雲計算到底是怎麼玩的？
「雲計算」這個詞，相信大家都非常熟悉了。
作為IT行業的熱門技術，它頻繁出現在各大媒體的新聞報道中。BAT這樣的互聯網企業，也經常把它掛在嘴邊。
相信很多人都想學習雲計算，跟上技術潮流。如果對雲計算有一定了解的話，應該會或多或少地聽到這些名詞——OpenStack、Hypervisor、KVM、Docker、K8S...
這些名詞，全部都屬於雲計算的範疇。
對於自學的初學者來說，想要理解這些名詞的具體含義，還有它們之間的關係，並不是一件容易的事情。
雖然互聯網上有很多的資料，但是雜亂無章、晦澀難懂，對新人很不友好，容易讓人暈頭轉向，甚至打退堂鼓。
所以，小棗君今天這篇文章，作為雲計算的入門第一課，將給大家做一個通俗易懂的宏觀介紹，重點解釋最主要的幾個名詞，和它們之間的關係，希望對大家入門有所幫助。
什麼是雲計算
在介紹那些古怪名詞之前，我先簡單介紹一下雲計算。
以前電腦被發明的時候，還沒有網路，每個電腦（PC），就是一個單機。
這台單機，包括CPU、內存、硬碟、顯卡等硬體。用戶在單機上，安裝操作系統和應用軟體，完成自己的工作。
後來，有了網路（Network），單機與單機之間，可以交換信息，協同工作。
再後來，單機性能越來越強，就有了伺服器（Server）。人們發現，可以把一些伺服器集中起來，放在機房裡，然後讓用戶通過網路，去訪問和使用機房裡的計算機資源。
再再後來，小型網路變成了大型網路，就有了互聯網（Internet）。小型機房變成了大型機房，就有了IDC（Internet Data Center，互聯網數據中心）。
當越來越多的計算機資源和應用服務（Application，例如看網頁，下電影）被集中起來，就變成了——「雲計算（Cloud Computing）」。無數的大型機房，就成了「雲端」。
是不是覺得太簡單？別急，開始深入。
雲計算的道理是簡單的，說白了，就是把計算機資源集中起來，放在網路上。但是，雲計算的實現方式，就複雜了。
舉個例子，如果你只是在公司小機房擺了一個伺服器，開個FTP下載服務，然後用於幾個同事之間的電影分享，當然是很簡單的。
如果是「雙11」的淘寶購物節，全球幾十億用戶訪問阿里巴巴的淘寶網站，單日幾十PB（1PB=1024TB=1024×1024GB）的訪問量，每秒幾百GB的流量……這個，就不是幾根網線幾台伺服器能解決的了。
需要設計一個超大容量、超高並發（同時訪問）、超快速度、超強安全的雲計算系統，才能滿足業務平穩運行的要求。
這才是雲計算的複雜之處。
剛才說了，我們把計算機資源，放在雲端。這個計算機資源，實際上，分為好幾種層次：
第一層次，是最底層的硬體資源，主要包括CPU（計算資源），硬碟（存儲資源），還有網卡（網路資源）等。
第二層次，要高級一些，我不打算直接使用CPU、硬碟、網卡，我希望你把操作系統（例如Windows、Linux）裝好，把資料庫軟體裝好，我再來使用。
第三層次，更高級一些，你不但要裝好操作系統這些基本的，還要把具體的應用軟體裝好，例如FTP服務端軟體、在線視頻服務端軟體等，我可以直接使用服務。
這三種層次，就是大家經常聽到的IaaS、Paas、SaaS。
SaaS: Software-as-a-Service（軟體即服務）
PaaS: Platform-as-a-Service（平台即服務）
IaaS: Infrastructure-as-a-Service（基礎設施即服務）
再補一張圖，可能更直觀：
目前主流的雲計算服務提供商，例如亞馬遜AWS、阿里雲、華為雲，說白了，都是為大家提供以上三個層次的雲資源。你想要什麼，它們就提供什麼。
繼續，繼續。
這麼多樣化多層次的雲計算服務，阿里、華為們又是怎麼提供的呢？
難道說，人工安排？——
如果你要八核CPU、16GB內存、500GB硬碟的伺服器，阿里臨時安排工程師幫你組裝？如果你要裝CentOS 7.2（一種類Linux操作系統），MySQL 5.5.60（一種資料庫系統），阿里也臨時讓工程師幫你安裝配置？
這顯然是不可能的，耗不起人力，也等不起時間。
於是，就有了各種軟體和平台，負責對資源進行調用和管理。
什麼是虛擬化
如果要對物理資源進行管理，第一步，就是「虛擬化」。
虛擬化是雲計算的基礎。簡單來說，虛擬化就是在一台物理伺服器上，運行多台「虛擬伺服器」。這種虛擬伺服器，也叫虛擬機（VM，Virtual Machine）。
從表面來看，這些虛擬機都是獨立的伺服器，但實際上，它們共享物理伺服器的CPU、內存、硬體、網卡等資源。
物理機，通常稱為「宿主機（Host）」。虛擬機，則稱為「客戶機（Guest）」。
誰來完成物理資源虛擬化的工作呢？
就是大名鼎鼎的 Hypervisor 。
Hypervisor，漢譯過來是「超級監督者」，也叫做VMM（Virtual Machine Monitor，虛擬機監視器）。它不是一款具體的軟體，而是一類軟體的統稱。
Hypervisor分為兩大類：
第一類，hypervisor直接運行在物理機之上。虛擬機運行在hypervisor之上。第二類，物理機上安裝正常的操作系統（例如Linux或Windows），然後在正常操作系統上安裝hypervisor，生成和管理虛擬機。
像VMware、KVM、Xen、Virtual Box，都屬於Hypervisor。
VMware大家應該很熟悉，就是VMware Workstation。學習Linux的話，很多人都是在windows系統下安裝WMware，然後創建Linux虛擬機。
但是，真正厲害的，是 KVM（kernel-based virtual machine，基於Linux內核的虛擬機）。它是目前最熱門最受追捧的虛擬化方案。
KVM這樣的Hypervisor軟體，實際上是提供了一種虛擬化能力，模擬CPU的運行，更為底層。但是它的用戶交互並不良好，不方便使用。
於是，為了更好地管理虛擬機，就需要OpenStack這樣的雲管理平台。
關於OpenStack，我之前曾經介紹過（鏈接）。它有點像個商店，負責管理商品（計算資源、存儲資源、網路資源等），賣給用戶，但它本身不製造商品（不具備虛擬化能力），它的商品，來自於KVM。當然，如果不用KVM，也可以用Xen等其它hypervisor。
OpenStack的管理界面，比命令行好多了吧？
請記住，上面所說的幾個概念，包括VM、KVM、OpenStack等，都主要屬於IaaS（基礎設施即服務）。這個不難理解吧？
容器 VS 虛擬機
繼續往下說。
那麼，容器、Docker、K8S，又是什麼呢？
根據前文所說的虛擬化方式，人們在使用一段時間後發現，它存在一些問題：
不同的用戶，有時候只是希望運行各自的一些簡單程序，跑一個小進程。為了不相互影響，就要建立虛擬機。如果建虛擬機，顯然浪費就會有點大，而且操作也比較複雜，花費時間也會比較長。
而且，有的時候，想要遷移自己的服務程序，就要遷移整個虛擬機。顯然，遷移過程也會很複雜。
有沒有辦法更靈活快速一些呢？
有，這就引入了「容器（Container）」。
容器也是虛擬化，但是屬於「輕量級」的虛擬化。它的目的和虛擬機一樣，都是為了創造「隔離環境」。但是，它又和虛擬機有很大的不同——虛擬機是操作系統級別的資源隔離，而容器本質上是進程級的資源隔離。
而大家常聽說的Docker，就是創建容器的工具，是應用容器引擎。
Docker的中文意思，就是碼頭工人。而它的LOGO，就是一隻鯨魚背著很多貨櫃箱。
相比於傳統的虛擬機，Docker的優勢很明顯，它啟動時間很快，是秒級，而且對資源的利用率很高（一台主機可以同時運行幾千個Docker容器）。此外，它占的空間很小，虛擬機一般要幾GB到幾十GB，而容器只需要MB級甚至KB級。
除了Docker對容器進行創建之外，我們還需要一個工具，對容器進行編排。
這個工具，就是K8S。
K8S，就是Kubernetes，中文意思是舵手或導航員。Kubernetes這個單詞很長，所以大家把中間8個字母縮寫成8，就成了K8S。
K8S是一個容器集群管理系統，主要職責是容器編排（Container Orchestration）——啟動容器，自動化部署、擴展和管理容器應用，還有回收容器。
簡單來說，K8S有點像容器的保姆。它負責管理容器在哪個機器上運行，監控容器是否存在問題，控制容器和外界的通信，等等。
通過下面這張K8S系統結構圖，就能夠看出K8S和容器之間的關係。
除了K8S之外，還有很多種容器管理平台，例如Compose，Marathon，Swarm，Mesos等。
Docker和K8S，關注的不再是基礎設施和物理資源，而是應用層，所以，就屬於PaaS。明白了吧？
好啦，以上就是今天的內容。再說下去，估計很多人又要暈了。
正如文章開頭所說，今天主要是介紹KVM、Hypervisor、OpenStack、Docker、K8S這些名詞的意思，它們在雲計算系統中的位置，以及它們之間的關係。雲計算涉及到大量的需求。同一個需求，會有很多不同的技術來實現。同一個技術，往往又有多個不同的廠家互相競爭。所以，概念和名詞就會特別多，發展變化也會很快。
不管怎麼說，梳理清楚最關鍵的名詞概念，是學好雲計算的第一步。
下一期，小棗君會詳細介紹K8S和Docker的系統結構和工作原理。敬請期待喲！
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