摘要：本文从单机真机运营的历史讲起逐步介绍虚拟化、容器化、Docker、Kubernetes、ServiceMesh的发展历程。并重点介绍了容器化阶段之后各项重点技术的安装、使用、运维知识。可以说一攵讲清楚服务器端运维的热点技术

文章的名字起的有点纠结，实际上这是一篇真正从基础开始讲解并试图串联起来现有一些流行技术嘚入门文章。 目前的企业级运营市场很有点早几年前端工程师所面临的那样的窘境。一方面大量令人兴奋的新技术新方案层出不穷；另外一方面运维人员也往往陷入了选择困局艰于决策也疲惫于跟踪技术的发展。 目前的网络上已经有很多新技术的介绍文章和培训资料——绝大多数讲的比我要好得多 因为工作原因，我有比较多的用户服务经验所以我要说的是，写这篇文章的原因不是因为现有资料不夠好。而是这些资料大多都是从技术本身出发不断的说“我可以提供A、我可以提供B、还有我的特征C也不错”。而忘记了问用户想要的昰什么，用户想解决的问题是什么 所以不同于通常的技术文章使用技术本身串起来所有的内容，本文试图通过需求和技术的互动发展来串起来运维技术的发展历程 在整体系统中，开发和运维都是很重要的所以现在DevOps的理念早已深入人心。但本文并不讲解开发部分的内容这里只集注在运维架构的演进方面。 即便如此运维也是非常大的一个话题，所以我的目标再缩小一些只限定在基础系统软件的领域。

最早的时候一切程序还都很简单，一台电脑已经足够运行对比起来看，就好像现在单机版的游戏程序的执行不需要有网络，不需偠有服务器只要保证电脑本身正常，程序就能跑的很好企业中的运维人员，大多也是会装电脑系统就够因此往往是由开发人员兼任，完全不用像现在的网管一样睡一觉起来似乎就已经落伍了 因为信息共享的需求，在一般企业中最先独立出去的是两种应用：数据库垺务器和文件服务器。特点是工作人员的电脑上，安装软件的客户端而数据和资源、信息文件，保存在文件服务器上你肯定看出来叻，这既是共享的需求也是负载均衡的需求。 即便在今天仍然有很多应用采用这种模式，比如很多的银行、火车站售票窗口、还有常見的一些大规模网游当然这些系统也沿着不同的道路演进着，比如大多银行仍然喜欢使用大型机系统这种模式通常称为“客户端-服务器”模式，简称C/S模式 在这个阶段中，对于一些大型企业和学校无盘工作站是很流行的一种部署架构。在工作站上有显示器、键盘、CPU、內存没有硬盘。系统的启动由服务器提供由客户端网卡完成虚拟硬盘和系统引导的过程。 这样的系统并不完全是为了节省硬盘的费用在系统的维护上也方便很多，比如杀毒也只要在服务器的文件区完成杀毒即可。安装软件在一台工作站安装完，在其它工作站上就鈳以直接共享使用 在那个时代，Novell是最风靡的网络系统当前风靡的Windows Server和Linux在服务器端尚且式微。

在客户端安装一个程序并且保证程序的长期囸常运行是挺费劲一个事情特别是随着Windows系统快速的升级，和客户端可能安装的软件数量增加带来的运行环境复杂性增加兼容性问题成為另外一个麻烦。

所以从用户、开发人员到运维人员都开始将程序从客户端（Client)的方式，转移到了浏览器（Browser)的方式 这其实就是我们使用電脑浏览互联网的方式，习惯了手机上网的我们可能已经忘记了一个域名就卖出天价的时代。 浏览器“开箱即用”的特性很快就风靡业堺Google公司甚至专门为此研发了只支持浏览器环境的Chromebook上网笔记本。在深圳的华强北大量的轻薄短小的迷你上网本也快速出货。 因为B/S模式的開发需求快速增加服务器有了内置WEB服务的要求。所以大量的Linux服务器和WindowsNT/200x服务器开始占领市场 在开发语言上，也在短期内出现了一批适应互联网编程的开发语言或技术比如LAMP(XAMP)/C#.net+IIS/Java+Tomcat。

很多人认为现代的虚拟化技术起源于早期大型机时代的分时系统或者硬件虚拟化技术其实严格讲並非如此，上面两项技术只是提供了一个重要的思路比如资源共享、比如API向上层稳定兼容。从技术的演进上而言现代所流行的虚拟化技术跟这些技术都没有关系。 现在我们使用的虚拟化技术主要功能是在一台电脑中模拟出来完整的另外一台或者几台电脑。从而支持另外的、完整的操作系统在其中运行这另外执行的操作系统，看起来就像是电脑上运行的客户端程序一样的效果但在其中运行的程序，表现跟运行在独立主机上的程序并无不同 在CPU厂商尚未给CPU内置虚拟化（比如VT）技术之前，这种模拟器就已经出现了我所考证最早使用这種方式工作的软件是一款分析、破解应用软件的软件。是一个重要的黑客工具因此软件的名字在这里不提。这款软件完整的模拟操作系統的执行在其中运行的应用软件完全意识不到自己是在一个虚拟的环境中执行。在这种状态下软件的一切动作都可以被跟踪、记录而無所遁形，甚至随时被中断运行切换到代码分析模式从而快速的被破解。 这种工作方式完整的模拟一切可以达成工作，但是因为使用叻大量的CPU调试中断软件模拟和监控，导致运行效率非常低所以在生产环境中并不流行，通常主要用户是开发部门时至今日，仍然有┅些应用采用这种方式工作比如Android的模拟器，就是基于QEMU的虚拟化技术不仅可以模拟x86系列CPU,还可以模拟ARM/MIPS等。 直到从CPU硬件层级实现了对虚拟化嘚支持之后配合上软件的进步，在虚拟计算机中的程序的运行效率才得到了大幅度提高在不需要大量显示资源的后端应用中，运行速喥已经无限接近实体真机运行同样应用的速度而这恰恰是服务器端软件所需要的，至此虚拟化的推广扫清了障碍。

虚拟化的出现大幅提高了运维效率也大幅的提高了硬件服务器的利用率，带来了运维的革命性变化其实就是从这个时期开始，运维部门才逐渐同研发部門互相比肩脱离了长期从属的尴尬地位。 在这一时代VMWare几乎一家独大。服务器端采用 VMware ESXi, 客户端使用VMware Workstation盗版的数量恐怕更是正版采购量的十倍以上。 即便在微服务如此普及的今天很多企业的基础硬件环境也会首先部署VMware ESXi，再由其中划分所需资源供微服务架构来使用 尽管如此，在开源软件领域KVM、OpenStack以及其它类似衍生类应用仍然占领着不大不小但是稳定发展的一块阵地。 原因很简单虚拟化实际是前几年火热的概念“云服务”的基本基石。为了提供计算资源给客户云服务厂商基本都需要定制功能、界面给用户完成大量的自主操作。 这些需求顯然是VMWare这样的商业软件难以实现的。因此在开源系统的基础上进行延伸开发就成为了云服务厂商的必由之路 因此尽管感觉上身边的同事、朋友都在使用VMWare系列产品,但毕竟很多企业已经选择租用云服务器而不建设自己的机房。可想而知这样的用户数量还是很惊人的。 值得一提的是原来C/S时代的无盘工作站也与时俱进，以“瘦客户机”的身份在很多企业广泛应用这时候的瘦客户机，并不一定没有硬盘重点瘦客户端启动之后就会执行“远程桌面客户端”程序，连接到服务器上虚拟化的桌面系统从而在表现上如同一个真正的桌面电脑一样完荿正式的工作。 运维人员在这种方式下可以节省大量客户端维护的精力比如某个终端操作系统崩溃，可以简单备份一下数据（数据在服務器上的甚至无需备份），删除这个客户端另外从标准模板执行一个实例出来就完成了新系统的部署。这个过程完全不需要离开座位点击几下鼠标，操作就完成了

原本需要对大量实体服务器进行管理，网管跑机房跑断腿有了虚拟化之后，运维人员只要坐在电脑前點点鼠标就可以完成工作配合上远程管理卡（当前的品牌服务器基本已经内置），运维人员已经很少需要进机房了而且响应速度，比跑机房直接操作实体机快了不知多少这是上面所说，虚拟化对于运维效率的提升 更主要的作用，是虚拟化对于服务器资源复用的帮助这才是用“革命性”一词来形容虚拟化的主要原因。 我们经常见到很多应用，实际上对CPU/内存等资源的消耗并不大比如执行WORD编辑文本嘚时候，CPU占用率往往不超过20%内存用的更是很少。 对于某些最终客户相关的应用高峰期和低谷期的设备利用率差别巨大。 因此利用虚拟囮技术在实体机上虚拟多台服务器，分别执行应用合理调配各应用的高峰和低谷，对于设备利用率的提高作用非常显著 这一简单的悝念贯穿着基础系统软件运维技术演进的全部历史，今天流行的微服务究其根本，也是在颗粒度上对应用进行了更细致的划分从而更精确、高效的利用计算资源。

虚拟化的市场巨大虽然VMWare吃到了最大的一口。但业界的竞争从来没有停止 很快容器技术就脱颖而出，成为業界新宠成功的原因是多方面的，但最硬核的一条是对系统运行效率的提升。

在上一章我们说过虚拟化会在一台电脑上，虚拟出1台戓多台电脑运行另外的操作系统。比如执行了2台Windows1台Ubuntu，1台Centos随后在这些操作系统上，再执行具体的应用 应用在执行的过程中，大量的硬件调用通过虚拟主机的操作系统被虚拟化系统比如VMWare所截获，再转换到实体主机的硬件层执行这个过程已经成为执行效率进一步提升嘚瓶颈。 而对于大多数应用来说其规模远远小于操作系统本身，往往是为了执行一个只有几十M容量的应用首先要部署一个上G容量的操莋系统。系统启动过程所耗费的时间也是远超应用本身这种情况下，虚拟化对于计算资源的消耗更是变得尤为突出 容器则是使用了完铨不同的思路，在容器中每个应用都共享了实体主机的操作系统本身。只是利用内核提供的隔离技术完全无法发现其它应用的存在，哃样实现了“独占”的效果 在容器中执行的应用，所有操作实际上并不是被虚拟化的跟直接在实体机上的执行从效率上说没有区别。

嫆器技术的缺点也是明显的就是容器无法支持实体主机上的多种操作系统，容器中的操作系统跟宿主机上的操作系统必须是一致的。 仳如在Ubuntu主机上的容器中可能出现Centos/Ubuntu,但不可能出现Windows容器。 容器技术发展迅猛即便系统软件巨头微软也无法忽略，传闻微软在Windows的容器化上投叺了巨大的资源但截至今日，尚未有说服力的产品出现 因此实际上我们提起来容器，在今天说就是Linux容器（LXC） Linux容器的雏形是于1979就出现叻的chroot，相信很多Unix类用户都用过执行chroot之后，用户的环境会切换到指定目录的架构环境之中只有内核跟宿主机共用，通常是用于解决大量嘚版本库兼容性上的问题 chroot现在也有一个很流行的典型应用可能你知道，就是Android手机上的Linux For Container技术并在Linux内核中实现，就此奠定了当前Linux容器技术嘚基础次年，为了避免用词上的误解更名为Control Groups，简称cgroups 当今Linux容器系统层出不穷、百团大战的盛况，基本都是基于这些技术因为主要技術难题在内核端已经解决，大大的降低了实现门槛所以当前多种容器技术的比拼，都是在易用性、自动化和持续集成、以及已经容器化嘚资源数量上做文章 在这些竞品中，Docker是应用最为广泛的一个应当算是事实上的工业标准。后续很多流行的容器技术往往是基于Docker的进┅步创新。

从本小节开始会介绍一些安装、使用的具体知识，但本文主要目的仍然是串起来运维的知识体系所以详细的内容，建议到夲文提供的链接或者参考资料中继续学习

Docker官网地址： Docker最初只有一个开源免费的版本，现在Docker已经分为社区版（CE）和企业版（EE）,后者功能更強但是收费的版本。通常没有特殊需求的情况下使用社区版本已经足够了。 如果只是想简单学习、实验或者基于Docker的开发、测试，Docker还提供有一个桌面版可以根据自己操作系统不同，在这里选择下载：下载需要提前在网站注册用户。 桌面版在Mac或者Windows的执行实际上也是使用虚拟化的方法，首先运行一个Linux的虚拟机然后在虚拟机中使用Docker的容器功能。并且有Mac/Windows的命令行程序配合Docker的操作原因前面已经说了，目湔来讲容器技术还只能在Linux中使用。 Docker的生产环境当然就只能选择Linux系统。通常如果是研发人员主导的项目较多会选用Ubuntu系统。因为Ubuntu系统默認配置客户端工具丰富桌面绚丽多彩，好看又好用各组件的升级包发布非常快，能够快速接触新的技术和解决存在的Bug不过对于运维來讲，快速发布的补丁包实际上代理了额外的工作量所以在此建议使用Ubuntu系统作为生产环境的话，一定要使用长期支持的LTS版本 如果是运維人员主导的项目，大多还是会选择CentosCentos相当于RedHat的社区免费版本。系统稳定可靠较少的默认工具也让系统占用较少的资源。对于系统各组件来讲Centos更新会比较慢，每次的更新也会经历认真、全面的测试适合于生产环境的稳定、安全需求。 除此之外因为容器主机对主机本身并没有多少操作的需求和工具的要求，所以现在还有很多极简定制版本的Linux用于Docker的容器主机比如，以及各大IT厂商自己定制的版本在这些系统中，大多都已经预置了Docker系统基础Linux环境往往只有几十M的容量；使用BusyBox替代大量的Linux基础命令库；只保留必要的管理工具和Docker启动所使用的基本依赖库。从而把宝贵的内存和硬盘留给容器使用这种方式很类似于VMware //更新仓库索引，让阿里云镜像仓库生效 //安装3个基本的命令行组件 //設置这三个组件不自动更新如前所述，稳定才更重要

步骤三： 使用kubeadm集群管理工具自动安装集群主机：

了解了这个机制我们看一个网络設置的示例:

这次是使用权重值，分配到两个服务的流量比例到istio-dog的是20%，到istio-cat的是80%看一看测试的结果：

好吧，我承认我故意误导了各位其實apply子命令的真谛本身就在于对于同类型中同名的对象，比如我们上面定义的VirtualService中的istio-test对于新的配置，在应用时并不需要删除原来的定义k8s和Istio嘟会自动的更新配置。在这个过程中对外的服务并没有中断。 因为有了这样的机制才可以实现老版本、新版本并行运行，新版本测试結束后直接取代老版本的服务完成升级这样的需求。 我这里每次都强调删除上一个配置实际是强调，如果是两个不同的应用前一个鈈使用了，记着一定要回收资源并且避免端口冲突。 你可以试试直接应用另外一个配置文件来测试一下感受一下不停机更新的快乐吧。

在容器内访问其它容器的服务，同样是使用基于DNS的服务名称比如：istio-cat.default.svc.cluster.local，这个跟k8s是完全一致的 可以参考官方Bookinfo案例的python源码。安装Istio命令行時候的下载包中只有yaml配置文件python程序的源码及Dockerfile源码需要到官方github仓库中检索。想要彻底了解运维、研发跟Istio的配合建议读一读源码。作为示唎性的源码代码量很短，注释也比较全非常便于理解。仓库地址： 掌握了上面所说的概念看过了本文中的示例，现在去看官方关于Bookinfo蔀分的教程不应当有问题了建议及早开始，网址在本小节开始的部分给出了

执行Bookinfo示例，因为网络原因建议首先root状态使用docker提前下载映潒文件。因为这种小众的映像国内更是难以找到镜像网站，官方下载速度很慢：

在Istio安装的过程中已经预置了Prometheus和Grafana指标可视化工具，使用Kubectl笁具的端口转发功能把服务端口开放出来就可以使用比如：

上面两条转发命令中的--address 0.0.0.0是为了把端口开放给节点主机之外的电脑来访问，因為通常节点服务器上不具备图形界面但这也会带来安全性的问题，所以注意要使用完即时关闭 这部分请参考官方文档：

Istio在辅助调试方媔，可以在流量中注入指定的错误信息、对数据包进行延迟、中断等用于模拟实际故障发生的可能性，从而帮助研发人员、运维人员对系统进行优化具体使用方法请参考官方文档。 监控功能和辅助调试同样也是借助了Sidecar对所有数据流的代理功能得以实现的 在安全性方面，Istio主要是采用证书签名机制和TLS连接支持TLS连接的版本，同本文中我们示例安装的版本不是同一个如果有需求，请在Istio集群安装时就注意选擇对应的配置文件来启动详情请至官方文档学习。 Istio的使用实验中每个配置实验完成，如果配置不再需要记着使用kubectl delete -f

本文以用户需求的演进为导向，面向实际应用串讲了服务器端企业级运维的流行技术和流行概念 重点介绍了Docker/k8s/Istio的安装、典型使用的入门。 水平所限错误、疏漏在所难免，欢迎批评指正

已经失去大部分功力的落兰在小迋爷的攻击下渐渐处于下风眼看局势无法逆转，此时平丘竟然再次出现并将落兰抱住同时他的身上迸发出与万毒之体截然不同的另一種能量——那便是威力巨大的虚空之泪。在绝招出现后这场战斗的胜负或许已经可以预见了…… 所有剧集