[[200888]]

I would rather share on lifetime with you,

寧愿與你共度凡人的一生

than face all the ages of this world alone.
也不愿一個人看盡滄海桑田

作者簡介：劉國輝，EasyStack聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO，Linux專家、極客。15年跨國大型IT企業(yè)研發(fā)、咨詢和管理經(jīng)驗，資深架構(gòu)師。曾任IBM、HP等公司解決方案與云計算專家，主導設(shè)計并實施了國內(nèi)最早的金融、能源等核心領(lǐng)域生產(chǎn)系統(tǒng)的云計算平臺。本文為《云計算地理學報告：Kubernetes三部曲》之一。

指環(huán)王的作者托爾金在創(chuàng)作指環(huán)王時坦陳，從早年就對自己所愛之鄉(xiāng)土沒有屬于自己的故事而感到悲傷，從而立誓要為故土寫一則神話，一則遙遠的傳奇，以精靈的視野來看天地初開以降的一切，從此其一生都在致⼒力于描述這個從來不曾存在的世界。

無疑這份執(zhí)著為這個世界帶來了這部波瀾壯闊的傳說，其中最為氣勢磅礴的指環(huán)王三部曲被搬上熒幕也有十幾年的時間了，橫跨筆者的整個職業(yè)生涯，劇中的點點滴滴激勵并鼓舞了一代人。

回首過去的十年，云計算的發(fā)展歷程同樣英雄輩出、精彩非凡，動輒由幾十萬人構(gòu)成的巨頭之間的對抗，雖然沒有硝煙，但是生死存亡的緊迫程度同樣令人驚心動魄。 如同所有的藝術(shù)，小說中的絕大部分設(shè)定也一定源自于生活，卻以間接的方式反映出對信念與真理的堅持與追尋。同樣現(xiàn)實中的諸多場景我們也一樣可以在小說中找到縮影，唯一不同的是，現(xiàn)實中全部來自于現(xiàn)實，我們就以間接的方式來推演云計算下半場的爭奪何去何從。

開源體系的崛起與云計算格局的形成

在中土世界的早期，從寶鉆戰(zhàn)爭算起歷經(jīng)四次大的戰(zhàn)爭，***一次危在旦夕之時，人類與精靈混血埃蘭迪爾借前人取得的一塊寶石西航到亞曼搬來主神率領(lǐng)的精靈三族救兵，大敗莫高斯軍隊，一些炎魔逃到地底，莫高斯被禁于世界之外的虛空中（公有云），中土西北方貝爾蘭（虛擬化）沉入大海，***紀結(jié)束，中土世界的格局初步形成。

在面對以AWS為代表的閉源云計算技術(shù)體系將要統(tǒng)治整個世界的挑戰(zhàn)時，以O(shè)penStack為代表的開源與開放體系萌芽并且訊速崛起，最終通過在大型客戶的部署中成為***從而統(tǒng)治了私有云領(lǐng)域并奠定了整個云計算競爭格局。但是這一切只是開始而不是結(jié)束。

競爭的焦點逐步由數(shù)據(jù)中心的控制平面轉(zhuǎn)向應(yīng)用架構(gòu)，唯一的變數(shù)聚焦于如何更好的構(gòu)建并支撐云原生應(yīng)用（下一代分布式系統(tǒng)），一方面借先發(fā)優(yōu)勢AWS以支撐Netflix全業(yè)務(wù)系統(tǒng)樹立了基于云平臺的大規(guī)模分布式系統(tǒng)標桿，另一方面，Google毫不示弱，以其傾注10年之力打造并支撐其核心系統(tǒng)的Borg架構(gòu)為原型推出Kubernetes平臺，并通過開源在短短兩年時間內(nèi)平息了容器調(diào)度平臺入口的爭奪，開放與封閉的競爭格局重新回歸到勢均力敵。

魔戒：傳統(tǒng)分布式架構(gòu)注定要被毀滅

霍比特人佛羅多•巴金斯從他的叔叔比爾博•巴金斯那里繼承了一個戒指，這是一個充滿魔力的戒指，它擁有奴役全世界的力量，但只有黑暗魔君可以使用。可是邪惡的黑暗魔君索倫知道了這個消息。他集結(jié)無數(shù)的半獸人，準備以大軍奪取魔戒，并且征服全世界。為了不讓魔戒落入索倫之手。佛羅多和他的朋友們決定摧毀魔戒，但是 要摧毀魔戒，一定要將它投入原先鑄造它的烈焰中，那也就是位于索倫老巢的末日山脈。

傳統(tǒng)式分布式架構(gòu)并非一無是處，就像魔戒一樣，所有人都想得到，但只有在少數(shù)強者手中才能體現(xiàn)出其巨大的威力，在多數(shù)人手中則完全無法被駕馭。傳統(tǒng)分布式架構(gòu)曾經(jīng)有其輝煌的時代，奈何隨著時間的推移，在支撐復雜大規(guī)模系統(tǒng)時過于復雜，以及難以擴展與維護使其毫無懸念地成為了云計算時代的魔戒，強大但是黑暗。

傳統(tǒng)分布式架構(gòu)缺乏統(tǒng)一標準、不夠靈活、需要有成建制的工程技術(shù)團隊才能很好支撐，開發(fā)往往與運維分離，難以使應(yīng)用開發(fā)者把足夠的注意力聚焦于業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)的技術(shù)的黑暗面：

1. 傳統(tǒng)分布式架構(gòu)缺乏新標準

主宰計算機工業(yè)近半個世紀之久的最重要法則就是標準，缺乏統(tǒng)一標準一切都將陷入混亂與無序之中，資源難以整合，共識無法凝聚，力量難以展現(xiàn)。長久以來在軟件設(shè)計領(lǐng)域我們對統(tǒng)一標準的追求也從未停止過，只不過歷史從來都不是簡單的重復，新標準的建立過程既不能簡單的重復過去的經(jīng)驗，也無法一蹴而就，嘗試一次性解決所有問題從來都將無功而返，集中精力解決最關(guān)鍵問題，擱置爭議成為***選擇。

2. 傳統(tǒng)分布式架構(gòu)過于復雜難以被掌握

當歷史走到今天，我們更加認識到人自身的局限性和不足，容易疲勞，容易受情緒支配，容易出錯，做重復性工作時效率低下，當然最重要的一點是成本越來越高昂?？紤]到全球擁有駕駛汽車資格的人數(shù)達到數(shù)以十億計，即使這一現(xiàn)狀已經(jīng)持續(xù)并成功運行了超過一個世紀之久，但是我們在嘗試由機器來取代人這一點上從未停止過，根源在于，人的價值在于其創(chuàng)造性上，而不在重復性上，多數(shù)人類難以管理并維護復雜系統(tǒng)，即使經(jīng)過充分訓練完全可以做到對復雜系統(tǒng)的管理和維護，從效率層面出發(fā)，這也是相當不經(jīng)濟的一件事情，換句話說，讓機器去做機器該做的事情，讓人去做人該做的事情驅(qū)動著我們?nèi)ヒ源藶?**指導原則重新構(gòu)建復雜系統(tǒng)，重構(gòu)支撐大規(guī)模分布式系統(tǒng)的架構(gòu)既是其中之一，當我們能夠成功構(gòu)建出可供機器去管理的分布式系統(tǒng)時，下一代分布式架構(gòu)的雛形就呼之欲出了。

3. 傳統(tǒng)分布式架構(gòu)與所要支撐的應(yīng)用之間職責過度解耦

長久以來解耦是計算機工業(yè)從硬件設(shè)計到軟件設(shè)計中所遵循的關(guān)鍵原則，解耦的設(shè)計帶來了良好的可擴展性，但是過度的遵循這一原則也會帶來另外一些極端，所幸工業(yè)界不僅僅擅長于遵循標準，同時對實用主義的運用也爛熟于胸，兩者之間的邊界我們稱之為在設(shè)計上的權(quán)衡與折衷，例如：用于支撐分布式系統(tǒng)的核心組件RabbitMQ 在吞吐量上完敗于新一代的消息系統(tǒng)Kafka，實際上來自于Kafka在設(shè)計上就把一部分職責從Broker中挪到了Comsumer，以此來換取處理能⼒力上的提升。另外一個例子是分布式數(shù)據(jù)庫在多中心多活場景中通過把關(guān)鍵資源上的競爭由RDBMS上提到業(yè)務(wù)中處理來換取總體更好的處理能力以及數(shù)據(jù)一致性也是一個例子。畢竟技術(shù)最終是為業(yè)務(wù)服務(wù)的，在摩爾定律完全失效的今天，識別哪些是必須要接受的，而哪些是可以改變的成為當務(wù)之急，而基于這一原則對我們可采用的技術(shù)進行重新審視成為構(gòu)建下一代分布式架構(gòu)標準的關(guān)鍵。

4. 傳統(tǒng)式分布式架構(gòu)缺乏面向機器的控制平面

5.傳統(tǒng)分布式架構(gòu)缺乏所必需的軟件基礎(chǔ)設(shè)施

6.傳統(tǒng)分布式架構(gòu)的核心支撐組件是面向主備設(shè)計的

7.傳統(tǒng)分布式架構(gòu)缺乏面向機器的控制平面

業(yè)務(wù)平面與控制平面的分離是云計算背后的最核心思想之一，隱藏復雜度帶來了更好的可擴展性，同時具備可編程的控制平面也為接入統(tǒng)一的監(jiān)控告警系統(tǒng)鋪平了道路，而最重要的一點，基于一個可編程的控制平面整個分布式系統(tǒng)將很容易實現(xiàn)彈性可伸縮這一在有限資源的前提下應(yīng)對大規(guī)模負載的殺手锏能力，未來多數(shù)系統(tǒng)都將具備至少兩個平面，一個是面向人或業(yè)務(wù)的Comsume平⾯面，另外一個是面向機器或其它系統(tǒng)的控制平面，當具備一個面向機器的控制平面后，在一個超大規(guī)模的系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)的作用將真正從為運維⼈人員提供充足干預時間窗口轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┓治雠c診斷能力， 為更好的優(yōu)化整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，畢竟當每天都需要啟動與銷毀數(shù)十億計的進程時，人工是絕無可能進行干預的。

此外，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)不是為云設(shè)計的，而且缺乏所必需的軟件基礎(chǔ)設(shè)施，核心支撐組件是也是面向主備設(shè)計的，這些都是傳統(tǒng)分布式架構(gòu)的缺陷。

通向末日山之路：構(gòu)建下一代分布式架構(gòu)

[[200889]]

佇立在安都因河上的阿茍那斯雕像，刻畫的就是伊西爾鐸、安納瑞安二人。精靈和人類組成***聯(lián)盟，向索隆開戰(zhàn)。***一戰(zhàn)中，索隆殺死吉爾-加拉德和伊倫迪爾，伊倫迪爾之劍碎裂，也是的阿拉貢的佩劍，當時由埃爾隆德重鑄，其子伊西爾鐸用斷劍斬斷索隆戴魔戒之王的手指，索隆戰(zhàn)敗，伊西爾鐸受***魔戒蠱惑，沒有將其摧毀。第二紀結(jié)束。

Kubernetes中的一些設(shè)計初衷，完全以彌補傳統(tǒng)分布式架構(gòu)的不足出發(fā)，背后體現(xiàn)了我們在向未來進發(fā)時，必須完全割舍那些在傳統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計中固有經(jīng)驗與過時理念的吸引與誘惑的決絕。未來的當屬未來，過去的就讓它過去?；仡橩ubernetes的架構(gòu)，引⼈人注目的地方很多，例如：

1. 構(gòu)建一個適合于被機器管理的控制平面

這個控制平面用于保障整個應(yīng)用系統(tǒng)的可用性、確?？傮w計算資源處于期望中的利用率，以及為計算資源建立抽象接口從而解放開發(fā)者，眾所周知這個控制平面的前身是Borg，而在Borg之前，這種設(shè)計思想僅存在于論文與少數(shù)原型系統(tǒng)中，并沒有一個能夠運行并支撐如此大規(guī)模的生產(chǎn)系統(tǒng)的先例，這種設(shè)計思想過于前瞻，以至于在10年之后仍然是一種驚艷的設(shè)計：強化機器控制從而簡化工程復雜度，從技術(shù)上可以另行構(gòu)建一個分布式系統(tǒng)做為支撐分布式系統(tǒng)的分布式系統(tǒng)，從而達到使多數(shù)工程師（夸張了一點）都能夠開發(fā)運行其上的大規(guī)模復雜分布式系統(tǒng)的能力。從Borg的架構(gòu)設(shè)計上我們能夠一眼看出來Google與亞馬遜在總體工程技術(shù)上的風格差異，兩者都具備***的工程技術(shù)能力，但是兩者企業(yè)基因的差異又使其在技術(shù)風格上截然不同，

AWS長于快速構(gòu)建大規(guī)模面向用戶的商業(yè)系統(tǒng)，無論是ToB還是ToC，隨后逐步優(yōu)化，畢竟曾經(jīng)建立了全球***的電商平臺，運營能力更為領(lǐng)先。Google善于構(gòu)建面向機器與工程師的大規(guī)模分布式系統(tǒng)，等成熟之后再挖掘商業(yè)支撐能力，平臺架構(gòu)能力更加突出。在進入未知領(lǐng)域，沒有任何固有經(jīng)驗可循時，兩者都擅長于另辟蹊徑，具 備當仁不讓、舍我其誰的氣魄與自信，在這一點上不分伯仲。

2. 采用一種技術(shù)架構(gòu)風格統(tǒng)一控制平面與業(yè)務(wù)平面

那就是集群的架構(gòu)風格，不再采納數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來持久化數(shù)據(jù)，而是通過社區(qū)生態(tài)構(gòu)建ETCD這樣的服務(wù)來負責持久化狀態(tài)數(shù)據(jù)。

3. 從設(shè)計之初就考慮控制平⾯面的可用性與業(yè)務(wù)平面的可用性

護戒使者：凝聚開源社區(qū)力量、而不是孤身犯險

[[200890]]

安格瑪巫王向埃阿努爾提出單挑，但埃阿努爾拒絕。七年后，安格瑪巫王再次發(fā)出單挑請求，這一次，埃阿努爾答允。埃阿努爾單騎到達位于魔都的米那斯魔窟，自他走進米那斯魔窟的大門后，就再也沒有人看見過他。葛羅芬戴爾曾經(jīng)阻止過他，并預言道： “沒有任何男子能擊倒他“，但是顯然，埃阿努爾沒有牢記在心。多年以后回過頭來Google在面臨AWS的挑戰(zhàn)的時候并沒有喪失理智嘗試以一己之力去對抗，而是在Kubernetes周圍聚集了一批護戒使者。

于很多人來說，魔戒永遠是奇幻文學中不可逾越的史詩***，Kubernetes是否能在分布式架構(gòu)中榮擁同樣的榮耀？我們將在接下來的三部曲中揭曉。