操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)是為整個(ge)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)提供分布式調(diao)度與協調(diao)功能(neng)，實現數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)級彈(dan)性(xing)伸縮能(neng)力(li)的軟件堆棧，它將所(suo)有數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)資源當作一臺服務器來(lai)調(diao)度。數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)大概(gai)經歷了三個(ge)階段(duan)，本文就來(lai)介紹(shao)下操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)的演變之路(lu)。

裸機時代

裸機(ji)時(shi)(shi)代的(de)(de)(de)(de)操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)(tong)獨立于每個物理服(fu)務(wu)器設備上，每臺服(fu)務(wu)器上運行一(yi)個應(ying)(ying)用(yong)(yong)程(cheng)序，這(zhe)(zhe)時(shi)(shi)單臺服(fu)務(wu)器的(de)(de)(de)(de)性能(neng)限制了(le)應(ying)(ying)用(yong)(yong)程(cheng)序的(de)(de)(de)(de)部(bu)署(shu)規(gui)模，而且不同(tong)(tong)應(ying)(ying)用(yong)(yong)程(cheng)序占(zhan)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)資源不同(tong)(tong)，這(zhe)(zhe)樣(yang)在(zai)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)里有的(de)(de)(de)(de)服(fu)務(wu)器很忙，而有的(de)(de)(de)(de)服(fu)務(wu)器卻很閑，服(fu)務(wu)器部(bu)署(shu)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)利用(yong)(yong)率(lv)僅(jin)能(neng)達到總容量的(de)(de)(de)(de)10%~15%，造成(cheng)了(le)資源的(de)(de)(de)(de)極(ji)大(da)浪費。裸機(ji)時(shi)(shi)代的(de)(de)(de)(de)操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)(tong)，管理成(cheng)本高昂，因(yin)為服(fu)務(wu)器數(shu)(shu)量太(tai)多難以管理，新服(fu)務(wu)器和(he)(he)應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)部(bu)署(shu)時(shi)(shi)間長，硬件維(wei)護(hu)需(xu)要(yao)數(shu)(shu)天或(huo)數(shu)(shu)周(zhou)才能(neng)完成(cheng)，一(yi)旦(dan)承載應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)服(fu)務(wu)器故障，就需(xu)要(yao)手工將應(ying)(ying)用(yong)(yong)切換(huan)到其它服(fu)務(wu)器上來，往往給數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)帶(dai)來嚴重損(sun)失。這(zhe)(zhe)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)(tong)兼容性較(jiao)差，系(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)(he)應(ying)(ying)用(yong)(yong)遷移到新的(de)(de)(de)(de)硬件需(xu)要(yao)和(he)(he)舊系(xi)(xi)統(tong)(tong)兼容的(de)(de)(de)(de)硬件系(xi)(xi)統(tong)(tong)，這(zhe)(zhe)是(shi)傳統(tong)(tong)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)普(pu)遍采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)(tong)方(fang)式(shi)，雖然存在(zai)各樣(yang)那(nei)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)弊端，但從數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)誕生(sheng)那(nei)日(ri)起，伴(ban)隨我們(men)走過(guo)了(le)數(shu)(shu)十年，裸機(ji)時(shi)(shi)代的(de)(de)(de)(de)操(cao)作系(xi)(xi)統(tong)(tong)占(zhan)據(ju)了(le)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)發(fa)展的(de)(de)(de)(de)大(da)半程(cheng)時(shi)(shi)間。

虛擬化時代

虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，原(yuan)(yuan)本是(shi)(shi)(shi)指資(zi)(zi)源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抽象化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，也(ye)就是(shi)(shi)(shi)單一物理(li)資(zi)(zi)源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)個邏輯(ji)表示(shi)，或者(zhe)多(duo)個物理(li)資(zi)(zi)源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單一邏輯(ji)表示(shi)。具體到服(fu)務(wu)器虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，就是(shi)(shi)(shi)多(duo)個物理(li)資(zi)(zi)源的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單一邏輯(ji)表示(shi)。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)主(zhu)要用來(lai)解決高(gao)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)硬(ying)(ying)件(jian)(jian)產能(neng)過剩(sheng)和(he)老的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)舊(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)件(jian)(jian)產能(neng)過低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)組重(zhong)用，透明化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)底層物理(li)硬(ying)(ying)件(jian)(jian)，從(cong)(cong)而最大(da)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用物理(li)硬(ying)(ying)件(jian)(jian)。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)在(zai)如(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)IT技(ji)(ji)術(shu)(shu)領(ling)域火的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)行(xing)，尤其(qi)(qi)是(shi)(shi)(shi)在(zai)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)，在(zai)任何一個系(xi)統(tong)(tong)里都強調(diao)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。實際上(shang)，虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)也(ye)在(zai)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)里得到了(le)極大(da)普及發展(zhan)，最近這(zhe)十年(nian)基本是(shi)(shi)(shi)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)在(zai)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)逐漸(jian)發展(zhan)壯大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)以(yi)(yi)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)機(ji)為(wei)單位，將(jiang)資(zi)(zi)源提供給用戶。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)操作系(xi)統(tong)(tong)可(ke)(ke)以(yi)(yi)將(jiang)一臺高(gao)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)服(fu)務(wu)器虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)成(cheng)多(duo)個虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)機(ji)，在(zai)物理(li)上(shang)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)機(ji)共享宿主(zhu)服(fu)務(wu)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)件(jian)(jian)資(zi)(zi)源，而邏輯(ji)上(shang)各自獨立(li)，可(ke)(ke)在(zai)各虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)服(fu)務(wu)器上(shang)運行(xing)不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用，各司其(qi)(qi)職，互不(bu)(bu)(bu)干擾。如(ru)此(ci)一來(lai)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)大(da)大(da)提升(sheng)服(fu)務(wu)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用率，降低數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運營成(cheng)本。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)操作系(xi)統(tong)(tong)是(shi)(shi)(shi)對傳統(tong)(tong)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)資(zi)(zi)源管理(li)模式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變革，簡化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)服(fu)務(wu)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部署、管理(li)和(he)維護工作。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)代掀(xian)起(qi)了(le)新(xin)一代數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)改革的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)幕，一時(shi)間(jian)不(bu)(bu)(bu)僅是(shi)(shi)(shi)服(fu)務(wu)器，從(cong)(cong)網絡(luo)、存儲(chu)、安全等也(ye)都引入了(le)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)概(gai)念，大(da)力發展(zhan)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，原(yuan)(yuan)理(li)與服(fu)務(wu)器虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)類似(si)，目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)就是(shi)(shi)(shi)提升(sheng)設備(bei)工作效率，以(yi)(yi)至于(yu)后來(lai)出(chu)現了(le)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)，將(jiang)整個數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)都虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)起(qi)來(lai)。在(zai)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)領(ling)域，還是(shi)(shi)(shi)當(dang)屬操作系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)最為(wei)成(cheng)熟，如(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)操作系(xi)統(tong)(tong)里到處都是(shi)(shi)(shi)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)身影。核心(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)有(you)SDS、SDN、OpenStack等等，在(zai)亞(ya)馬遜、VMWare、阿里云(yun)都有(you)規模部署，現在(zai)我們正處于(yu)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)(ni)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)代。

以應用為中心的時代

虛(xu)擬(ni)化構成的(de)(de)集(ji)(ji)群(qun)仍然難以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)運(yun)維，尤其是(shi)出了故障后，不好分析故障原因和位置。用(yong)戶希望能夠直(zhi)接(jie)(jie)獲(huo)取資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)，快速(su)啟動(dong)，服(fu)(fu)務(wu)(wu)可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)無限擴展，應用(yong)易于(yu)遷移。這(zhe)(zhe)時(shi)(shi)一切以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)應用(yong)為中(zhong)心(xin)，將數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心(xin)所(suo)有(you)(you)(you)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)進行整合，進行虛(xu)擬(ni)池化，CPU、內存和I/O這(zhe)(zhe)些基(ji)本(ben)(ben)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)都虛(xu)擬(ni)出來，根據(ju)(ju)各個(ge)(ge)應用(yong)，按需(xu)分配。這(zhe)(zhe)時(shi)(shi)出現了容(rong)器集(ji)(ji)群(qun)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)管理技(ji)術，這(zhe)(zhe)引領了最新一代的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心(xin)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)(tong)。容(rong)器并不包(bao)(bao)含(han)一個(ge)(ge)單(dan)獨的(de)(de)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)(tong)，而是(shi)基(ji)于(yu)已(yi)有(you)(you)(you)的(de)(de)基(ji)礎設施中(zhong)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)(tong)提(ti)供(gong)的(de)(de)功能來運(yun)行的(de)(de)，它將應用(yong)程序(xu)及(ji)所(suo)有(you)(you)(you)程序(xu)的(de)(de)依賴(lai)環境打包(bao)(bao)到(dao)一個(ge)(ge)容(rong)器中(zhong)，容(rong)器可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)運(yun)行在(zai)任何一種服(fu)(fu)務(wu)(wu)器上。容(rong)器是(shi)完(wan)全使用(yong)沙箱機制，相(xiang)互(hu)之間不會有(you)(you)(you)任何接(jie)(jie)口，幾乎沒有(you)(you)(you)性能開(kai)銷(xiao)，可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)很容(rong)易地在(zai)服(fu)(fu)務(wu)(wu)器和數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心(xin)中(zhong)運(yun)行。最重要的(de)(de)是(shi)，他們(men)不依賴(lai)于(yu)任何語言、框架包(bao)(bao)括系(xi)統(tong)(tong)(tong)。虛(xu)擬(ni)化時(shi)(shi)代是(shi)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)(tong)識(shi)別的(de)(de)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)隔離，到(dao)了以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)應用(yong)為中(zhong)心(xin)時(shi)(shi)代，容(rong)器本(ben)(ben)質上是(shi)進程級的(de)(de)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)隔離。使用(yong)容(rong)器技(ji)術可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)將數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心(xin)所(suo)有(you)(you)(you)的(de)(de)計算資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)集(ji)(ji)中(zhong)起來，對單(dan)個(ge)(ge)服(fu)(fu)務(wu)(wu)器的(de)(de)性能要求不高，這(zhe)(zhe)種整合后的(de)(de)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)可以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)形成強(qiang)大的(de)(de)計算能力。每個(ge)(ge)具體應用(yong)根據(ju)(ju)自(zi)身使用(yong)情況，申(shen)請容(rong)器資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)，按需(xu)分配，達到(dao)資(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)(yuan)利用(yong)的(de)(de)最大化。基(ji)于(yu)容(rong)器的(de)(de)操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong)(tong)技(ji)術在(zai)2014年誕(dan)生后，迅速(su)獲(huo)得(de)IBM、思科、微軟、HP、Vmware等廠商的(de)(de)廣泛認可，2015年2月就出現了專業版(ban)本(ben)(ben)，在(zai)京東私(si)有(you)(you)(you)云、阿(a)里巴(ba)巴(ba)、騰訊游(you)戲、百度開(kai)放(fang)云平臺上都有(you)(you)(you)應用(yong)，但是(shi)容(rong)器技(ji)術要在(zai)大部分的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)心(xin)里普及(ji)應用(yong)，還有(you)(you)(you)相(xiang)當長的(de)(de)路要走。

以應(ying)用為中(zhong)心的(de)(de)(de)時(shi)代(dai)雖然(ran)很好，但是技術(shu)并不成(cheng)熟(shu)，不像(xiang)虛擬(ni)(ni)化(hua)技術(shu)是一項高(gao)度發展、非常成(cheng)熟(shu)的(de)(de)(de)技術(shu)。虛擬(ni)(ni)化(hua)軟件廠商(shang)已開(kai)發出了(le)能處理(li)(li)成(cheng)千上萬個虛擬(ni)(ni)機的(de)(de)(de)管理(li)(li)系統(tong)，任何一個數據中(zhong)心都能找(zhao)到(dao)適合自己的(de)(de)(de)系統(tong)。還有(you)安全(quan)也是個大問(wen)題，以應(ying)用為中(zhong)心的(de)(de)(de)容器(qi)(qi)技術(shu)很少提(ti)及安全(quan)，彼此鄰近(jin)的(de)(de)(de)容器(qi)(qi)共享處理(li)(li)器(qi)(qi)、內存和磁(ci)盤等(deng)資源，這種行為難為為人(ren)們深(shen)為擔憂，安全(quan)無法得到(dao)有(you)效保證。

無論如何，如今是(shi)數據(ju)(ju)中心(xin)全面進入了虛擬化(hua)操(cao)作系(xi)統(tong)時代，先進的(de)(de)大型數據(ju)(ju)中心(xin)有個(ge)別的(de)(de)還(huan)嘗試(shi)部署以應用(yong)為(wei)中心(xin)的(de)(de)容器技術(shu)，并嘗到了甜頭(tou)。不可否認(ren)，容器技術(shu)極(ji)具(ju)先進性，只是(shi)目前(qian)安全方面還(huan)有些令人擔憂(you)，后(hou)續(xu)若能從安全角度多(duo)做文章(zhang)，必將(jiang)獲得更為(wei)廣(guang)泛應用(yong)，將(jiang)來的(de)(de)數據(ju)(ju)中心(xin)操(cao)作系(xi)統(tong)必將(jiang)以應用(yong)為(wei)中心(xin)。

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