从物理机到K8S：应用系统部署方式的演进及其影响

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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	MB	GB
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。