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What are the differences with OpenStack and Kubernetes?

OpenStack Kubernetes
虚拟化技术 计算机虚拟化 操作系统虚拟化
运算单元 Virtual Machine Container
云存储服务 块存储、对象存储、文件存储 块存储
多租户隔离 多租户 单租户
安全隔离性
裸机管理 支持 不支持
微服务支撑 不支持 原生支持
弹性伸缩维度 主机 Pod
应用编排能力
业务创新能力
平台运维难度

Why OpenStack & Kubernetes?

OpenStack 采用的是计算机虚拟化技术,即 VMM Hypervisor,能够提供完整而独立的虚拟机,每个虚拟机都拥有独立的内核,隔离好、安全高。而 Kubernetes 采用的是操作系统虚拟化技术,提供了极其轻量的应用程序运行环境,即 Container,拥有轻量、敏捷、可移植的优势。如果将虚拟化技术实现比作云计算的基因,那么 OpenStack 和 Kubernetes 天生就注定了会走向两个不同的世界,即 IaaS 和 PaaS。在此,笔者希望提醒一下,这个世界并非先有了 OpenStack 再有 IaaS,而是有了 IaaS 之后才有 OpenStack。Kubernetes 亦然。之所以提出这一点是因为,这恰恰说明了 OpenStack 也可以是 PaaS,Kubernetes 亦然。这是两个社区之间必然存在竞争关系的原罪。

值得一提的是,容器虽然拥有 Namespace 的概念,但是更多是限制资源的使用,容器间共享内核,并不是真正意义的多租户。所以在对安全性要求高的应用领域,例如:金融、电信行业,容器技术一直备受挑战。通常的做法是,可以考虑在 Hardware 和容器之间通过增加一层虚拟机来弥补,但 Container on VM 的模式必然存在性能的损耗。所以 OpenStack 基金会一直在大力推动 Kata Containers 的发展,愿望可以在减少虚拟化开销的同时,兼顾容器的性能和隔离性。随着 Kata 的成熟,为容器安全解决方案提供了新的思路。而笔者认为 Kata 更重要的意义在于,它或许,甚至已经成为了促进 OpenStack Foundation 和 CNCF 达成协作的桥梁。这对两个社区未来的发展方向至关重要,OpenStack Summit 向 Open Infrastructure Summit 的蜕变就是一个非常美好的转向。这势必会回避很多 OpenStack 和 Kubernetes 正面碰撞的竞争,更倾向于互补互足,持续发展各自领域的优势。对此,请恕笔者再多说一句闲话,聊技术可以,但请大家不要再讨论 OpenStack 和 Kubernetes 谁生谁死的问题了,实在过于业余。

回到正题,还需要强调的一点是,安全隔离这一问题的范畴可不仅限于计算资源,还要考虑到网络和账户运营的层面。对于后者,在大规模集群或庞大的企业组织结构应用场景中,Kubernetes 可以考虑使用 OpenStack Keystone 完备的权限系统来进行补充。每个 OpenStack Tenant 独立维护自身的 Kubernetes 集群。例如:R&D Tenant、Business Tenant。

而在网络层面,虽然 Kubernetes 提出了很多网络的概念,例如:CNI、Service、DNS、Ingress、Network Policy。但必须承认 Kubernetes 的网络并不贴近传统数据中心的网络基础设施,方案也缺乏灵活,以至于经常受到来自网络基础设施部门的挑战。在他们眼里,网络基础设施平台应该具有 Subnet、 Floating IP 以及在此之上有 DHCP、路由控制、安全组、QoS、负载均衡、域名解析、VPC 等基础网络功能,以至于在此之上构建多租户隔离、多类型网络共存、可伸展性 SDN 网络的愿望。虽然 Kubernetes 的 Calico 网络也可以解决多租户网络隔离的问题,但与数据中心网络发展规划的目标依旧存在距离。这或许就是技术需求和 “真用户核心需求” 的距离。当然,我相信未来随着容器的密度越来越大,必然会出现专门针对容器架构进行优化的网络方案,而不再单存依赖 Linux 网络堆栈的支撑。但就当下而言,Kubernetes 依托于 OpenStack Neutron + Kuryr 来整合两者的网络仍不失为一个好的选择,即解决了嵌套 Overlay 网络的问题,还能够实现容器和容器之间、容器和虚拟器之间的网络直通。

在存储需求的层面,OpenStack 除了提供云主机之外,还可以提供多种类型的云存储服务,例如:块存储、对象存储和文件存储。对此 Kubernetes 则有着完全不同的思考。对于 Kubernetes 而言重要的不是能提供何种存储服务,而是怎么简易的利用好存储资源,继而更好的支撑上层的应用编排。这一点与 Kubernetes 对网络的态度如出一辙,它始终围绕要上层业务思考,而非 IT 资源。单凭 Kubernetes 难以满足企业对云存储服务和网络服务需求的需求。

有失必有得,Kubernetes 自始至终给到笔者的感觉都是一个懂得取舍的智者。Kubernetes 的核心价值始终明确 —— 推动企业的业务创新。未来的业务都会运行在云上,而容器是走向 DevOps、Cloud Native 的标准工具,微服务架构是走向大流量时代的标准软件设计思路。容器改变了应用程序交付的方式,微服务架构改变了应用程序的开发形态。而 Kubernetes 的编排能力以及微服务框架能力,让容器和微服务架构能够落地到业务应用中,加速企业业务创新,快速适应云时代的发展与竞争。这一点是 Kubernetes 之于 OpenStack 而言难以企及的优势,由基因就已经决定了。

退一步回来说,Kubernetes 的优势还是要依托于高可靠的云基础设施的可用性之上。Kubernetes 面向应用层,变革的是业务架构,而 OpenStack 面向资源层,提供了抽象化和自动化的 IT 基础设施,改变的是资源供给模式,是上层平台的强力支撑。在使用容器且集群规模不大的场景中,直接用 Kubenetes 当然可以,但在大规模的集群场景中,不管应用是否只是单存的跑在容器中,都是 OpenStack & Kubernetes 更好。就更不用说当下百花齐放的 5G 时代了。AI、MEC、IoT 将会掀起新的时代潮流,领先的私有云不再仅是虚拟机、容器或裸机,而是我全都要,我又全都可以不要。支持、管理和协调这三种方法的能力是运营效率的关键。具备弹性、韧性(Toughness,AWS 内部一直在强调的关键字)的云计算平台,才是可以经受时代变革洪流的领先的云平台。

诚然,我相信 Kubernetes 就如 OpenStack 的发展历程一般,会度过许多成长过程中的难关和挑战。但同时也可以确定的是,Kubernetes 并不会轻率的、奋不顾身的去挑战 OpenStack 在私有云 IaaS 领域的标准地位,因为 Kubernetes 自身也面临着诸多对手,例如 Serverless、例如 Lambda。Kubernetes 要想全面俘获企业级市场的信任必将经历长期的博弈过程,虚拟机、容器、裸机三种资源提供平台将会长期共存。

当然了,假如你问我 Kubernetes 和 OpenStack 我更喜欢哪一个,那么 Kubernetes 的许多思想和设计理念我认为都是比较先进的,但我们也不能忘记他之所以先进的原因 —— 站在巨人的肩膀上。

上述属于个人观点,碍于能力,仅供参考。写于上海 OpenInfra Summit 之前,希望届时能与大家在现场继续交流。

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