DockOne技术分享（十九）：畅谈PaaS
【编者的话】PaaS(平台即服务)是云计算中的一个火热的话题，本次分享跟大家聊聊PaaS，特别是PaaS的三个典型代表：CloudFoundry、Docker和Kubernetes，包括一些技术性和非技术性话题，希望更加全面地帮助大家了解PaaS。
PaaS的前世今生
我们所熟悉的云计算分为3个层面：IaaS(基础架构即服务)、PaaS(平台即服务)，SaaS(软件即服务)。与SaaS相比,PaaS和SaaS的概念相对较新，也是最近几年云计算领域的集中发力点，像Amozon, 微软，谷歌，阿里云, 还有很多初创公司都推出了IaaS和PaaS产品。
下面一张图比较经典的比较传统IT、IaaS和PaaS:
目前市面上有很多PaaS平台，我自己认为可以分为3个阶段
- 第一代PaaS，比如Google App Engine, SAE.这是最早期的PaaS，当时并没有PaaS这个概念，但是他们做的事情，现在看来是包含在PaaS范围内的。
- 第二代PaaS,比如CloudFoundry, Openshift.这是各大IaaS流行之后，顺势推出的PaaS, 并且迅速发展。
- 第三代Paas，比如Kubernetes。这是在Docker火爆之后，利用Docker的特性构建出许多PaaS，这些PaaS更加灵活，更加适应企业，逐渐成为PaaS的主力，我想也是在座各位很多人正在做的方向。
接下来给大家说明下刚才提到的几个典型的项目,CloudFoundry、Docker和Kubernetes，从中就可以看到几代PaaS进化的技术驱动力。
CloudFoundry
Cloud Foundry是VMware于2011年推出的业界第一个开源PaaS云平台，后来分拆出Pivotal公司进行接管，2014创立Cloud Foundry基金会，希望吸引更多的公司参与，而不是Pivotal一家独大。
现在说的Cloud Foundry是V2架构，它的结构图如下：
- Router：路由模块，所有的数据面和管理面请求都通过Router进行分发。
- UAA/Login Server: 鉴权模块。
- NATS: 消息总线，CloudFoundry内部组件的通信主要通过NATS进行通信。
- Cloud Controller(CC):管理中心，负责应用的生命周期管理等等。
- Health Manager: 应用的健康监控状态。
- DEA: 应用的运行时节点，应用都是运行在DEA上。
- Warden: 容器管理模块，类似Docker，提供给应用容器运行环境。
- Service Brokers：用于适配对接各类的第三方服务，可以是各种关系数据库、中间件、缓存、云存储、内存数据库等各种服务。
- Metrics Collector/App Log Aggregator: 平台应用的日志和监控数据收集。
CloudFoundry推出以后逐渐得到了各大厂商的支持， 华为云，IBM BlueMix, HP Cloud和Dell云服务都采用了CloudFoundry作为基础，一时间成为PaaS的代表。那么CloudFoudry的优势有哪些呢？
- 开源、开发的架构
开源是趋势，CloudFoundry顺应了趋势，自然可以吸引大批的开发者和公司参与其中。同时CloudFoundry是一个开发的架构，定义了一套标准，可以扩展多种框架、语言、运行时环境及应用服务，支持运行在云平台IaaS上。
- 运维智能化
运维能力是PaaS最最最最最重要的能力，这绝定了PaaS的成功与否，如果PaaS无法提供强大的运维支持，为什么我要把应用托管在PaaS，我需要看日志和监控，我需要经常升级应用等等，IaaS可是提供了相当灵活的处理机制。CloudFoudry在这方面做出了很多努力，提供应用的容错容灾，弹性伸缩，负载均衡，安全控制，监控日志的收集汇总等等。
- 容器
这里不得不提容器技术，容器的快速，隔离的特性是非常适合PaaS的需求的，CloudFoundry中开发了Warden组件来实现容器管理，实际上Warden和Docker类似，只不过CloudFoundry当时并没有专注于容器这一块，Warden在易用性和设计上都不如Docker，自然被Docker抢了风头。
CloudFoundry最大的问题是它只能支持简单的Web类应用: 应用只能暴露一个HTTP端口，应用之间通信也只能通过HTTP等等，这是因为CloudFoundry一开始的设计模型是比较简单的，很多复杂场景应该是没考虑的，目前V3架构Diego正在开发中，应该有这方面的考虑。
总之CloudFoundry最为第二代PaaS的代表，它在运作，架构和技术上相比第一代PaaS都有一定的提高，在云计算大潮中引领了PaaS的发展，但是PaaS一直处在一个不温不火的尴尬程度，使用PaaS绝大多数是开发者个人的玩票性质，真正使用的企业用户其实很少。接下来Docker登场。
Docker
Docker 是 PaaS 提供商 dotCloud 开源的高级容器引擎，Docker自2013年以来非常火热，2014年就已经火得没有朋友了。PS 这里有篇文章讲Docker的由来的,蛮有趣的 http://www.oschina.net/news/57838/docker-dotcloud ，有点无心插柳柳成荫的意思。
关于Docker的好处，现在有许多文章都会说明，这里我讲将个人的理解：
像很多文章提到的Docker快速敏捷（启动，停止都是以秒或毫秒为单位的），隔离轻量级（不添加额外的操作系统），这些实际上是Linux内核提供的能力，Docker是沿用了这些特性，像CloudFoundry的Warden也有这些能力,
Docker最大的创新点在于Docker Image的设计，下面是张Docker Image的层次图，分层的文件系统，一层层地搭建出一个完整的容器运行环境：
这样一来，我们可以像乐高玩具一样搭建各式各样的镜像，同时Docker提供了一整套镜像存储方案（Docker Registry），可以非常方便地获取想要的镜像，然后快速地启动运行，而不必像以前那样安装各种麻烦的依赖软件。
Docker更像个微创新者，但是解决了最大痛点，像Warden只解决了应用运行的问题，而Docker解决了应用的发布，构建和运行，创建了很多想象空间，所以基于Docker衍生出了很多新的解决方案，特别是PaaS，即第三代的PaaS, Kubernetes是其中最具代表性的一员，最后讲一下Kubernetes。
Kubernetes
Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统。它构建Ddocker技术之上，为容器化的应用提供资源调度、部署运行、服务发现、扩容缩容等整一套功能，本质上可看作是基于容器技术的micro-PaaS平台。
关于Kubernetes的技术分析可以参考我的系列文章： http://dockone.io/people/wulonghui ，这里不做展开。
因为Docker解决了应用编译构建的问题，所以Kubernetes架构上就可以专注在容器编排，服务发现等等运维相关特性上，像CloudFoundry就是花了很大精力在应用编译构建上，集成了BuildPack，各种文件传输，效果其实不是特别好。
PaaS的价值不是在帮你编译打包上，而是在于节省运维成本。
Kubernetes的设计模型我认为有几个好的地方
1.Label的设计： Pod、Service、Replication Controller之间的是通过Label进行关联，这是一种轻绑定的方式，可以方便地组合业务，做灰度升级等等
2.网络模型: Kubernetes采用扁平化的网络模型，每个Pod都有一个全局唯一的IP(IP-per-pod),Pod之间可以跨主机通信，相比于Docker原生的NAT方式来说，这样使得容器在网络层面更像虚拟机或者物理机，复杂度整体降低，更加容易实现服务发现，迁移，负载均衡等功能。
Q&A
问：开源势必引入安全问题。Cloud Foundry的安全保护机制？
答：Cloud Foundry对于应用有个安全组的特性，可以控制应用容器的访问。但是实际上能力不强，容器安全这块一直是被担心的地方。
问：Cloud Foundry的DEA,即应用的运行时节点，是虚拟的操作系统么？Warden对底层的操作系统有和要求？Warden如何实现的隔离性？
答：DEA是个服务，其实还是linux系统 Warden对内核有要求，实现原理和Docker类似。
问：va/spring/web 应用很容易在Docker/Kubernetes环境运行，如果要迁移到CF，工作量大吗？
答：CF V2工作量应该挺大，V3的话因为支持DOcker，所以还好
问：关于K8S中flannel和weave两者哪个更适合生产环境
答：这个我最近正在分析，感觉flannel和weave都还不成熟，推荐ovs
问：docker既然是namespace隔离的，就算不安全应该也影响不是很大吧？
答：其实如果你清楚原理，很容易进入到容器环境中的，没办法，安全是个大问题
问：K8s可以实现应用的自主迁移吗
答：目前没有Pod迁移的API
问：cloud foundary中监控部分有插件机制么
答：支持导入到各种第三方监控系统
问：Pod直接通信需要开通隧道么？换句话说他们之间是如何实现通信的？
答：容器跨主机的通信，是对docker的增强，像flannel,ovs等
问：PaaS的三个典型代表：CloudFoundry、Docker和Kubernetes，最近的DaoCloud、灵雀云、时速云等以Docker为核心提出了新的CaaS概念。CaaS和PaaS都使用了Docker，Kubernetes等技术，您是怎么理解PaaS和CaaS的？
答：CaaS容器即服务，我的理解就是PaaS,主不过主打这Docker容器，所以叫CaaS
问：docker在centos上使用devicemapper，据说容易使系统crash，对于其他的文件系统有没有推荐，brtfs和aufs哪个更好
答：aufs是内核不接受的，听说是因为代码太乱。
问：对于管理Docker这件事情，除了Kubernetes, openstack (IaaS阵营), YARN(Hadoop阵营)也开始发力，怎么看待这几者间的竞争？
答：没有任何技术是银弹，不同需求不同设计。当然大家都想占据制高点了，这就是运作了。
问：k8s现在具备auto scaling能力吗，比如应用响应时间变长，k8s可以自动扩容
答：没有
问：如果将flannel替换成ovs是不是也可以替换掉kube-proxy，如果是那会不会影响集群中SVC的使用
答：flannel/ovs和kube-proxy的作用是不一样的，可以看下 http://dockone.io/article/545
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以上内容根据2015年9月1日晚微信群分享内容整理。
分享人吴龙辉，现任 网宿科技 高级运营工程师，致力于云计算PaaS的研究和实践，活跃于CloudFoundry,Docker,Kubernetes等开源社区，贡献代码和撰写技术文档。 邮箱： wulh@chinanetcenter.com / wlh6666@qq.com 。
DockOne每周都会组织定向的技术分享，欢迎感兴趣的同学加微信：liyingjiesx，进群参与，您有想听的话题可以给我们留言。
正文到此结束
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