當(dāng)下云計(jì)算的領(lǐng)域里熱度最高的兩個(gè)項(xiàng)目，無(wú)疑是OpenStack和Kubernetes。如果云計(jì)算是一個(gè)風(fēng)起云涌的江湖，毫不夸張的說(shuō)OpenStack和Kubernetes就是江湖里的泰山北斗。

OpenStack就像是少林，基礎(chǔ)扎實(shí)、沉穩(wěn)厚重，而Kubernetes就是武當(dāng)，輕巧空靈、飄逸精妙。使用過(guò)這兩種系統(tǒng)的人都應(yīng)該有這樣的感受，OpenStack出身于虛擬化技術(shù)，穩(wěn)定但速度慢，Kubernetes則來(lái)自于容器技術(shù)，快速但有局限。兩種不同的技術(shù)就決定了有著不同的人生軌跡。那么究竟兩者有著怎樣的際遇呢？我們分析分析。

OpenStack：

2010年7月，RackSpace公司和美國(guó)國(guó)家航空航天局NASA合作，分別貢獻(xiàn)出了RackSpack云文件平臺(tái)代碼和NASA平臺(tái)代碼，發(fā)布OpenStack的第一個(gè)版本Austin。2010的Rackspace是美國(guó)第二大云計(jì)算廠商，但規(guī)模只能占到亞馬遜的5%。只依靠?jī)?nèi)部的力量來(lái)超越或者追趕亞馬遜不大可能，這家公司就把自己的項(xiàng)目開(kāi)源了，也就是后來(lái)的 OpenStack 的存儲(chǔ)源碼（swift）。與此同時(shí)NASA也對(duì)自己使用的 Eucalyptus 云計(jì)算管理平臺(tái)很不爽。NASA想給Eucalyptus開(kāi)源版本貢獻(xiàn)，結(jié)果Eucalyptus不接受。當(dāng)時(shí)NASA 的六個(gè)開(kāi)發(fā)人員，用了一個(gè)星期時(shí)間拿Python做出來(lái)一套原型，結(jié)果虛擬機(jī)在這上面運(yùn)行的很成功，這就是Nova（計(jì)算源碼）的起源。Austin只有swift和Nova這兩個(gè)項(xiàng)目，即目前的對(duì)象存儲(chǔ)和計(jì)算服務(wù)。此后OpenStack大概保持著每半年發(fā)布一次版本的頻率，截止到目前最新的版本是Rocky。在最新的版本中項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到60多個(gè)。

Kubernetes：

Kubernetes是Google在2014年發(fā)布的一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目。Google開(kāi)發(fā)了一個(gè)叫Brog的系統(tǒng)來(lái)調(diào)度內(nèi)部數(shù)量龐大的容器和工作負(fù)載。在積累了多年經(jīng)驗(yàn)之后，Google決定重寫(xiě)這個(gè)容器管理，并將其貢獻(xiàn)到開(kāi)源社區(qū)，讓全世界都能夠受益。在2014年第一個(gè)版本發(fā)布以來(lái)，Kubernetes迅速受到開(kāi)源社區(qū)的的追捧，目前Kubernetes已經(jīng)成為發(fā)展最快，市場(chǎng)占有率最高的容器編排引擎。截止到現(xiàn)在，Kubernetes的最新版本是1.11版本。

Kubernetes版本發(fā)布表：

OpenStack：虛擬化

OpenStack作為一個(gè)開(kāi)源的云計(jì)算平臺(tái)，利用虛擬化技術(shù)和底層存儲(chǔ)服務(wù)，提供了可擴(kuò)展，靈活，適應(yīng)性強(qiáng)的云計(jì)算服務(wù)。虛擬化是云計(jì)算的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，虛擬化使得在一臺(tái)物理的服務(wù)器上可以跑多臺(tái)虛擬機(jī)，虛擬機(jī)共享物理機(jī)的CPU、內(nèi)存、IO硬件資源，但邏輯上虛擬機(jī)之間是相互隔離的。宿主機(jī)一般使用hypervisor程序?qū)崿F(xiàn)硬件資源虛擬化，并提供給客戶機(jī)使用。如下圖所示是一種虛擬化的架構(gòu)。

每一個(gè)虛擬機(jī)都擁有自己的內(nèi)核和文件系統(tǒng)，完全是一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)。而上圖是兩種虛擬化方式中的其中一種：半虛擬化——KVM。在目前的環(huán)境中，KVM虛擬化技術(shù)是使用率最高的技術(shù)。

虛擬化優(yōu)點(diǎn)：隔離性強(qiáng)，所有的虛擬機(jī)都有自己的協(xié)議棧，各個(gè)虛擬機(jī)底層相互隔離。

虛擬化缺點(diǎn)：資源占用多，虛擬化技術(shù)本身占用資源，宿主機(jī)性能有10%左右的消耗。

Kubernetes：docker

Kubernetes是容器管理編排引擎，那么底層實(shí)現(xiàn)自然是容器技術(shù)。容器是一種輕量級(jí)、可移植、自包含的軟件打包技術(shù)，打包的應(yīng)用程序可以在幾乎任何地方以相同的方式運(yùn)行。以容器典型代表docker為例，docker起源于2013年3月，是基于LXC為基礎(chǔ)構(gòu)建的容器引擎，通過(guò)namespace和cgourp實(shí)現(xiàn)了資源隔離和調(diào)配，使用分層存儲(chǔ)來(lái)構(gòu)建鏡像。它基于Google公司推出的Go語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。docker相比KVM虛擬化技術(shù)最明顯的特點(diǎn)就是啟動(dòng)快，資源占用小。虛擬化啟動(dòng)虛擬機(jī)是分鐘級(jí)別的，而docker是秒級(jí)別的。如下是docker的架構(gòu)圖。

docker的啟動(dòng)速度快，占用資源少，原因在于技術(shù)架構(gòu)：

一個(gè)操作系統(tǒng)分為內(nèi)核+文件系統(tǒng)。容器技術(shù)就是使用宿主機(jī)的內(nèi)核系統(tǒng)加上自身的文件系統(tǒng)。運(yùn)行容器時(shí)是在使用宿主機(jī)的內(nèi)核情況下加載文件系統(tǒng)，精簡(jiǎn)的文件系統(tǒng)可以小到100MB以內(nèi)，所以比虛擬機(jī)自然要快很多?？梢詫⑷萜骺醋魇窃趦?nèi)核上運(yùn)行的獨(dú)立代碼單元，它們非常輕。因此占用的資源也少。

容器優(yōu)點(diǎn)：啟動(dòng)快，資源占用小，移植性好

容器缺點(diǎn)：隔離性不好，共用宿主機(jī)的內(nèi)核，底層能夠訪問(wèn)。依賴宿主機(jī)內(nèi)核所以容器的系統(tǒng)選擇有限制。

OpenStack：

OpenStack的服務(wù)分為核心功能和非核心功能。核心功能是指運(yùn)行OpenStack系統(tǒng)必須的功能，其中核心功能有：

其工作模式如下：

在“為什么選擇OpenStack”的用戶調(diào)查中得出一個(gè)比例很高的結(jié)果是：開(kāi)放平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)化的API。OpenStack貫徹松耦解耦的思想，各個(gè)服務(wù)之間使用標(biāo)準(zhǔn)的API接口調(diào)用，并且這些接口是能夠開(kāi)發(fā)給非OpenStack程序去調(diào)用。

具體到OpenStack就是Resutful（表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移）和RPC（遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用）。服務(wù)與服務(wù)之間使用Restful API通信，最大程度的減少了服務(wù)之間的依賴。例如創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，nova服務(wù)要調(diào)用glance服務(wù)，要調(diào)用neutron服務(wù)，這些都是通過(guò)Restful api 來(lái)完成的。服務(wù)內(nèi)部的模塊之間的調(diào)用使用了RPC，增加了橫向擴(kuò)展能力。例如nova-api接收到創(chuàng)建虛擬機(jī)的請(qǐng)求，要先后調(diào)用nova-scheduler 選定創(chuàng)建虛擬機(jī)的主機(jī)，nova-compte完成虛擬機(jī)創(chuàng)建的具體工作。此外，opnestack用到的通用技術(shù)還有：

1. 消息總線 AMQP

2. ORM模型數(shù)據(jù)庫(kù) SQLalchemy

3. WSGI Web服務(wù)器網(wǎng)管接口

4. Eventlet 協(xié)程

OpenStack采用開(kāi)源技術(shù)，避免重復(fù)制造輪子，這對(duì)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)選擇有著借鑒意義。

Kubernetes：

Kubernetes的思想是盡量保證用戶的理想狀態(tài)。通俗來(lái)說(shuō)就是用戶創(chuàng)建了3個(gè)容器，Kubernetes要保證這三個(gè)容器的生命，時(shí)時(shí)刻刻都是健康的三個(gè)容器，受到斷電等故障的情況能夠及時(shí)補(bǔ)上。Kubernetes是由Master和Node組成，Master是大腦，Node是計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

如下圖的構(gòu)成：

在Master節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的服務(wù)有：

1. API Server：提供Restful api。各種客戶端工具或者其他組件可以調(diào)用其完成資源調(diào)用。

2. Scheduler：調(diào)度服務(wù)，決定將容器創(chuàng)建在哪個(gè)Node上。

3. Controller Manager：管理系統(tǒng)中各種資源，保證資源處于預(yù)期的狀態(tài)。

4. Etcd:保存系統(tǒng)的配置信息和各種資源的狀態(tài)信息。

5. Pod網(wǎng)絡(luò)：可以是macvlan、flannel、weave、calico等其中的一種。

Node節(jié)點(diǎn)的服務(wù)：

1. kubelet ：接收Master節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的創(chuàng)建請(qǐng)求信息，并向Master報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)。

2. kube-proxy ：訪問(wèn)控制。

同樣以創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)的方式來(lái)解析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作流程。Kubernetes 客戶端發(fā)送創(chuàng)建請(qǐng)求到系統(tǒng)，API server接收到請(qǐng)求，并通知controller創(chuàng)建一個(gè)deployment資源，controller負(fù)責(zé)具體的創(chuàng)建過(guò)程，調(diào)用Scheduler選擇哪個(gè)主機(jī)創(chuàng)建，然后將請(qǐng)求發(fā)往Node節(jié)點(diǎn)，Node節(jié)點(diǎn)上的kubelet接收到請(qǐng)求，創(chuàng)建具體的docker。

Kubernetes同樣遵循標(biāo)準(zhǔn)化API接口。

Kubernetes API是集群系統(tǒng)中的重要組成部分，Kubernetes中各種資源（對(duì)象）的數(shù)據(jù)通過(guò)該API接口被提交到后端的持久化存儲(chǔ)（etcd）中，Kubernetes集群中的各部件之間通過(guò)該API接口實(shí)現(xiàn)解耦合，同時(shí)集群中一個(gè)重要且便捷的管理工具kubectl也是通過(guò)訪問(wèn)該API接口實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)大的管理功能的。系統(tǒng)中大多數(shù)情況下，API定義和實(shí)現(xiàn)都符合標(biāo)準(zhǔn)的HTTP REST格式，比如通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的HTTP動(dòng)詞（POST、PUT、GET、DELETE）來(lái)完成對(duì)相關(guān)資源對(duì)象的查詢、創(chuàng)建、修改、刪除等操作。但同時(shí)Kubernetes 也為某些非標(biāo)準(zhǔn)的REST行為實(shí)現(xiàn)了附加的API接口，例如Watch某個(gè)資源的變化、進(jìn)入容器執(zhí)行某個(gè)操作等。

OpenStack：

場(chǎng)景一：安全和隔離。OpenStack適用于搭建私有云以及基于私有云的使用的場(chǎng)景。OpenStack底層使用了虛擬化技術(shù)，其基因中就有著隔離性好，穩(wěn)定，部署靈活等特點(diǎn)。在OpenStack的成功案例中，云桌面是典型的例子。有不少的企業(yè)都已經(jīng)將自己的生產(chǎn)環(huán)境搬到云端，例如企業(yè)上云，工作環(huán)境就是使用云桌面的形式。第一是降低了設(shè)備成本，上云之前是每人一臺(tái)主機(jī)，到現(xiàn)在幾十個(gè)人使用一臺(tái)服務(wù)器，如果考慮cpu，內(nèi)存使用率，成本肯定降下來(lái)了。第二是安全，所有的數(shù)據(jù)都不是存儲(chǔ)在身邊，在一些安全系數(shù)高的行業(yè)中尤為重要。OpenStack一直受到金融行業(yè)的青睞，這里少不了看中OpenStack安全的特性。

場(chǎng)景二：提供基礎(chǔ)設(shè)施。OpenStack是定位于laas平臺(tái)的項(xiàng)目，其優(yōu)點(diǎn)是能夠提供虛擬機(jī)這種很底層的設(shè)施。如果在業(yè)務(wù)場(chǎng)景中很依賴虛擬機(jī)，例如編譯內(nèi)核，或者驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)等這些場(chǎng)景，那么OpenStack是很好的選擇。

場(chǎng)景三：存儲(chǔ)需求。存儲(chǔ)是OpenStack另一個(gè)優(yōu)勢(shì)所在。OpenStack第一個(gè)版本的項(xiàng)目組成就是存儲(chǔ)和計(jì)算，在后期不斷的開(kāi)發(fā)中，存儲(chǔ)作為一個(gè)重要的功能一直不斷的完善和創(chuàng)新。如cinder塊存儲(chǔ)，ceph共享存儲(chǔ)能。在存儲(chǔ)需求很大的場(chǎng)景下，OpenStack能夠提供高效，安全的存儲(chǔ)方案，這也是為什么電信行業(yè)看好OpenStack的一個(gè)原因。

場(chǎng)景四：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)場(chǎng)景。即不需要反復(fù)地創(chuàng)建和銷(xiāo)毀這些服務(wù)的運(yùn)行環(huán)境。虛擬機(jī)優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定，那么OpenStack優(yōu)勢(shì)也在于運(yùn)行穩(wěn)定的項(xiàng)目。

Kubernetes：

場(chǎng)景一：Kubernetes適用于業(yè)務(wù)變化快，業(yè)務(wù)量未知的靜態(tài)使用場(chǎng)景。所謂靜態(tài)使用場(chǎng)景是指在其創(chuàng)建的容器中不會(huì)實(shí)時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。例如：網(wǎng)站架構(gòu)，一次部署，長(zhǎng)時(shí)間使用。特別是遇到一些線上業(yè)務(wù)量不確定的場(chǎng)景，Kubernetes能夠動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，靈活伸縮，從5W的并發(fā)量到10W的并發(fā)量，完全可以秒級(jí)處理。

場(chǎng)景二：需要反復(fù)地創(chuàng)建和銷(xiāo)毀這些服務(wù)的運(yùn)行環(huán)境。docker的優(yōu)勢(shì)就在于啟動(dòng)快速，消耗資源小。所以在需要頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀的場(chǎng)景中，Kubernetes是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

場(chǎng)景三：需要業(yè)務(wù)模塊化和可伸縮性：容器可以很容易地將應(yīng)用程序的功能分解為單個(gè)組件，符合微服務(wù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)模式。

場(chǎng)景四：應(yīng)用云化。將已有應(yīng)用、要新開(kāi)發(fā)的應(yīng)用打造成云原生應(yīng)用，發(fā)揮云平臺(tái)的可擴(kuò)展、彈性、高可用等特性，并借助PaaS層提供的API實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的特性，比如自動(dòng)恢復(fù)、定制化的彈性伸縮等。

場(chǎng)景五：微服務(wù)架構(gòu)和API管理。服務(wù)拆分來(lái)抽象不同系統(tǒng)的權(quán)限控制和任務(wù)，以方便業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)人員通過(guò)服務(wù)組合快速的創(chuàng)建企業(yè)應(yīng)用。有的企業(yè)在沒(méi)有對(duì)應(yīng)的管理平臺(tái)之前就已經(jīng)將應(yīng)用拆分成很多服務(wù)，如何部署這些微服務(wù)和進(jìn)行API權(quán)限控制，則成了需要解決的問(wèn)題，而Kubernetes代表的PaaS則是理想的選擇。

對(duì)于開(kāi)源項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，社區(qū)火熱程度代表著生命力和潛力。如何判斷一個(gè)項(xiàng)目的未來(lái)發(fā)展，關(guān)注社區(qū)肯定是最基本的要求。

OpenStack：

OpenStack是開(kāi)源項(xiàng)目的代表作之一。

OpenStack從第一個(gè)版本開(kāi)始到現(xiàn)在的R版本的開(kāi)發(fā)過(guò)程，為探索開(kāi)源生態(tài)交出一份高分?jǐn)?shù)的答卷，其生態(tài)環(huán)境做的已經(jīng)很完善，運(yùn)作模式可以當(dāng)做其他開(kāi)源項(xiàng)目的典范。最明顯的標(biāo)志是每個(gè)發(fā)行版本的代碼貢獻(xiàn)量。代碼的貢獻(xiàn)量是衡量某個(gè)企業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)，代表開(kāi)源社區(qū)的話語(yǔ)權(quán)，更代表著為自身爭(zhēng)取權(quán)益的能力。所以擁抱OpenStack的企業(yè)花費(fèi)人力物力為社區(qū)代碼做出貢獻(xiàn)。

另一方面OpenStack的出現(xiàn)大大加速了IT架構(gòu)演進(jìn)進(jìn)程。社區(qū)對(duì)于OpenStack開(kāi)發(fā)流程的把控是十分有效的，無(wú)論是代碼質(zhì)量保證，還是測(cè)試如單元測(cè)試和集成測(cè)試都是值得借鑒的。

Kubernetes：

Kubernetes社區(qū)起步晚于OpenStack，目前尚沒(méi)有OpenStack的火熱，但是Kubernetes在中國(guó)開(kāi)發(fā)中的普及度還是很高的。Kubernetes中文社區(qū)為國(guó)內(nèi)的愛(ài)好者提供了教程，中文文檔，安裝教程等，大大減少了國(guó)內(nèi)用戶的開(kāi)發(fā)使用難度。

雖然說(shuō)OpenStack和Kubernetes是云計(jì)算領(lǐng)域里兩個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者，那么兩者一定是水火不容嗎？其實(shí)恰恰相反，兩者一直積極的相互融合當(dāng)中。OpenStack中可以集成Docker，目前有三種方案：

1. Docker Driver for Nova

2. Docker Plugin for Heat

3. Magnum

OpenStack來(lái)部署Kubernetes是另一種融合的方式,很多公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)將 Kubernetes部署到OpenStack中。反過(guò)來(lái)使用docker來(lái)部署OpenStack的服務(wù)也是一個(gè)很成功的部署方式。在需要頻繁部署OpenStack環(huán)境的場(chǎng)景下，docker可以做到分鐘級(jí)別的部署實(shí)施，大大減少了部署的困難度和耗時(shí)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，兩者之間的融合趨勢(shì)不可避免。

OpenStack是定位于laaS平臺(tái)的項(xiàng)目，Kubernetes是定位于PaaS平臺(tái)的項(xiàng)目，兩者在自己的領(lǐng)域中已經(jīng)做的很好了。如果說(shuō)OpenStack不如Kubernetes靈活，那么同樣Kubernetes不如OpenStack沉穩(wěn)。就像說(shuō)武當(dāng)功夫基礎(chǔ)肯定強(qiáng)不過(guò)少林，而少林拳腳沒(méi)有武當(dāng)功夫?qū)⒅v究悟性。事實(shí)上根據(jù)業(yè)務(wù)需求，懂得靈活使用這兩種不同風(fēng)格的系統(tǒng)才是制勝之道。

通過(guò)對(duì)兩種系統(tǒng)的出身，技術(shù)架構(gòu)，使用場(chǎng)景和社區(qū)對(duì)比，希望能在選擇上給讀者一些有益的借鑒。