各行各業(yè)的公司都在推動將數(shù)據(jù)和工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到云上，無論是作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一部分，還是為了避免為應(yīng)對日益增長的需求而建造的成本高昂的新基礎(chǔ)設(shè)施。

對于許多組織來說，這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵是容器和Kubernetes--尤其是當(dāng)涉及到多個云服務(wù)時的時候。

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容器是獨(dú)立的軟件包，它能夠?qū)?yīng)用程序的所有代碼和依賴項(xiàng)捆綁在一起，以確保無論其計算環(huán)境如何，應(yīng)用程序都能可靠地運(yùn)行。因此，容器促進(jìn)了應(yīng)用程序從例如開發(fā)人員的筆記本電腦到測試環(huán)境的移動，從測試環(huán)境移動到生產(chǎn)環(huán)境，或者從數(shù)據(jù)中心的物理機(jī)器移動到私有云或公共云中的虛擬機(jī)。

但是，盡管容器簡化了環(huán)境之間的工作負(fù)載轉(zhuǎn)移，但它們?nèi)匀恍枰痪S護(hù)。這就是Kubernetes的用武之地。Kubernetes是一個開源的容器編排系統(tǒng)，旨在自動化容器化應(yīng)用程序的部署、擴(kuò)展和管理。Kubernetes最初是由谷歌開發(fā)的，目前由云原生計算基金會進(jìn)行維護(hù)。

人們發(fā)現(xiàn)了容器和Kubernetes是在多云或混合云環(huán)境中實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載可移植性的一個強(qiáng)大組合。而下面則是三個實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)示例。

Expedia集團(tuán)：提升在線旅游體驗(yàn)

在線旅游服務(wù)提供商Expedia集團(tuán)于2013年開始使用Amazon Web services(AWS)的微服務(wù)架構(gòu)和公共云服務(wù)。但該公司是在2015年通過Amazon EC2 Container Service (ECS)來部署容器，以運(yùn)行這些微服務(wù)，并能夠在AWS云環(huán)境中運(yùn)行應(yīng)用程序時，才加快了它的使用速度。

部署這些技術(shù)的主要業(yè)務(wù)和技術(shù)驅(qū)動因素包括了跨多個環(huán)境的應(yīng)用程序的更大可移植性，以及新產(chǎn)品和服務(wù)推向市場的更快速度。

“隨著容器在幾秒鐘內(nèi)就能開始運(yùn)轉(zhuǎn)，我們向客戶交付新功能所需的時間大大縮短了，因而能夠加快產(chǎn)品推向市場的速度，”Expedia Group旗下的Vrbo公司的杰出工程師Kuldeep Chowhan說，該公司正在為旅客提供住宿服務(wù)。

容器在工作環(huán)境之間的可移植性和容器的部署速度加快了公司向微服務(wù)的轉(zhuǎn)變，Chowhan說。如今，有數(shù)以千計的應(yīng)用程序在多個AWS云區(qū)域的ECS上運(yùn)行，這使得Expedia能夠?yàn)槁眯姓吆秃献骰锇樘峁└鼜?qiáng)大的服務(wù)，他說。

2015年，Vrbo采用了Apache Mesos，這是一個管理計算機(jī)集群的開源平臺，可以跨本地數(shù)據(jù)中心和AWS云環(huán)境來運(yùn)行容器的工作負(fù)載。這使得Vrbo的開發(fā)人員能夠在兩種環(huán)境中運(yùn)行相同的工作負(fù)載，從而加速了從Expedia的內(nèi)部數(shù)據(jù)中心到云的遷移，Chowhan說。

Expedia還利用了Kubernetes的強(qiáng)大功能，因?yàn)樵摷夹g(shù)在近年來越來越受到歡迎了。Chowhan表示，該公司旗下的Hotels.com目前在AWS云上的Kubernetes上運(yùn)行著數(shù)百個應(yīng)用程序，幫助為客戶提供酒店預(yù)訂等服務(wù)。

在亞馬遜于2019年推出彈性Kubernetes服務(wù)(EKS)之后，Expedia集團(tuán)的許多團(tuán)隊(duì)，包括數(shù)據(jù)科學(xué)、在線體驗(yàn)、流媒體，以及其他的一些團(tuán)隊(duì)，也開始利用它來運(yùn)行容器工作負(fù)載了。

“長期來看，Expedia正計劃朝著滿足容器運(yùn)行時和編排需求的方向發(fā)展，”Chowhan說。

Expedia集團(tuán)向微服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和容器的轉(zhuǎn)型為該公司在快速推出新服務(wù)方面提供了顯著的優(yōu)勢。在過去，開發(fā)新應(yīng)用程序往往需要幾個月的時間，而現(xiàn)在，它每天都能開發(fā)大量的新功能。

“通過我們對應(yīng)用程序架構(gòu)和DevOps實(shí)踐進(jìn)行的現(xiàn)代化的投資，我們看到交付給客戶的功能又增加了一個數(shù)量級，”Chowhan說。“Vrbo品牌在過去三年里的發(fā)布速度增長了12倍。”

由于容器的可移植性，Expedia的應(yīng)用程序可以在多個AWS區(qū)域以分布式的方式運(yùn)行，從而提供了高可用性，這樣全球的客戶都可以使用Expedia的旅游網(wǎng)站，而不會受到任何影響了。

Chowhan說，容器還支持進(jìn)行“有針對性的擴(kuò)展”。“早些時候，當(dāng)我們有一個整體的應(yīng)用程序時，我們將不得不擴(kuò)展整個基礎(chǔ)設(shè)施來支持額外的流量，”他表示。“而有了容器和微服務(wù)，現(xiàn)在我們將能夠更智能地擴(kuò)展我們網(wǎng)站中有更高客戶需求的特定部分--并實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施成本的節(jié)約了。”

但容器仍然需要一些基礎(chǔ)設(shè)施管理，Chowhan說：“為了能夠部署和運(yùn)行容器，您需要一個容器運(yùn)行時和編排平臺。與任何軟件解決方案一樣，也會需要發(fā)布更新，這些更新需要部署到運(yùn)行容器平臺的現(xiàn)有服務(wù)器之上。”

圍繞容器和微服務(wù)的開發(fā)過程是不斷發(fā)展的，從源代碼到運(yùn)行時，Chowhan說。“我們必須進(jìn)行重組，以適應(yīng)我們整個旅游平臺的新生態(tài)系統(tǒng)，同時還要培訓(xùn)我們的工程師，讓他們了解容器生態(tài)系統(tǒng)的演變，”他說。

Primerica：確保高質(zhì)量、現(xiàn)代化的代碼

Finserv和保險公司Primerica已經(jīng)創(chuàng)建了一個新的Kubernetes環(huán)境，用來幫助IBM在Nutanix硬件上的私有云產(chǎn)品中擴(kuò)展應(yīng)用程序。Docker的容器也幫助Primerica提供了一個環(huán)境之間的應(yīng)用程序一致性。

“這是我們從傳統(tǒng)技術(shù)棧向現(xiàn)代混合云遷移的關(guān)鍵戰(zhàn)略組成部分，”公司首席技術(shù)官兼應(yīng)用程序開發(fā)和交付執(zhí)行副總裁Barry Pellas說。

“這種環(huán)境使我們能夠繼續(xù)看到我們幾十年來的持續(xù)以一種新的、現(xiàn)代的方式開發(fā)應(yīng)用程序的價值，”Pellas說。“它還在我們的API(應(yīng)用程序編程接口)和微服務(wù)戰(zhàn)略中扮演著關(guān)鍵角色”，因?yàn)樗龠M(jìn)了我們向業(yè)務(wù)應(yīng)用程序交付新功能，他說。

容器和Kubernetes的組合使Primerica不僅能夠托管應(yīng)用程序，而且能夠監(jiān)視它們并在容器發(fā)生任何情況時快速恢復(fù)。

“我們提供了端到端的基礎(chǔ)設(shè)施即代碼，這使我們能夠始終如一地構(gòu)建可預(yù)測的環(huán)境，并消除人為錯誤的可能性，”Pellas說。“我們的持續(xù)集成和交付能力確保了產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)能夠隨時掌握最新的更改，他們可以自信地認(rèn)為環(huán)境和應(yīng)用程序的驗(yàn)證已經(jīng)作為部署過程本身的一部分被完成了。”

使用容器和Kubernetes的主要目的是為團(tuán)隊(duì)提供一個更快交付應(yīng)用程序的機(jī)會，從而提高應(yīng)用程序的質(zhì)量，Pellas說。它們還提供了一個安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，并在高可用時間內(nèi)提供了可伸縮性。

“我們還希望獲得各種環(huán)境之間的可預(yù)測性和一致性，以幫助進(jìn)行調(diào)試和解決問題，”Pellas說。

雖然Primerica最近才開始利用容器和Kubernetes，但它已經(jīng)看到了團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)率的提高，以及為用戶開發(fā)的新功能，這些功能可以以增量的、敏捷的方式進(jìn)行交付。

“通過在開發(fā)過程的早期捕獲問題，我們將能夠提供更安全、更可預(yù)測的應(yīng)用程序，”Pellas說。“隨著我們將越來越多的應(yīng)用程序遷移到了平臺上，我們希望這可以提高我們的應(yīng)用程序質(zhì)量，并在整個產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)中帶來一致的開發(fā)體驗(yàn)。”

與任何技術(shù)一樣，對于希望采用容器和Kubernetes的組織來說，都會有一個學(xué)習(xí)曲線。“讓擁有正確技能的團(tuán)隊(duì)在環(huán)境中得到適當(dāng)?shù)陌l(fā)展是很有挑戰(zhàn)性的，”Pellas說。

Primerica正在通過向其產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)提供培訓(xùn)，并為商業(yè)領(lǐng)袖提供最佳實(shí)踐來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

克萊姆森大學(xué)：爭奪大量的計算資源

克萊姆森大學(xué)遺傳與生物化學(xué)系的Feltus實(shí)驗(yàn)室是一個由遺傳學(xué)家、計算機(jī)科學(xué)家、計算機(jī)工程師和生物工程師組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，他們將軟件工程和計算生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，試圖在人類和植物生物系統(tǒng)中做出有用的分子發(fā)現(xiàn)。

該實(shí)驗(yàn)室使用了生物信息學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)方法來發(fā)現(xiàn)新的模式，系教授Alex Feltus說。“我們分析的生物數(shù)據(jù)集在萬億到千兆位的范圍內(nèi)，我們設(shè)計了優(yōu)化了的數(shù)據(jù)密集型計算工作流，使的數(shù)據(jù)能夠適合于各種不同的計算平臺”，也包括一些商業(yè)云提供商的計算平臺。

近年來，實(shí)驗(yàn)室一直致力于Kubernetes系統(tǒng)上運(yùn)行的工作流開發(fā)工作。“我們相信Kubernetes將在未來的許多年內(nèi)成為數(shù)據(jù)密集型計算的通用標(biāo)準(zhǔn)平臺，這將使得我們能夠?qū)④浖こ痰呐性谝粋€架構(gòu)上面，”Feltus說。

Feltus說，生物數(shù)據(jù)庫正在呈幾何級數(shù)的規(guī)模增長，我們可以挖掘數(shù)據(jù)集，從生物學(xué)角度深入了解一些最大的醫(yī)療和糧食安全挑戰(zhàn)。“即使是小型的生物實(shí)驗(yàn)室也經(jīng)常需要大量的計算資源。，”他說。“研究人員很快就會想要提出千兆級別的生物學(xué)問題，這將會需要訪問目前商業(yè)云中的大型計算機(jī)。而Kubernetes集群是進(jìn)行大規(guī)模計算的優(yōu)秀平臺。”

在完全轉(zhuǎn)向云計算之前，“生物學(xué)研究人員需要民主化的、免信貸的云沙箱，在那里人們可以大規(guī)模地設(shè)計和測試工作流，”Feltus說。“這些沙盒是至關(guān)重要的，因?yàn)?0%的科學(xué)實(shí)驗(yàn)都會走向死胡同，這會導(dǎo)致在發(fā)現(xiàn)問題之前就耗盡了云信貸的預(yù)算。”

Feltus實(shí)驗(yàn)室正在與許多其他的研究團(tuán)隊(duì)合作，嘗試將可擴(kuò)展的資源融合到本地和云服務(wù)當(dāng)中，而Kubernetes和容器將發(fā)揮巨大的作用。

“Kubernetes和容器是計算生物學(xué)工作流工程的首選平臺，”Feltus說。“這些系統(tǒng)讓我的學(xué)生繞過了許多難以捉摸的HPC(高性能計算)環(huán)境配置。”

該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)部署了Cisco的容器平臺，它可以幫助團(tuán)隊(duì)在一個平臺下管理來自不同云提供商的多個集群。

一旦實(shí)驗(yàn)室在Kubernetes集群中測試了它的工作流，它就可以在多個商業(yè)云中運(yùn)行容器化的工作流。“這將簡化最終用戶的培訓(xùn)，讓用戶能夠?qū)Ｗ⒂诳茖W(xué)本身，”Feltus說。