开篇词 | 打通“容器技术”的任督二脉

你好,我是张磊,Kubernetes 社区的一位资深成员和项目维护者。

2012 年,我还在浙大读书的时候,就有幸组建了一个云计算与 PaaS 基础设施相关的科研团队,就这样,我从早期的 Cloud Foundry 社区开始,正式与容器结缘。

这几年里,我大多数时间都在 Kubernetes 项目里从事上游技术工作,也得以作为一名从业者和社区成员的身份,参与和亲历了容器技术从“初出茅庐”到“尘埃落定”的全过程。

而即使从 2013 年 Docker 项目发布开始算起,这次变革也不过短短 5 年时间,可在现如今的技术圈儿里,不懂容器,没听过 Kubernetes,你还真不好意思跟人打招呼。

容器技术这样一个新生事物,完全重塑了整个云计算市场的形态。它不仅催生出了一批年轻有为的容器技术人,更培育出了一个具有相当规模的开源基础设施技术市场。

在这个市场里,不仅有 Google、Microsoft 等技术巨擘们厮杀至今,更有无数的国内外创业公司前仆后继。而在国内,甚至连以前对开源基础设施领域涉足不多的 BAT、蚂蚁、滴滴这样的巨头们,也都从 AI、云计算、微服务、基础设施等维度多管齐下,争相把容器和 Kubernetes 项目树立为战略重心之一。

就在这场因“容器”而起的技术变革中,Kubernetes 项目已然成为容器技术的事实标准,重新定义了基础设施领域对应用编排与管理的种种可能。

2014 年后,我开始以远程的方式,全职在 Kubernetes 和 Kata Containers 社区从事上游开发工作,先后发起了容器镜像亲密性调度、基于等价类的调度优化等多个核心特性,参与了容器运行时接口、安全容器沙盒等多个基础特性的设计和研发。还有幸作为主要的研发人员和维护者之一,亲历了 Serverless Container 概念的诞生与崛起。

在 2015 年,我发起和组织撰写了《Docker 容器与容器云》一书,希望帮助更多的人利用容器解决实际场景中的问题。时至今日,这本书的第 2 版也已经出版快 2 年了,受到了广大容器技术读者们的好评。

2018 年,我又赴西雅图,在微软研究院(MSR)云计算与存储研究组,专门从事基于 Kubernetes 的深度学习基础设施相关的研究工作。
我与容器打交道的这些年,一直在与关注容器生态的工程师们交流,并经常探讨容器在落地过程中遇到的问题。从这些交流中,我发现总有很多相似的问题被反复提及,比如:
  1. 为什么容器里只能跑“一个进程”?
  2. 为什么我原先一直在用的某个 JVM 参数,在容器里就不好使了?
  3. 为什么 Kubernetes 就不能固定 IP 地址?容器网络连不通又该如何去 Debug?
  4. Kubernetes 中 StatefulSet 和 Operator 到底什么区别?
  5. PV 和 PVC 这些概念又该怎么用?
这些问题乍一看与我们平常的认知非常矛盾,但它们的答案和原理却并不复杂。不过很遗憾,对于刚刚开始学习容器的技术人员来说,它们却很难用一两句话就能解释清楚。

究其原因在于,从过去以物理机和虚拟机为主体的开发运维环境,向以容器为核心的基础设施的转变过程,并不是一次温和的改革,而是涵盖了对网络、存储、调度、操作系统、分布式原理等各个方面的容器化理解和改造。

这就导致了很多初学者,对于容器技术栈表现出来的这些难题,要么知识储备不足,要么杂乱无章、无法形成体系。这,也是很多初次参与 PaaS 项目的从业者们共同面临的一个困境。

其实,容器技术体系看似纷乱繁杂,却存在着很多可以“牵一发而动全身”的主线。比如,Linux 的进程模型对于容器本身的重要意义;或者,“控制器”模式对整个 Kubernetes 项目提纲挈领的作用。

但是,这些关于 Linux 内核、分布式系统、网络、存储等方方面面的积累,并不会在 Docker 或者 Kubernetes 的文档中交代清楚。可偏偏就是它们,才是真正掌握容器技术体系的精髓所在,是每一位技术从业者需要悉心修炼的“内功”。

而这,也正是我开设这个专栏的初衷。

我希望借由这个专栏,给你讲清楚容器背后的这些技术本质与设计思想,并结合着对核心特性的剖析与实践,加深你对容器技术的理解。为此,我把专栏划分成了 4 大模块:
  1. “白话”容器技术基础: 我希望用饶有趣味的解说,给你梳理容器技术生态的发展脉络,用最通俗易懂的语言描述容器底层技术的实现方式,让你知其然,也知其所以然。
  2. Kubernetes 集群的搭建与实践: Kubernetes 集群号称“非常复杂”,但是如果明白了其中的架构和原理,选择了正确的工具和方法,它的搭建却也可以“一键安装”,它的应用部署也可以浅显易懂。
  3. 容器编排与 Kubernetes 核心特性剖析: 这是这个专栏最重要的内容。“编排”永远都是容器云项目的灵魂所在,也是 Kubernetes 社区持久生命力的源泉。在这一模块,我会从分布式系统设计的视角出发,抽象和归纳出这些特性中体现出来的普遍方法,然后带着这些指导思想去逐一阐述 Kubernetes 项目关于编排、调度和作业管理的各项核心特性。“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,希望这样一个与众不同的角度,能够给你以全新的启发。
  4. Kubernetes 开源社区与生态:“开源生态”永远都是容器技术和 Kubernetes 项目成功的关键。在这个模块,我会和你一起探讨,容器社区在开源软件工程指导下的演进之路;带你思考,如何同团队一起平衡内外部需求,让自己逐渐成为社区中不可或缺的一员。
我希望通过这些对容器与 Kubernetes 项目的逐层剖析,能够让你面对容器化浪潮时不再踌躇无措,有一种拨云见日的酣畅淋漓。

最后,我想再和你分享一个故事。

2015 年我在 InfoQ 举办的第一届容器技术大会上,结识了当时 CoreOS 的布道师 Kelsey Hightower,他热情地和大家一起安装和体验微信,谈笑风生间,还时不时地安利一番自家产品。

但两年后也就是 2017 年,Kelsey 已经是全世界容器圈儿的意见领袖,是 Google 公司 Kubernetes 项目的首席布道师,而他的座右铭也变为了“只布道,不推销”。此时,就算你漂洋过海想要亲自拜会 Kelsey ,恐怕也得先预约下时间了。

诚然,Kelsey 的“一夜成名”,与他的勤奋和天赋密不可分,但他对这次“容器”变革走向的准确把握却也是功不可没。这也正应了一句名言:一个人的命运啊,当然要靠自我奋斗,但是也要考虑到历史的行程。

眼下,你我可能已经错过了互联网技术大爆炸的时代,也没有在数字货币早期的狂热里分到一杯羹。可就在此时此刻,在沉寂了多年的云计算与基础设施领域,一次以“容器”为名的历史变革,正呼之欲出。这一次,我们又有什么理由作壁上观呢?

如果你也想登上“容器”这趟高速前进的列车,我相信这个专栏,可以帮助你打通学习容器技术的“任督二脉”。在专栏开始,我首先为你准备了 4 篇预习文章,详细地梳理了容器技术自兴起到现在的发展历程,同时也回答了“Kubernetes 为什么会赢”这个重要的问题,算是我额外为你准备的一份开学礼物吧。

机会总是留给有准备的人,现在就让我们一起开启这次充满挑战的容器之旅!

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