到底什么是Docker？什么是K8S？
來源：鮮棗課堂
作者：小棗君
物聯(lián)網(wǎng)智庫 轉(zhuǎn)載
二次轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者
導(dǎo)? 讀
Docker和K8S與通信有什么關(guān)系？
2010年，幾個搞IT的年輕人，在美國舊金山成立了一家名叫“dotCloud”的公司。
這家公司主要提供基于PaaS的云計算技術(shù)服務(wù)。具體來說，是和LXC有關(guān)的容器技術(shù)。
LXC，就是Linux容器虛擬技術(shù)（Linux container）
后來，dotCloud公司將自己的容器技術(shù)進行了簡化和標(biāo)準(zhǔn)化，并命名為——Docker。
Docker技術(shù)誕生之后，并沒有引起行業(yè)的關(guān)注。而dotCloud公司，作為一家小型創(chuàng)業(yè)企業(yè)，在激烈的競爭之下，也步履維艱。
正當(dāng)他們快要堅持不下去的時候，腦子里蹦出了“開源”的想法。
什么是“開源”？開源，就是開放源代碼。也就是將原來內(nèi)部保密的程序源代碼開放給所有人，然后讓大家一起參與進來，貢獻代碼和意見。
Open Source，開源
有的軟件是一開始就開源的。也有的軟件，是混不下去，創(chuàng)造者又不想放棄，所以選擇開源。自己養(yǎng)不活，就吃“百家飯”嘛。
2013年3月，dotCloud公司的創(chuàng)始人之一，Docker之父，28歲的Solomon?Hykes正式?jīng)Q定，將Docker項目開源。
Solomon?Hykes
不開則已，一開驚人。
越來越多的IT工程師發(fā)現(xiàn)了Docker的優(yōu)點，然后蜂擁而至，加入Docker開源社區(qū)。
Docker的人氣迅速攀升，速度之快，令人瞠目結(jié)舌。
開源當(dāng)月，Docker 0.1 版本發(fā)布。此后的每一個月，Docker都會發(fā)布一個版本。到2014年6月9日，Docker 1.0 版本正式發(fā)布。
此時的Docker，已經(jīng)成為行業(yè)里人氣最火爆的開源技術(shù)，沒有之一。甚至像Google、微軟、Amazon、VMware這樣的巨頭，都對它青睞有加，表示將全力支持。
Docker火了之后，dotCloud公司干脆把公司名字也改成了Docker Inc. 。
容器 VS 虛擬機
Docker和容器技術(shù)為什么會這么火爆？說白了，就是因為它“輕”。
在容器技術(shù)之前，業(yè)界的網(wǎng)紅是虛擬機。虛擬機技術(shù)的代表，是VMWare和OpenStack。
相信很多人都用過虛擬機。虛擬機，就是在你的操作系統(tǒng)里面，裝一個軟件，然后通過這個軟件，再模擬一臺甚至多臺“子電腦”出來。
虛擬機，類似于“子電腦”
在“子電腦”里，你可以和正常電腦一樣運行程序，例如開QQ。如果你愿意，你可以變出好幾個“子電腦”，里面都開上QQ。“子電腦”和“子電腦”之間，是相互隔離的，互不影響。
虛擬機屬于虛擬化技術(shù)。而Docker這樣的容器技術(shù)，也是虛擬化技術(shù)，屬于輕量級的虛擬化。
虛擬機雖然可以隔離出很多“子電腦”，但占用空間更大，啟動更慢，虛擬機軟件可能還要花錢（例如VMWare）。
而容器技術(shù)恰好沒有這些缺點。它不需要虛擬出整個操作系統(tǒng)，只需要虛擬一個小規(guī)模的環(huán)境（類似“沙箱”）。
沙箱
它啟動時間很快，幾秒鐘就能完成。而且，它對資源的利用率很高（一臺主機可以同時運行幾千個Docker容器）。此外，它占的空間很小，虛擬機一般要幾GB到幾十GB的空間，而容器只需要MB級甚至KB級。
容器和虛擬機的對比
正因為如此，容器技術(shù)受到了熱烈的歡迎和追捧，發(fā)展迅速。
什么是Docker
我們具體來看看Docker。
大家需要注意，Docker本身并不是容器，它是創(chuàng)建容器的工具，是應(yīng)用容器引擎。
想要搞懂Docker，其實看它的兩句口號就行。
第一句，是“Build, Ship and Run”。
也就是，“搭建、發(fā)送、運行”，三板斧。
舉個例子：
我來到一片空地，想建個房子，于是我搬石頭、砍木頭、畫圖紙，一頓操作，終于把這個房子蓋好了。
結(jié)果，我住了一段時間，想搬到另一片空地去。這時候，按以往的辦法，我只能再次搬石頭、砍木頭、畫圖紙、蓋房子。
但是，跑來一個老巫婆，教會我一種魔法。
這種魔法，可以把我蓋好的房子復(fù)制一份，做成“鏡像”，放在我的背包里。
等我到了另一片空地，就用這個“鏡像”，復(fù)制一套房子，擺在那邊，拎包入住。
怎么樣？是不是很神奇？
所以，Docker的第二句口號就是：“Build?once，Run?anywhere（搭建一次，到處能用）”。
Docker技術(shù)的三大核心概念，分別是：
鏡像（Image）
容器（Container）
倉庫（Repository）
我剛才例子里面，那個放在包里的“鏡像”，就是Docker鏡像。而我的背包，就是Docker倉庫。我在空地上，用魔法造好的房子，就是一個Docker容器。
說白了，這個Docker鏡像，是一個特殊的文件系統(tǒng)。它除了提供容器運行時所需的程序、庫、資源、配置等文件外，還包含了一些為運行時準(zhǔn)備的一些配置參數(shù)（例如環(huán)境變量）。鏡像不包含任何動態(tài)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在構(gòu)建之后也不會被改變。
也就是說，每次變出房子，房子是一樣的，但生活用品之類的，都是不管的。誰住誰負(fù)責(zé)添置。
每一個鏡像可以變出一種房子。那么，我可以有多個鏡像呀！
也就是說，我蓋了一個歐式別墅，生成了鏡像。另一個哥們可能蓋了一個中國四合院，也生成了鏡像。還有哥們，蓋了一個非洲茅草屋，也生成了鏡像。。。
這么一來，我們可以交換鏡像，你用我的，我用你的，豈不是很爽？
于是乎，就變成了一個大的公共倉庫。
負(fù)責(zé)對Docker鏡像進行管理的，是Docker Registry服務(wù)（類似倉庫管理員）。
不是任何人建的任何鏡像都是合法的。萬一有人蓋了一個有問題的房子呢？
所以，Docker Registry服務(wù)對鏡像的管理是非常嚴(yán)格的。
最常使用的Registry公開服務(wù)，是官方的Docker Hub，這也是默認(rèn)的 Registry，并擁有大量的高質(zhì)量的官方鏡像。
什么是K8S
好了，說完了Docker，我們再把目光轉(zhuǎn)向K8S。
就在Docker容器技術(shù)被炒得熱火朝天之時，大家發(fā)現(xiàn)，如果想要將Docker應(yīng)用于具體的業(yè)務(wù)實現(xiàn)，是存在困難的——編排、管理和調(diào)度等各個方面，都不容易。于是，人們迫切需要一套管理系統(tǒng)，對Docker及容器進行更高級更靈活的管理。
就在這個時候，K8S出現(xiàn)了。
K8S，就是基于容器的集群管理平臺，它的全稱，是kubernetes。
Kubernetes 這個單詞來自于希臘語，含義是舵手或領(lǐng)航員。K8S是它的縮寫，用“8”字替代了“ubernete”這8個字符。
和Docker不同，K8S的創(chuàng)造者，是眾人皆知的行業(yè)巨頭——Google。
然而，K8S并不是一件全新的發(fā)明。它的前身，是Google自己搗鼓了十多年的Borg系統(tǒng)。
K8S是2014年6月由Google公司正式公布出來并宣布開源的。
同年7月，微軟、Red Hat、IBM、Docker、CoreOS、 Mesosphere和Saltstack 等公司，相繼加入K8S。
之后的一年內(nèi)，VMware、HP、Intel等公司，也陸續(xù)加入。
2015年7月，Google正式加入OpenStack基金會。與此同時，Kuberentes v1.0正式發(fā)布。
K8S的架構(gòu)
K8S的架構(gòu)略微有一點復(fù)雜，我們簡單來看一下。
一個K8S系統(tǒng)，通常稱為一個K8S集群（Cluster）。
這個集群主要包括兩個部分：
一個Master節(jié)點（主節(jié)點）
一群Node節(jié)點（計算節(jié)點）
一看就明白：Master節(jié)點主要還是負(fù)責(zé)管理和控制。Node節(jié)點是工作負(fù)載節(jié)點，里面是具體的容器。
深入來看這兩種節(jié)點。
首先是Master節(jié)點。
Master節(jié)點包括API Server、Scheduler、Controller manager、etcd。
API Server是整個系統(tǒng)的對外接口，供客戶端和其它組件調(diào)用，相當(dāng)于“營業(yè)廳”。
Scheduler負(fù)責(zé)對集群內(nèi)部的資源進行調(diào)度，相當(dāng)于“調(diào)度室”。
Controller manager負(fù)責(zé)管理控制器，相當(dāng)于“大總管”。
然后是Node節(jié)點。
Node節(jié)點包括Docker、kubelet、kube-proxy、Fluentd、kube-dns（可選），還有就是Pod。
Pod是Kubernetes最基本的操作單元。一個Pod代表著集群中運行的一個進程，它內(nèi)部封裝了一個或多個緊密相關(guān)的容器。除了Pod之外，K8S還有一個Service的概念，一個Service可以看作一組提供相同服務(wù)的Pod的對外訪問接口。這段不太好理解，跳過吧。
Docker，不用說了，創(chuàng)建容器的。
Kubelet，主要負(fù)責(zé)監(jiān)視指派到它所在Node上的Pod，包括創(chuàng)建、修改、監(jiān)控、刪除等。
Kube-proxy，主要負(fù)責(zé)為Pod對象提供代理。
Fluentd，主要負(fù)責(zé)日志收集、存儲與查詢。
是不是有點懵？唉，三言兩語真的很難講清楚，繼續(xù)跳過吧。
通信工程師必讀
Docker和K8S都介紹完了，然而文章并沒有結(jié)束。
接下來的部分，是寫給核心網(wǎng)工程師甚至所有通信工程師看的。
從幾十年前的1G，到現(xiàn)在的4G，再到將來的5G，移動通信發(fā)生了翻天覆地的變化，核心網(wǎng)亦是如此。
但是，如果你仔細(xì)洞察這些變化，會發(fā)現(xiàn)，所謂的核心網(wǎng)，其實本質(zhì)上并沒有發(fā)生改變，無非就是很多的服務(wù)器而已。不同的核心網(wǎng)網(wǎng)元，就是不同的服務(wù)器，不同的計算節(jié)點。
變化的，是這些“服務(wù)器”的形態(tài)和接口：形態(tài)，從機柜單板，變成機柜刀片，從機柜刀片，變成X86通用刀片服務(wù)器；接口，從中繼線纜，變成網(wǎng)線，從網(wǎng)線，變成光纖。
就算變來變?nèi)ィ€是服務(wù)器，是計算節(jié)點，是CPU。
既然是服務(wù)器，那么就勢必會和IT云計算一樣，走上虛擬化的道路。畢竟，虛擬化有太多的優(yōu)勢，例如前文所說的低成本、高利用率、充分靈活、動態(tài)調(diào)度，等等。
前幾年，大家以為虛擬機是核心網(wǎng)的終極形態(tài)。目前看來，更有可能是容器化。這幾年經(jīng)常說的NFV（網(wǎng)元功能虛擬化），也有可能改口為NFC（網(wǎng)元功能容器化）。
以VoLTE為例，如果按以前2G/3G的方式，那需要大量的專用設(shè)備，分別充當(dāng)EPC和IMS的不同網(wǎng)元。
VoLTE相關(guān)的網(wǎng)元
而采用容器之后，很可能只需要一臺服務(wù)器，創(chuàng)建十幾個容器，用不同的容器，來分別運行不同網(wǎng)元的服務(wù)程序。
這些容器，隨時可以創(chuàng)建，也可以隨時銷毀。還能夠在不停機的情況下，隨意變大，隨意變小，隨意變強，隨意變?nèi)酰谛阅芎凸闹g動態(tài)平衡。
簡直完美！
5G時代，核心網(wǎng)采用微服務(wù)架構(gòu)，也是和容器完美搭配——單體式架構(gòu)（Monolithic）變成微服務(wù)架構(gòu)（Microservices），相當(dāng)于一個全能型變成N個專能型。每個專能型，分配給一個隔離的容器，賦予了最大程度的靈活。
精細(xì)化分工
按照這樣的發(fā)展趨勢，在移動通信系統(tǒng)中，除了天線，剩下的部分都有可能虛擬化。核心網(wǎng)是第一個，但不是最后一個。虛擬化之后的核心網(wǎng)，與其說屬于通信，實際上更應(yīng)該歸為IT。核心網(wǎng)的功能，只是容器中普通一個軟件功能而已。
至于說在座的各位核心網(wǎng)工程師，恭喜你們，馬上就要成功轉(zhuǎn)型啦！
筆者注：本文首發(fā)于2018年12月25日，本次是修訂重發(fā)。
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