[转]10分钟看懂Docker和K8S

2010 年，几个搞 IT 的年轻人，在美国旧金山成立了一家名叫 “dotCloud” 的公司。

这家公司主要提供基于 PaaS 的云计算技术服务。具体来说，是和 LXC 有关的容器技术。

LXC，就是 Linux 容器虚拟技术（Linux container）

后来，dotCloud 公司将自己的容器技术进行了简化和标准化，并命名为——Docker。

Docker 技术诞生之后，并没有引起行业的关注。而 dotCloud 公司，作为一家小型创业企业，在激烈的竞争之下，也步履维艰。

正当他们快要坚持不下去的时候，脑子里蹦出了 “开源” 的想法。

什么是 “开源”？开源，就是开放源代码。也就是将原来内部保密的程序源代码开放给所有人，然后让大家一起参与进来，贡献代码和意见。

Open Source，开源

有的软件是一开始就开源的。也有的软件，是混不下去，创造者又不想放弃，所以选择开源。自己养不活，就吃 “百家饭” 嘛。

2013 年 3 月，dotCloud 公司的创始人之一，Docker 之父，28 岁的Solomon Hykes正式决定，将 Docker 项目开源。

Solomon Hykes（今年刚从 Docker 离职）

不开则已，一开惊人。

越来越多的 IT 工程师发现了 Docker 的优点，然后蜂拥而至，加入 Docker 开源社区。

Docker 的人气迅速攀升，速度之快，令人瞠目结舌。

开源当月，Docker 0.1 版本发布。此后的每一个月，Docker 都会发布一个版本。到 2014 年 6 月 9 日，Docker 1.0 版本正式发布。

此时的 Docker，已经成为行业里人气最火爆的开源技术，没有之一。甚至像 Google、微软、Amazon、VMware 这样的巨头，都对它青睐有加，表示将全力支持。

Docker 火了之后，dotCloud 公司干脆把公司名字也改成了 Docker Inc. 。

Docker 和容器技术为什么会这么火爆？说白了，就是因为它 “轻”。

在容器技术之前，业界的网红是虚拟机。虚拟机技术的代表，是VMWare和OpenStack。

相信很多人都用过虚拟机。虚拟机，就是在你的操作系统里面，装一个软件，然后通过这个软件，再模拟一台甚至多台 “子电脑” 出来。

虚拟机，类似于 “子电脑”

在 “子电脑” 里，你可以和正常电脑一样运行程序，例如开 QQ。如果你愿意，你可以变出好几个 “子电脑”，里面都开上 QQ。“子电脑” 和“子电脑”之间，是相互隔离的，互不影响。

虚拟机属于虚拟化技术。而 Docker 这样的容器技术，也是虚拟化技术，属于轻量级的虚拟化。

虚拟机虽然可以隔离出很多 “子电脑”，但占用空间更大，启动更慢，虚拟机软件可能还要花钱（例如 VMWare）。

而容器技术恰好没有这些缺点。它不需要虚拟出整个操作系统，只需要虚拟一个小规模的环境（类似 “沙箱”）。

沙箱

它启动时间很快，几秒钟就能完成。而且，它对资源的利用率很高（一台主机可以同时运行几千个 Docker 容器）。此外，它占的空间很小，虚拟机一般要几 GB 到几十 GB 的空间，而容器只需要 MB 级甚至 KB 级。

容器和虚拟机的对比

正因为如此，容器技术受到了热烈的欢迎和追捧，发展迅速。

我们具体来看看 Docker。

大家需要注意，Docker 本身并不是容器，它是创建容器的工具，是应用容器引擎。

想要搞懂 Docker，其实看它的两句口号就行。

第一句，是“Build, Ship and Run”。

也就是，“搭建、发送、运行”，三板斧。

举个例子：

我来到一片空地，想建个房子，于是我搬石头、砍木头、画图纸，一顿操作，终于把这个房子盖好了。

结果，我住了一段时间，想搬到另一片空地去。这时候，按以往的办法，我只能再次搬石头、砍木头、画图纸、盖房子。

但是，跑来一个老巫婆，教会我一种魔法。

这种魔法，可以把我盖好的房子复制一份，做成 “镜像”，放在我的背包里。

等我到了另一片空地，就用这个 “镜像”，复制一套房子，摆在那边，拎包入住。

怎么样？是不是很神奇？

所以，Docker 的第二句口号就是：“Build once，Run anywhere（搭建一次，到处能用）”。

Docker 技术的三大核心概念，分别是：

• 镜像（Image）
• 容器（Container）
• 仓库（Repository）

我刚才例子里面，那个放在包里的 “镜像”，就是Docker 镜像。而我的背包，就是Docker 仓库。我在空地上，用魔法造好的房子，就是一个Docker 容器。

说白了，这个 Docker 镜像，是一个特殊的文件系统。它除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（例如环境变量）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会被改变。

也就是说，每次变出房子，房子是一样的，但生活用品之类的，都是不管的。谁住谁负责添置。

每一个镜像可以变出一种房子。那么，我可以有多个镜像呀！

也就是说，我盖了一个欧式别墅，生成了镜像。另一个哥们可能盖了一个中国四合院，也生成了镜像。还有哥们，盖了一个非洲茅草屋，也生成了镜像。。。

这么一来，我们可以交换镜像，你用我的，我用你的，岂不是很爽？

于是乎，就变成了一个大的公共仓库。

负责对 Docker 镜像进行管理的，是Docker Registry 服务（类似仓库管理员）。

不是任何人建的任何镜像都是合法的。万一有人盖了一个有问题的房子呢？

所以，Docker Registry 服务对镜像的管理是非常严格的。

最常使用的 Registry 公开服务，是官方的Docker Hub，这也是默认的 Registry，并拥有大量的高质量的官方镜像。

好了，说完了 Docker，我们再把目光转向 K8S。

就在 Docker 容器技术被炒得热火朝天之时，大家发现，如果想要将 Docker 应用于具体的业务实现，是存在困难的——编排、管理和调度等各个方面，都不容易。于是，人们迫切需要一套管理系统，对 Docker 及容器进行更高级更灵活的管理。

就在这个时候，K8S 出现了。

K8S，就是基于容器的集群管理平台，它的全称，是 kubernetes。

Kubernetes 这个单词来自于希腊语，含义是舵手或领航员。K8S 是它的缩写，用 “8” 字替代了 “ubernete” 这 8 个字符。

和 Docker 不同，K8S 的创造者，是众人皆知的行业巨头——Google。

然而，K8S 并不是一件全新的发明。它的前身，是 Google 自己捣鼓了十多年的Borg 系统。

K8S 是 2014 年 6 月由 Google 公司正式公布出来并宣布开源的。

同年 7 月，微软、Red Hat、IBM、Docker、CoreOS、 Mesosphere 和 Saltstack 等公司，相继加入 K8S。

之后的一年内，VMware、HP、Intel 等公司，也陆续加入。

2015 年 7 月，Google 正式加入 OpenStack 基金会。与此同时，Kuberentes v1.0 正式发布。

目前，kubernetes 的版本已经发展到 V1.13。

K8S 的架构，略微有一点复杂，我们简单来看一下。

一个 K8S 系统，通常称为一个K8S 集群（Cluster）。

这个集群主要包括两个部分：

• 一个 Master 节点（主节点）
• 一群 Node 节点（计算节点）

一看就明白：Master 节点主要还是负责管理和控制。Node 节点是工作负载节点，里面是具体的容器。

深入来看这两种节点。

首先是Master 节点。

Master 节点包括 API Server、Scheduler、Controller manager、etcd。

API Server 是整个系统的对外接口，供客户端和其它组件调用，相当于 “营业厅”。

Scheduler 负责对集群内部的资源进行调度，相当于 “调度室”。

Controller manager 负责管理控制器，相当于 “大总管”。

然后是Node 节点。

Node 节点包括 Docker、kubelet、kube-proxy、Fluentd、kube-dns（可选），还有就是Pod。

Pod 是 Kubernetes 最基本的操作单元。一个 Pod 代表着集群中运行的一个进程，它内部封装了一个或多个紧密相关的容器。除了 Pod 之外，K8S 还有一个Service的概念，一个 Service 可以看作一组提供相同服务的 Pod 的对外访问接口。这段不太好理解，跳过吧。

Docker，不用说了，创建容器的。

Kubelet，主要负责监视指派到它所在 Node 上的 Pod，包括创建、修改、监控、删除等。

Kube-proxy，主要负责为 Pod 对象提供代理。

Fluentd，主要负责日志收集、存储与查询。

是不是有点懵？唉，三言两语真的很难讲清楚，继续跳过吧。

Docker 和 K8S 都介绍完了，然而文章并没有结束。

接下来的部分，是写给核心网工程师甚至所有通信工程师看的。

从几十年前的 1G，到现在的 4G，再到将来的 5G，移动通信发生了翻天覆地的变化，核心网亦是如此。

但是，如果你仔细洞察这些变化，会发现，所谓的核心网，其实本质上并没有发生改变，无非就是很多的服务器而已。不同的核心网网元，就是不同的服务器，不同的计算节点。

变化的，是这些 “服务器” 的形态和接口：形态，从机柜单板，变成机柜刀片，从机柜刀片，变成 X86 通用刀片服务器；接口，从中继线缆，变成网线，从网线，变成光纤。

就算变来变去，还是服务器，是计算节点，是 CPU。

既然是服务器，那么就势必会和 IT 云计算一样，走上虚拟化的道路。毕竟，虚拟化有太多的优势，例如前文所说的低成本、高利用率、充分灵活、动态调度，等等。

前几年，大家以为虚拟机是核心网的终极形态。目前看来，更有可能是容器化。这几年经常说的 NFV（网元功能虚拟化），也有可能改口为 NFC（网元功能容器化）。

以 VoLTE 为例，如果按以前 2G/3G 的方式，那需要大量的专用设备，分别充当 EPC 和 IMS 的不同网元。

VoLTE 相关的网元

而采用容器之后，很可能只需要一台服务器，创建十几个容器，用不同的容器，来分别运行不同网元的服务程序。

这些容器，随时可以创建，也可以随时销毁。还能够在不停机的情况下，随意变大，随意变小，随意变强，随意变弱，在性能和功耗之间动态平衡。

简直完美！

5G 时代，核心网采用微服务架构，也是和容器完美搭配——单体式架构（Monolithic）变成微服务架构（Microservices），相当于一个全能型变成 N 个专能型。每个专能型，分配给一个隔离的容器，赋予了最大程度的灵活。

精细化分工

按照这样的发展趋势，在移动通信系统中，除了天线，剩下的部分都有可能虚拟化。核心网是第一个，但不是最后一个。虚拟化之后的核心网，与其说属于通信，实际上更应该归为 IT。核心网的功能，只是容器中普通一个软件功能而已。

至于说在座的各位核心网工程师，恭喜你们，马上就要成功转型啦！

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