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作者 | 易立  阿里雲資深技術專家

> **導讀**：近年來，容器技術及相關應用得到了國內外越來越多的關注度。在國外，容器技術已經形成了較成熟的生態圈；而在國內，金融企業、網際網路企業、IT 企業積極投入容器技術的應用。本文將重點介紹容器技術在企業落地最佳實踐，包括容器技術的背景，阿里雲容器服務概述，容器技術在企業落地的正確姿勢，以及容器服務的演進方向。

# 前言

容器的英語是 Container，它的意思是集裝箱，經濟全球化的基礎就是現代化的運輸體系，其核心就是集裝箱。

集裝箱的出現，實現了物流運輸的標準化、自動化，大大降低了運輸成本，使得整合全球的供應鏈變成可能，這就是著名的《經濟學人》雜誌提到的 “沒有集裝箱，就沒有全球化”。容器可以理解為雲時代的 “應用集裝箱” ，重塑了整個軟體供應鏈。

# 什麼是容器？

容器是一種輕量化的虛擬機器，輕量化的應用資訊化技術。打個比方，傳統的物理機就是一個獨棟大別墅，一家人獨佔，住的很舒適，不會被別人打擾。缺點就是貴，並且交付時間長，利用率也不高。虛擬機器可以理解為聯排住宅，每棟房屋是共享水、電、地基等基礎設施，整體的容積率提升了，公攤下降，這樣成本也下降，交易速度也加快了。但是每戶都有獨立的一個空間，具有很好的隔離性。

虛擬化正是透過這樣的技術實現了安全隔離，有效提升了資源利用率，但是交付之後還需要對它進行一個應用的配置和安裝。容器就好比是集裝箱板房，集裝箱房採用模組化設計，自帶裝修，可以快速搭建，隨時移動。

2022 年卡達世界盃的一個體育場的設計，將利用集裝箱方式搭建一個容納 4 萬人的體育場，每個集裝箱模組都是在中國生產，內建看臺、衛生間、酒吧這些不同的模組，然後在卡達進行吊裝。這種方式不但工期可以縮短三年，而且賽事之後就可以拆卸搬遷到其他地方，成為可以重複利用的綠色球場。

容器正是這種輕量化的應用虛擬機器技術，容器之間共享作業系統核心，支援秒級啟動。同時容器的映象是一個標準化自包含的應用打包格式，讓應用可以一致地執行在不同的環境。

## 1. 容器的三大價值

容器技術提升了企業 IT 架構的敏捷性，加速應用創新，幫助企業更加靈活地應對商業發展中的不確定性。比如在疫情期間，線上教育、音影片、公共健康等行業出現了爆發性的增長。一些基於雲端計算和容器技術的公司，就很好地把握住了業務快速增長的機遇。

容器技術最受關注的三個核心價值，第一個就是**敏捷性**，正所謂“天下武功唯快不破”。在數字化轉型的浪潮下，每個企業都在面臨新興業務模式的衝擊。一個成功的企業不是看它現在的規模有多大，過去的戰略有多成功，而是看它是否有能力持續創新、持續擁抱變化。據業界統計，使用容器技術可以實現 3~10 倍的交付效率提升，大大加速新產品迭代的效率，並降低試錯成本。

容器技術的第二個核心價值就是**彈性**。在網際網路時代，企業的 IT 系統需要面對電商大促或者各類突發流量的場景。以線上教育為例，面對疫情之下流量的指數級增長，一些線上教育企業，如希沃、洋蔥教育等，利用阿里雲的容器服務，極大地緩解了擴容壓力，支援了數十萬教師的線上課堂。透過容器技術可以充分發揮雲的彈性，最佳化計算成本。一般情況下，透過容器技術可以降低 50% 的計算成本。

容器技術的第三個核心價值就是**可移植性**。容器技術的出現，推動了雲端計算的標準化程式。容器已經成為了應用分發和交付的標準，可以應用於底層執行環境的結構。

## 2. Kubernetes 逐漸成為雲原生時代的基礎設施

Kubernetes 成為資源排程和編排的標準，遮蔽了底層架構的差異性，幫助應用平滑地運用在不同的基礎設施上。現在大家已經把 Kubernetes 稱為雲應用的一個作業系統，越來越多的應用執行在其上。從一些無狀態的外部應用，慢慢的發展到企業核心的交易類應用、資料智慧應用等，也執行在 Kubernetes 平臺之上。

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Kubernetes 是雲應用的一個作業系統

# 阿里雲容器服務概述

## 1. 全球領先的阿里雲容器服務

國際知名調研機構 Gartner 釋出 2020 年容器公有云競爭格局報告，阿里雲再度成為國內唯一入選廠商。Gartner 報告顯示，阿里雲容器服務在中國市場表現強勁，產品形態豐富，在 Serverless、容器、服務網格、安全沙箱容器、混合雲和邊緣計算等領域，具備良好的技術發展策略。阿里雲覆蓋九項產品能力，成為豐富度最高的廠商之一。

阿里雲連續兩年入選 Gartner 容器報告，一方面是因為阿里雲擁有全球第三的市場份額，另一方面是因為其已經擁有近十年的容器技術儲備。

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連續兩年，國內唯一入選 Gartner 公共雲容器服務競爭格局 & 2019 年 Q3，Forrester 企業容器平臺評測：國內第一

## 2. 阿里雲容器服務產品大圖

阿里雲容器服務產品家族可以在公共雲、邊緣計算和專有云上提供企業級的容器平臺。阿里雲容器產品的核心是 Kubernetes Service（ACK） 和 Serverless Kubernetes（ASK）。他們構建在阿里雲的一系列基礎設施能力之上，如計算、儲存、網路、安全等。阿里雲的容器服務透過了 CNCF Kubernetes 的一致性相容認證，並且提供了一系列企業關注的核心能力，比如安全治理、可觀測性、多雲/混合雲等。

映象服務 ACR 是企業級雲原生應用製品管理的核心，託管服務網格 ASM 是今年 2 月份新發布的一個產品，它給全託管的微服務應用提供一個流量管理平臺，可以支援多個關聯體系叢集的統一流量管理，為容器和虛擬應用提供一致的安全和可觀測性的能力。

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阿里雲容器服務產品大圖

## 3. 容器釋放神龍架構強大算力

在 6 月 9 日 2020 阿里雲線上峰會上，阿里雲智慧基礎產品事業部高階研究員蔣江偉重磅釋出了雲原生裸金屬方案。新一代容器服務 ACK，可以將最新神龍彈性裸金屬例項的強大效能發揮得淋漓盡致，具備極致效能、高效排程、全面安全的特點。

- 新一代神龍架構具備業界第一的 I/O 轉發能力，提供最高 100Gbit/s 網路頻寬；阿里雲高速 Terway 容器網路透過網路卡直通和資料平面加速，延遲下降 30%；

- 第 7 代例項最大支援 192 個 vCPU。ACK 智慧 CPU 排程可以輕鬆釋放強大算力，無需應用調整可以實現 QPS 提升 20%~30%；結合 ENI 網路卡密度提升，可以縮減 50% 的計算成本。

彈性裸金屬例項支援阿里雲安全容器，提升端到端安全隔離能力，與開源方案相比，效能提升 30%。彈性裸金屬也支援阿里雲首發機密計算容器，基於軟硬一體技術，有效保護資料隱私。

在阿里巴巴內部，神龍架構已大規模應用於淘寶、天貓、菜鳥等業務，解決了高峰值下的業務效能和穩定性問題。在外部，尤其是在這次疫情影響下，很多企業面臨快速擴容的壓力，如線上教育行業，透過阿里雲容器 + 神龍方案，企業可以從容應對流量突增的難題。

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# 容器技術的最佳企業實踐

## 1. 靈活豐富的彈效能力

彈性是雲的核心能力之一。像 “雙11” 這樣典型的脈衝應用場景，或者像疫情爆發之後線上教育和協同辦公急速增長的場景，只能依靠雲提供的強大彈性算力才能支撐。Kubernetes 可以將雲的彈效能力發揮到極致。阿里雲 ACK 在資源層和應用層都提供了豐富的彈性策略，基於阿里雲整體架構可以實現千節點分鐘級彈性伸縮。

對很多行業來說，其應用負載的資源方向具有周期性。比如證券行業每天的業務高峰時段就是股市開盤的時間，然後峰、谷的資源差異可能高達 20 倍。為了解決這類需求，阿里雲提供了一個定時伸縮元件。使用者可以定義定時的擴充策略，提前準備好資源。在波谷到來時把資源自動回收，這樣可以很好地平衡系統的穩定性和資源成本。後續阿里雲也會繼續增強基於機器學習的一些彈性策略，根據歷史資源畫像更好地實現資源的預測，提升彈效能力。

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靈活豐富的彈效能力

## 2. Serverless Kubernetes

眾所周知，K8s 提供了非常強大的功能和非常好的靈活性，但是運維一個生產叢集是極具挑戰的事情。即使利用託管服務，使用者依然要保有 worker 節點資源層，還需要對 worker 節點進行維護，如作業系統的升級、打安全補丁等，並且還要根據實際情況對資源層進行容量規劃或者制定彈性策略。

針對 K8s 這樣複雜的挑戰，阿里雲推出了 Serverless Kubernetes（ASK）容器服務。ASK 在相容 K8s 基礎之上，對 K8s 做了減法，將複雜性下沉到雲的基礎設施，極大地降低了運維的管理負擔，讓使用者更加關注於自身的業務，提升了使用者體驗。對使用者而言，ASK 沒有節點的概念，使用者也就無需預留任何資源，免維護，零管理。所有的資源都是按需建立，執行在彈性容器例項之上。按照應用實際消耗資源付費，無需做任何的容量規劃，也不會產生資源浪費。

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經典 Kubernetes 叢集 VS Serverless Kubernetes

## 3. 多維度可觀測性

在一個大規模分散式系統中的基礎設施，可能會出現各種各樣的穩定性或者效能問題。可觀測性可以幫助我們瞭解分散式系統的狀態，便於做出決策，併為彈性伸縮和自動化運維打好基礎。一般而言，可觀測性包括以下三個層面：

- 第一層面是 Logging：阿里雲的日誌服務提供了對事件流的一個完整的日誌方案，該方案不僅可以對應用的日誌進行收集處理，並且提供了像操作審計這樣的處理和展現。

- 第二層面是效能監控指標 Metrics：對於基礎設施服務，如 ECS 虛擬機器、儲存網路雲監控，它們提供了非常全面的監控能力，同時也提供了一個開放高可用擴充套件的監控基礎設施，與自建相比，可以極大地降低運維複雜性，並且減少成本。

- 第三層面是 Tracing：阿里雲的全面追蹤服務可以為開發者提供完整的分散式應用呼叫鏈路的統計、拓撲分析等工具，幫助開發者快速發現和診斷分散式應用中的效能瓶頸，提升微服務應用中的效能和穩定性。

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多維度可觀測性

## 4. 安全的雲原生軟體供應鏈

安全是企業在應用容器技術時最大的顧慮之一。為了系統化地提升容器平臺的安全性，就需要全方位進行安全防護。阿里雲的做法是：首先，把 DevOps 升級成為 DevSecOps，將安全概念融入到整個軟體生命週期之中，將安全防護能力轉移到開發和交付階段。ACR 映象服務企業版提供了完整的安全軟體交付鏈，當使用者上傳映象之後，可以自動化地進行漏洞的掃描，發現其中是否包含已知的漏洞。

然後，透過 KMS 金鑰服務自動化對映象進行驗籤。在 ACK 中可以配置安全策略，比如只允許經過安全掃描且符合上線要求的映象才能在生產環境釋出。整個軟體交易交付鏈路可觀測、可追蹤，透過區策略進行配置管理。在保證安全性的前提下，可以極大地提升交付效率。

此外，在執行時也會面對眾多的安全風險，比如一些新發現的漏洞，或者一些新的病毒進行攻擊，阿里雲的雲安全中心也提供了對執行時的安全監控防護能力。

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從 DevOps 到 DevSecOps - 安全的雲原生軟體供應鏈

## 5. 雲安全中心實時防護

雲安全中心可以對容器應用的程式和網路情況進行監控，對其中的異常行為或者發現的安全漏洞進行監測和通知，透過郵件、簡訊等方式通知客戶進行處理，也提供了自動化的隔離和修復能力。以一個著名的挖礦蠕蟲病毒為例，它會利用使用者的一些配置錯誤對整個叢集而發動攻擊。在雲安全中心的幫助下，可以輕鬆發現它的蹤跡，並且一鍵清除。

## 6. 混合雲成為企業上雲新常態

企業上雲已經是大勢所趨，但是對於企業來講，有些業務由於資料主權和安全隱私的考慮，無法直接上雲，只能採用混合雲架構。另外，不同的雲環境，其基礎設施能力以及安全架構都存在差異，會導致整個企業的IT架構和運維體系出現割裂，大大增加了混合雲實施的複雜性，提升運維成本。

在雲原生時代，以 K8s 為代表的技術遮蔽了基礎設施差異性，可以實現以應用為中心的混合雲架構 2.0。在混合雲環境中實現對計算資源的統一排程和統一應用生命週期管理。有三個典型的場景：

- 一是在混合雲產品中，希望利用公共雲的彈性算力來應對突發的流量；
- 二是利用公共雲去構建低成本的雲災備中心。當線下的資料中心發生故障時，可以快速地將業務流量切換到雲上；
- 三是構建異地多活的應用架構，保證業務的連續性。基於阿里雲的混合雲網路、混合雲端儲存、資料庫複製這些能力，幫助企業構建全新的混合雲的 IT 架構。

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雲原生混合雲解決方案

## 7. 雲原生混合雲管理

阿里雲在混合雲的解決方案中有三個重要特點：

- 一是統一進行管理，在混合雲方案中，採用統一的安全治理和應用管理，以及可觀測性；
- 二是全地域的網路聯通，全球接入，高速低延時；
- 三是智慧流量，阿里雲實現了統一的服務流量管理，可以最佳化服務的訪問，提升業務連續性。

# 展望未來

阿里雲在容器服務的演進方向可以總結為以下三條：

**第一個就是新基石**。雲原生技術是釋放雲價值的最短路徑，利用容器服務，可以幫助企業更好地支撐全球化的應用交付。基於像ACR（Alibaba Cloud Container Registry）這類產品，可以實現映象的一次提交、全球釋出。整個釋出效率可以提升7倍。另外，阿里雲支援混合雲和多雲的方案，利用容器的可移植性，讓工作負載輕鬆地在不同的計算環境中動態遷移。

**第二個是新算力**。基於雲原生的軟硬一體化技術創新，加速企業的智慧化升級。此外，阿里雲也在強調算力的安全和可信，因此推出了安全沙箱容器，在強隔離的同時實現了原生程式90%的效能。雲原生技術透過開放的生態和全球合作伙伴，幫助更多的企業分享雲時代的技術紅利。

**第三個是新生態**。也就是不斷豐富的容器雲應用市場，因為它是連線企業與雲原生技術創新的橋樑。目前阿里雲應用市場已經入駐了多家合作伙伴，覆蓋了從容器安全監控到業務應用的不同產品，便於使用者獲得完整的容器化解決方案。此外，阿里雲也跟眾多的技術公司、全球技術合作夥伴展開合作，幫助企業更好地運用雲原生技術。

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容器技術在企業落地的最佳實踐

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