

从上述内容里，我们已经初步了解到了容器技术的几大重要概念：容器镜像、镜像仓库、容器引擎、容器实例、容器编排。接下来不妨从不同角度深入解读这些概念。

**基础架构的角度：**

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*  容器镜像本质上是具有特别格式的压缩文件。
 *  容器镜像仓库相当于一个文件服务器，实现镜像的上传和下载。
 *  容器引擎是个轻量级的虚拟化工具，它利用操作系统内核的能力，构建出隔离的应用环境，也就是容器实例。
 *  容器实例是一个受控的进程，它的资源，比如说 CPU 、内存、进程、网络、存储访问等，都受到了管控。
 *  容器编排是一种资源的调度器，它管理了大片的机器资源，并根据用户的需求找到合适的机器的资源来运行应用程序。

**应用的角度：**

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*  容器镜像相当于一种应用交付件格式，这种交付件格式除了包含应用程序，还包含了应用所需要的配置，以及依赖的组件。
 *  容器镜像仓库实现应用的分发。
 *  容器引擎和容器实例为应用提供了运行的环境。
 *  容器编排应用是用于管理应用生老病死的整个生命周期。

容器技术极大提升了部署的效率，有效地解决了应用扩展难、迁移难的难题。但在这些优势之外，容器也有着隔离性差、持久存储必须依赖外部存储设备的局限性，此外在容器管理层面也带来了不小的挑战，但是容器必定是未来势在必行的有效交付方式，有着无可限量的发展前景，为开发管理带来巨大的好处。

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