从物理机到K8S：应用系统部署方式的演进及其影响

概述

随着科技的进步，软件系统的部署架构也在不断演进，从以前传统的物理机到虚拟机、Docker和Kubernetes，我们经历了一系列变化。
这些技术的引入给我们带来了更高的资源利用率、更快的部署速度和更强大的扩展性，下面让我们一起探索这些演进，了解如何从传统部署走向现代化架构，为软件系统的开发和部署带来更多的便利和灵活性。
物理机部署

物理机部署在计算机早期阶段比较盛行，因为那时候虚拟化和云计算等技术还没有普及，物理机是主要的部署选择。
优点

• 性能和资源控制：物理机提供了直接访问硬件资源的能力，在某些对性能要求较高的应用场景中，可以实现更好的性能表现。
  
• 硬件特定需求：某些应用程序可能对特定硬件设备或外部接口有依赖，例如需要直接访问物理网卡或存储设备
  

缺点

系统资源利用率较低

• 不同应用程序依赖于同一类库的不同版本，必须使用不同的机器
  
• 不同的应用程序不能共用同一端口，这使得在某些场景下，即使计算节点还有足够的计算资源，依然无法通过 部署多个实例来提供服务
  

系统资源无法进行有效隔离

• 很可能出现一个应用程序耗光所有资源，导致其他应用程序无法正常运行的情况。
  
• 无法做到应用程序快速弹性扩容
  

运维方式

物理机代表：IBM小型机、HP小型机，在此架构和部署的模式下，哪种应用部署在哪些节点上，往往是固定不变的，这使得自动化运维变得困难重重，通常的做法是人工维护应用与服务器之间的关系表
虚拟机部署

虚拟机是一种将物理计算机资源划分为多个独立的虚拟环境的技术，通过虚拟化软件，可以在一台物理服务器上运行多个虚拟机，云计算的兴起和发展，使得虚拟机得到了更广泛的应用，截止目前，大部分还是有在用虚拟机部署。
优点

• 硬件资源隔离
  
• 资源的充分利用
  

缺点

• 运维管理成本较高，需要管理的主机数量是原来的数倍，管理复杂度的提升显而易见
  
• 依赖库需要单独安装，版本很难保持一致
  
• 不容易迁移
  

运维方式

小公司自建私有云，采用业界开源OpenStack的云平台进行管理，大的公有云公司采用自己的云平台进行管理，如：阿里云、腾讯云、华为云、青云、AWS

容器化部署

容器化部署主要是以Docker为代表，Docker的出现填补了传统虚拟化技术的一些不足之处，如启动时间长、资源占用高等问题。它通过利用Linux内核的容器特性，实现了更为轻量级的虚拟化解决方案，所以不少公司采用了这种方式部署。
优点

一致的运行环境
提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性
快速移植
由于 Docker 确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker 可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机、公有云、私有云，甚至是笔记本，其运行结果是一致的
更快速的启动时间
传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而 Docker 容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间。大大的节约了开发、测试、部署的时间
更高效的利用系统资源
由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，Docker 对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效
缺点

由于容器数量庞大，通过手动运维方式工作量比较大
与虚拟机比较

特性容器虚拟机启动秒级分钟级硬盘使用MBGB性能接近原生弱于系统支持量单机支持上千个容器一般几十个管理成熟度已k8s为代表以OpenStack、vmware为代表K8S部署

尽管Docker提供了一种方便的容器化解决方案，但在进行大规模部署和管理时，会面临大量的版本更新升级部署，以及高可用的管理等问题。
而Kubernetes提供了更强大和全面的容器管理和编排功能，他能够自动处理复杂的任务，如容器调度、扩缩容、服务发现和负载均衡等，简化了部署和管理过程，同时提供了更好的可扩展性和可靠性，所以是现在各大公司采用的主流部署方式。
优点

应用自动化部署
只需要执行一个命令，就可以把服务启动起来，而不用关心该部署到那个节点上。
弹性扩缩容
使用一个简单的命令、控制台 或基于 CPU 内存使用情况自动对应用程序进行扩容或者缩容
灰度发布
保证在应用版本升级时，对线上用户无感知
多环境部署支持
支持公有云，私有云，混合云，多重云部署
可维护好
提供了专门的运维系统界面，可以在线管理大规模应用，进行升级、回滚、监控等，比如 Rancher、KubeSphere
缺点

K8s 系统架构比较复杂，对于初学者门槛有点高
运维方式

采用k8s进行容器管理，在发布服务时，构建基础容器镜像，到镜像仓库，在对应环境访问镜像仓库，拉取对应容器镜像进行部署

以上我们介绍了物理机、虚拟机、容器化和K8s部署区别，我们可以根据自身的需求选择最适合自己的部署方式，希望对你有所帮助。
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