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容器编排初探:探索Docker swarm mode、Kubernetes和Mesosphere

 

【编者的话】本文首先介绍了容器技术的基础知识,说明了容器技术的前景和市场份额。容器技术的重点之一是容器的管理编排。作者介绍了三种编排工具的共同特点和各自的特性。表明企业应该根据自身需求来选择使用那一款工具或者混合使用。

容器,提供轻量化打包应用的方式,是任何DevOps的重要组成部分。但是你准备如何管理这些容器?现有的容器编排程序-- KubernetesMesosphere MarathonDocker Swarm mode ,很好地帮助你管理容器,避免你焦头烂额。

在谈论它们前,我们先来回顾下基础。根据 451Research调查 ,容器是增长最快的cloud-enabling技术,主要是因为 容器比虚拟机使用更少的资源 。毕竟,VM不仅仅运行操作系统,而且还运行操作系统所有硬件的虚拟副本。相反,容器只需要足够的操作系统和系统资源即可运行应用程序实例。

你的CFO(首席财务官)的理解是:相同的计算机硬件,你运行的容器实例是虚拟机的4-10倍。这意味着相同的数据中心负载下,你可以运行更多的应用程序。何乐不为呢?

另外,系统管理员也喜欢容器,他们可以非常容易地使用容器部署应用。“容器让你的应用瞬间有了可移植性”,Linux kernel领导开发者James Bottomley讲到。

容器技术2000年随着FreeBSD的jails就出现了,直到2013年Docker技术出现人们才关注它。然后,每个开发者、每位CTO都想要部署容器。根据451 Research,在2016年,容器技术市场的收入为7.62亿美元。到2020年,预计年度容器领域收入将达到27亿美元,复合年增长率为40%。

现在还有2个问题:如何保证容器安全、如何部署和管理容器。

容器需要管理

和云基础设施的任何其他组件一样,容器需要监控和控制。否则,你将根本不知道你的服务器上运行的是什么。

容器技术比如Docker可以和DevOps工具一起使用,Ansible、Chef、Puppet,但是这些工具并没有专为容器进行优化。正如 DataDog ,一家云监控公司,在其Docker真实使用报告中指出,“容器的短生命周期和增加的部署密度使得基础设施监控愈加重要”。需要被单独监控的事物以指数的数量级增加。

大部分监控方案以主机为中心,而不是角色为中心,它们偏离市场需求。

一般有两类监控工具。一类是编排,它是新的术语,指容器的集群化和调度。少部分开发者涉及容器编排。另一类是容器管理,负责管理容器化应用和组件任务。

下面进入Docker swarm mode、Kuberbetes和Mesosphere DCOS的介绍。这些开源工具互相不可替换,它们不直接竞争。一定程度上,它们都提供以下特性:

  • Provisioning :这些工具在容器集群中提供或者调度容器,还可以启动容器。理想情况下,它们会根据你的需求,例如资源和部署位置,在最佳VM中启动容器。
  • Configuration scripting :脚本保证你把指定的配置加载到容器中,和 Juju CharmsPuppet ManifestsChef recipes 的配置方式一样。通常,这些配置用YAML或JSON编写。
  • Monitoring :容器管理工具跟踪和监控容器的健康,将容器维持在集群中。正常工作情况下,监视工具会在容器崩溃时启动一个新实例。如果服务器故障,工具会在另一台服务器上重启容器。这些工具还会运行系统健康检查、报告容器不规律行为以及VM或服务器的不正常情况。
  • Rolling upgrades and rollback :当你需要部署新版本的容器或者升级容器中应用时,容器管理工具自动在集群中更新你的容器或应用。如果出现问题,它们允许你回滚到正确配置的版本。
  • Service discovery :在旧式应用程序中,您需要明确指出软件运行所需的每项服务的位置。容器使用服务发现来找到它们的资源。以上听起来是不是很熟悉?分析师Dan Kusnetzky指出,容器模式很像service-oriented architecture(SOA),SOA在2000年代得到极大的关注。对于那些错过了这种技术的人,SOA是指将应用程序分解成单独的独立服务。SOA的技术障碍是:SOA使用网络通信,这比进程间通信慢一个数量级。容器运行远比SOA快,因为容器倾向于使用同一台机器上的资源。这些工具帮助前端应用,比如WordPress,通过DNS或者代理动态发现依赖的MySQL实例。
  • Container policy management :你希望容器运行在哪里?你希望每个容器分配多少CPU?所有这些需求都可以通过设置正确的容器部署策略实现。
  • Interoperability :当然,容器要能够和已有的IT管理工具兼容。

最后,这三款容器管理工具都和很多云平台进行集成,包括OpenStack Magnum和Azure Container Services。

你也可以构建自己的容器管理工具,但是何必要重造轮子呢?相反,这三款工具都是建立在开源基础之上的。你可以添加任何你需要的特新。从头开始没有意义。

介绍完一般性,我们介绍具体细节。

Docker swarm mode

如果你是容器新用户,你可从Docker开始,它是第一个吸引大量用户的容器程序。如果是使用Docker,那么Docker swarm是很自然的选择,它是Docker开发人员设计开发的。

Docker 1.12版本中,Docker的目标是内置容器编排功能,称为docker swarm mode。Docker Swarm,Docker软件栈中独立的编排器,已经影响这个内置的编排器。Swarm mode让用户控制容器整个生命周期,不仅仅是容器集群化管理和调度。

Docker Swarm和Swarm mode之间区别在哪里?Docker 1.12中, Swarm mode 已经成为Docker Engine的一部分。伸缩、容器发现和安全都包含在最小的设置中。 Docker Swarm 是一种较旧的独立产品,曾经用于管理Docker集群。Swarm mode是Docker内置的集群管理器。

Swarm mode使用单节点概念,并且可以扩展成Swarm集群。通过 docker swarm init 命令切换到swarm mode,通过 docker swarm join 添加更多的节点。

另外,Docker 1.12和更高版本和swarm mode都支持滚动更新、节点间传输层安全加密、负载均衡和简单的服务抽象。

简言之,Docker swarm mode可以在多个主机之间传播容器负载,它允许你在多个主机平台上设置swarm(即群集)。这还需要你在主机平台上简单配置,包括集成(这让样容器可以在多个主机间通信了)和隔离(隔离和保护不同的容器工作负载)。你可能还需要虚拟网络来满足你的需求。

Kubernetes

Kubernetes最初由有谷歌开发的开源容器管理工具。自Kubernetes推出以来,它已被移植到Azure、DC/OS以及几乎所有你叫的上名字的云平台。唯一的例外是Amazon Web Services(AWS),尽管CoreOS已经帮助用户能够在AWS上部署Kubernetes集群。

现在Kubernetes有Linux基金会下的 Cloud Native Computing Foundation 管理。另外,很多公司都发布了Kubernetes发行版,包括 Red Hat OpenShiftCanonical Distribution of KubernetesCoreOS TectonicIntel Mirantis

Kubernetes提供高度的互操作性,以及 自我修复自动升级回滚 以及 存储编排 。但是,负载均衡还很困难。我相信最终Kubernetes会很容易实现在集群内部运行外部负载均衡器,但这项工作目前还在进展中。

Kubernetes擅长自动修复问题,这方面Kubernetes做得很好,以至于你都没发现容器崩溃过。为了发现容器崩溃,你需要添加中心日志系统。

Mesosphere Marathon

Marathon是为Mesosphere DC/OS和Apache Mesos设计的容器编排平台。DC/OS是基于Mesos分布式系统内核开发的分布式操作系统。Mesos是一款开源的集群管理系统。Marathon提供有状态应用程序和基于容器的无状态应用程序之间的管理集成。

虽然Marathon有一个用户界面,使你把它当作一个应用程序,把它当作一个Mesos上管理容器的框架可以更容易理解Marathon。Marathon设计的是DevOps中开发者部分,因为容器通过RESTful API和Marathon协同工作。

Marathon有很多特性,包括高可用、服务发现、负载均衡。如果你在DC/OS上运行Marathon,你还可以获得虚拟IP路由特性。

但是,Marathon只能运行在Mesos软件栈上。此外,某些功能(例如身份验证)仅适用于DC/OS上的Marathon。这在你的堆栈上增加一个抽象层。

哪一款适合你

最终,这取决于你的需求。Mesos和Kubernetes主要关于运行集群应用程序。Mesos专注于通用调度,以插件的方式提供多个不同的调度器。Google最初设计Kubernetes作为从容器构建分布式应用程序的环境。

Docker swarm mode扩展了现有的Docker API,使得一个集群的机器更容易与单个Docker API一起使用。如果你的公司有专业的Docker员工,你可能已经在运行swarm mode了。如果swarm mode为你工作良好,为什么还要切换到另一个系统? Marathon在处理你的容器和你的旧应用程序有独特的优势。

幸运的是,您可以混合匹配这些工具,根据公司的需要来组合它们。这三个同居可以很好地彼此协作。这并不容易,但这么做是可行的,也许这是一个很好的方法来探索不同选择。

容器管理:领导需要注意的事情

  • 要想最大化利用容器,你需要优秀的容器管理工具。三个选择是Kubernetes、Mesosphere和Docker Swarm。虽然它们有不同的特性,但它们都支持容器监控、管理。
  • 除了支持容器管理,Mesosphere还支持管理数据中心。
  • Docker swarm mode目的在于通过提供容器曾调度来简化集群管理。例如,它可以约束容器运行在哪个节点,与Docker Remote API交互,帮助你决定新容器应该调度到集群的哪个节点上。
  • Kubernetes拥有广泛的行业合作伙伴,包括英特尔,微软,红帽和Mirantis。

原文链接: Container orchestration primer: Explaining Docker swarm mode, Kubernetes and Mesosphere (翻译:卢文泉)

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