云容器化编程- ASK & ACK

应用程式容器化的发展在2000年后已经在个别的系统上出现（例如 Sandboxie – Windows, LXC – Linux, Solaris Containers – Solaris），但要讲到容器化的发光发亮，应该就是 Docker Inc公司推出的同名产品 Docker的时候。现在比较普遍使用的容器执行个体技术中，Docker占有大多数，其他的技术如 Containerd 或 Cri-o 也开始慢慢普及。

什么是应用程式容器

作业系统层虚拟化亦称容器化，是一种将作业系统核心虚拟化的技术，允许使用者把应用程式分割成几个独立的单元，在不同的核心中运行。利用以下的图表可以更清楚的表达。
 

传统部署时代

早期，各个应用程式也在物理伺服器上直接执行。这种方式无法为应用程式定义资源边界，导致潜在的资源分配问题。例如，如果在物理伺服器上执行多个应用程式，可能会出现其中一个应用程式占用大部分资源的情况， 结果可能导致其他应用程式的效能下降。  
 

虚拟化部署时代

作为解决方案，出现了虚拟化。虚拟化技术允许你在单一个物理伺服器的 CPU 上执行多台虚拟机器（VM）。每一台虚拟机器是一台完整的系统，利用虚拟化硬体资源执行所有元件，包括作业系统。
虚拟化允许应用程式在虚拟机器之间隔离，提供一定程度的安全。虚拟化技术同时能够更有效地利用物理伺服器上的硬体资源，并且因为可以轻松地新增或更新虚拟机器里的应用程式，而实现更好的可伸缩性，降低硬体成本等。

容器部署时代

容器类似于虚拟机，但是容器可以让应用程序同时使用同一个共享操作系统（OS）。容器相比虚拟机较为轻量。容器与虚拟机类似，具有自己的文件系统、CPU、内存、程序空间等。容器的部署也支持跨云或跨OS版本进行移植。
 

容器化的好处

容器因为具有许多优势而变得普及起来。下面列出的是容器的一些好处：

• 敏捷的应用程序建立和部署：一般容器建立不需要很长的编码，如果有合适的容器映像，只需一行的指令已经可以部署应用程序！
• 持续开发、整合和部署：由于映像的不可变性，容器支持可靠且频繁的容器映像构建和部署，并提供快速简单的复原过程。
• 跨开发、测试和生产环境的一致性：有跨云和操作系统发行版的可移植性，例如同一个容器映像可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地和任何云端上执行。
• 松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分， 并且可以动态部署和管理。需要更新其中独立、分散的部分时，也比较传统部署容易。
• 因为资源的隔离，应用程序的效能更能预测，资源利用也可以有更高效率和高密度。

容器化的趋势

由于使用容器化有很多不同的好处，越来越多的应用程序也开始被容器化。以下的报告指出应用程序容器化的比例正持续上升。

图片来源：https://www.stackrox.com/post/2020/03/6-container-adoption-trends-of-2020/

另一方面，一些常用的技术应用程序使用容器化的比率也很高，原因是因为厂商已经预先准备好应用程序的容器，可以把部署应用架构时所需的时间大大减少。

2020 November, Datadog

为什么需要 Kubernetes？

利用容器是执行应用程序的好方式。在生产环境中，你需要管理执行应用程序的容器，并确保不会停机。 例如，其中一个容器发生故障时，需要启动另一个容器作替补。如果可以让系统来处理，会更为容易和快捷。

Kubernetes 提供以下功能：

• 服务发现和负载平衡：Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器，如果进入容器的流量很大， Kubernetes 可以负载平衡并分配网络流量，从而使部署稳定。
• 自动部署和复原：使用 Kubernetes 描述已部署容器的期望状态，再以受控的速率将实际状态更改为期望状态。例如，可以自动化 Kubernetes 来部署建立新容器， 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。
• 自动完成装箱计算：Kubernetes 允许指定每个容器所需的 CPU 和内存（RAM）。 当容器指定了资源请求时，Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。
• 自我修复：Kubernetes 可以重新启动失败的容器、替换容器、删除不回复执行状况检查的容器。

阿里云的Kubernetes

阿里云的Container Service for Kubernetes (简称 ACK) 整合了阿里云虚拟化、储存、网络与安全功能，提供高效能、可伸缩的容器应用程序管理能力，支持企业级容器化应用程序的整体生命周期管理。
ACK服务分别提供专有版和托管版两个版本，使用专有版需要建立Kubernetes的Master节点和Worker节点，Master节点的作用是来管理Kubernetes的底层基础架构，Worker节点是用来执行应用容器的个体，建立Master节点需要对Kubernetes有较深入的认识。如果使用托管版，只需要建立部署应用的Worker节点，比较适合大部分的使用者。
ASK丛集是阿里云推出的无服务器Kubernetes容器服务。无需购买节点即可直接部署容器应用，也无需对丛集进行节点维护和容量规划。ASK根据应用程序配置的CPU和内存资源按使用量收费。ASK丛集提供完善的Kubernetes兼容能力，同时降低了Kubernetes的使用门坎，让使用者更专注于应用程序，而不是管理底层基础架构。

ACK与ASK丛集的对比

ASK核心优势

• 免运维：低门坎快速建立Serverless丛集，快速部署容器应用。无需管理Kubernetes节点和服务器，聚焦业务应用。
• 弹性：无需担心丛集节点的容量规划。根据应用负载，轻松灵活扩展应用程序所需的资源。
• 原生相容：支持原生Kubernetes应用和生态，包括Service、Ingress、Helm等，无缝迁移Kubernetes应用。
• 按量计费：不执行不计费，也没有资源闲置费用，同时Serverless带来更低的运维成本。

ASK应用场景

• 应用托管：ASK丛集中无需管理和维护节点，无需容量规划，降低基础架构管理和运维成本。
• 弹性业务负载：对于有着明显的波幅特征的业务负载，例如在线教育、电子商务等产业，ASK丛集的伸缩能力可以显著降低计算成本，减少闲置资源浪费，平滑应对突发流量高峰。
• 定时任务：在ASK丛集中执行定时任务，任务结束停止计费。无需维护固定资源池，避免资源闲置浪费。

ASK容器编程示范

2）选择ASK丛集，输入丛集名称，然后选择地区、规格等，再按建立丛集

3）建立丛集大概需要数分钟时间

4）在工作负载-任务，按使用镜像建立

5）输入应用名称，类型选Deployment，按下一步

6）选择镜像名称和镜像TAG

7）建立服务

8）建立完成后，按服务，可以找到负载均衡的外部IP

9）在浏览器打开负载平衡的外部IP便可以看到应用程序的响应

10）另一方面，因为ASK是利用 Serverless的关系，所以在云服务器ECS里，是不会有任何的ECS instance 资源。

容器的更新示范
以下是如何把新的镜像部署到kubernetes，可以注意镜像的版本是 nginx:1.7

1）按编辑

2）选择镜像TAG，选1.21.0，按更新

3）在容器组里，可以看到容器有序的逐步更新到指定的容器TAG版本

容器的复原示范

1）选择Deployment ，选择复原。

2）选择要复原到的版本

3）可以在容器组看到容器有序的复原到指定的版本

结语

这示范，可以看到使用容器编程可以非常快速和简单的部署应用程序镜像，而且因为容器镜像的不可变特性，在不同环境作部署或复原也可以变得快捷。加上现在使用容器编程能利用Serverless部署，进一部把使用容器化应用程序的费用和维护复杂性降低。