哪种容器编排最适合您？

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容器化应用部署：亚马逊ECS与Kubernetes的深度比较

在部署容器化应用时，信息技术（IT）团队面临着众多技术抉择，涵盖了各种专业知识层面。面对如此多的选项，做出选择可能会很艰难，因为一旦选定，可能短期内难以更换。本文将深入探讨两个关键选项：亚马逊弹性容器服务（ECS）和Kubernetes。

这两个平台都是容器编排和微服务管理的强大工具。在深入讨论之前，回顾一下容器的基础概念是有益的。容器技术已经广泛普及，简化了跨多种环境的代码开发、推广和部署。它们是一种应用层抽象，将代码及其必要的依赖项、库和环境设置打包成一个可执行单元。

尽管使用容器的主要目的是简化代码部署过程，但随着容器数量的增加，管理数千个容器变得越来越具有挑战性。因此，需要一种机制来实现高可靠的部署、根据负载扩展应用、替换不健康的容器、负载均衡和公开端口。容器编排工具应运而生。同时，还需要一种运行容器并管理整体基础设施的方法。虽然有多种工具可以解决这些问题，但本文将重点介绍其中的两个：ECS 和 Kubernetes。

本文将比较 ECS 和 Kubernetes，突出各自的优势，并帮助读者根据项目需求选择合适的方向。

亚马逊 ECS 简介

亚马逊 ECS 是一种容器编排服务，旨在简化容器化应用的部署、管理和扩展。简而言之，用户定义应用程序及其所需的资源，然后亚马逊 ECS 会在不同的计算选项上启动、监控和扩展应用，同时允许集成其他必要的 AWS 服务。例如，用户可以检查集群状态并通过编程方式修改集群。

ECS 允许用户通过一组服务器（称为集群）部署应用程序，通过任务定义和应用程序编程接口 (API) 调用实现。

拓展阅读：您应该使用哪些 AWS EC2 实例？

亚马逊 ECS 的优势

  • 传统 ECS：于 2015 年推出，基于亚马逊 EC2，方便在云端运行 Docker 容器。传统 ECS 提供对 EC2 选项的底层控制，从而实现高度灵活性，允许用户选择在其容器上运行的实例类型。该模型还与其他 AWS 服务紧密集成，用户可以利用这些服务来监控和记录 EC2 实例上的活动。
  • Fargate ECS：于 2017 年发布，允许用户在无需管理底层 EC2 计算选项的情况下运行容器。Fargate 根据所需的 CPU 和内存进行计算，采用不同的方法。如果用户希望快速启动和运行工作负载，无需担心底层计算选项，Fargate ECS 可能是更好的选择。
  • 简化的应用架构：ECS 非常适合微服务数量较少（即外部依赖项较少或组件较少的应用）。
  • 便捷的监控和日志记录：ECS 可以轻松地与 AWS 的日志记录和监控工具（如 CloudWatch）集成。用户无需配置容器工作负载的可见性，从而节省时间。
  • 易于上手：ECS 学习曲线相对平缓，与传统的 KOPS flavors 和 Kubeadm 等模型相比，托管 Kubernetes 越来越受欢迎。
  • 无服务器基础设施：ECS 允许用户运行容器而无需管理虚拟机，实现无需人工干预的容器部署。
  • 内置安全性：默认情况下，亚马逊 ECS 是安全的，通过隔离的虚拟私有云网络机制提供多层安全保障。

亚马逊 ECS 的局限性

  • 存储限制：外部存储仅限于亚马逊，最高为亚马逊 EBS。
  • 验证限制：ECS 是亚马逊的产品，因此不能用于亚马逊以外的公共部署。
  • 供应商锁定：ECS 具有一定的倾向性，只能管理它自己创建的容器。
  • ECS 代码不可用：大部分 ECS 代码不公开可用。 只有少部分代码（例如 AWS Blox，一种用于构建自定义调度程序的框架）是开源的。

Kubernetes 简介

Kubernetes，通常称为 K8s，是一款开源软件，用于自动化容器化应用程序的部署、扩展和管理。

基于 Google 15 年的生产工作负载运行经验（融合最佳实践和社区智慧），K8s 将应用程序容器分组为可轻松发现和管理的逻辑单元。

此外，K8s 还提供主要功能，如负载均衡、持久化存储、容器化应用的自动回滚、机密管理、Kubernetes 集群的自我修复和配置管理。

拓展阅读：Kubernetes 入门：初学者简介

Kubernetes 的优势

  • 开源（无供应商锁定）：无论是在本地运行还是在云端运行，用户都可以使用 Kubernetes 而无需重新构建编排策略。与需要许可费用的传统软件不同，K8s 是免费且开源的。K8s 集群可以跨公共云和私有云运行，在多个实体上提供虚拟化资源。
  • 强大的灵活性：如果用户的应用程序需要高可用性，同时支持效率和可扩展性，那么 K8s 是一个理想的解决方案。这种特性在产生高收入的应用中尤为重要。K8s 提供对工作负载的精细控制。如果用户希望将应用切换到更强大的平台，K8s 不会像 ECS 一样受到供应商锁定限制。
  • 高可用性：K8s 的设计旨在提供应用程序及其所需基础设施的可用性，这使其成为生产环境中容器的必要功能。高可用性主要体现在以下几个技术方面：
    • 健康检查和自我修复：Kubernetes 通过定期检查节点来保护应用程序免受故障影响。如果 Pod 或容器因错误而崩溃，K8s 会自动进行替换。
    • 负载均衡和流量路由：K8s 会将请求定向到合适的容器。通过负载均衡，K8s 可以跨 Pod 分配负载，平衡各种资源需求（例如，中断、突发流量或批量处理）。用户也可以根据需要使用外部负载均衡器。
  • 工作负载可扩展性：K8s 使用其资源，通过以下标准实现高效扩展：
    • 自动缩放：根据 CPU 利用率和其他 CPU 指标，自动调整正在运行的容器数量。
    • 手动缩放：用户可以通过命令行或界面缩放正在运行的容器的数量。
    • 复制控制器：该工具允许用户定义符合集群规范的 Pod 数量。如果 Pod 数量过少，它会重新启动；如果 Pod 数量过多，它会终止多余的 Pod。
  • 专为部署而设计：K8s 旨在加速软件的构建、测试和交付过程。它提供以下功能：
    • 自动回滚和发布：用户可以在开发过程中发布新的配置或应用更新，K8s 允许在不中断应用程序运行的情况下执行该过程。如果出现故障，K8s 会自动回滚到之前的版本。
    • 金丝雀部署：用户可以通过在生产环境中测试与先前版本并行的新部署来利用此功能。K8s 允许缩减最新版本应用的同时，扩展新版本应用。
    • 对多种编程语言和框架的支持：无论用户来自 Go、Java 还是 .Net 等背景，Kubernetes 都支持多种开发语言和框架。如果应用程序可以在容器中运行，那么它就可以在 K8s 上运行。
  • 服务发现：每个开发者都希望提供的服务之间能够相互通信。 然而，K8s 的运行模型涉及不断创建和销毁容器，导致某些服务在特定位置不可用。 在传统的开发中，服务注册表会被修改以跟踪这些服务的位置。 K8s 通过原生服务概念对 Pod 进行分组并无缝发现服务来解决这个问题。 因此，K8s 为每个 Pod 提供 IP 地址，为每个 Pod 集合分配 DNS 名称，然后在每个 Pod 集合上平衡负载流量。 该架构创建了一个从每个容器中抽象出服务发现的环境。
  • 活跃的社区：K8s 有一个活跃的社区支持，数百万开发者利用其服务。 据统计，有超过 1 亿开发者使用 K8s 进行开发，并贡献了 3.3 亿个项目。 社区持续发展，并鼓励开发者之间的协作。

Kubernetes 的局限性

  • 陡峭的学习曲线：要开始使用 Kubernetes，用户需要了解它的架构。此外，提供端到端的解决方案需要整合各种技术和服务。由于补充技术差异很大（有些技术可以追溯到 UNIX 时代，而其他技术是采用率较低的新技术），因此确定要包含哪些技术可能会比较复杂。用户还需要了解如何将所有组件组合在一起，以便为特定问题提供更全面的解决方案。虽然有文档可用，但用户需要了解如何交付和管理这些服务。
  • 区分功能和项目：了解项目和功能之间的区别可能具有挑战性。虽然用户可以轻松获得关于管理项目的建议，但可能难以明确区分功能和社区项目。
  • Kubernetes 之外的知识：Kubernetes 是一个复杂的平台。由于交付解决方案的复杂性，用户可能会感到困惑，尤其是在初学时。组织仍然希望提供解决方案（例如数据存储即服务），从而增加了学习难度。如果用户在产品中使用这些服务，他们必须将知识扩展到 Kubernetes 之外。
  • 管理 Kubernetes 具有挑战性：将 K8s 投入生产是一回事，但用户还需要为其应用程序提供管理所需的所有资源。此外，还需要解决所有安全问题并将其与基础设施集成。用户还需要一些高级专业知识才能有效地处理和操作其工具。需要深入了解如何管理 Kubernetes 集群、监控集群、排除故障并大规模支持它们。

ECS 与 Kubernetes 的比较

下表展示了 ECS 与 Kubernetes 的主要区别：

特性 Kubernetes Amazon ECS
应用定义 应用通过 Pod、节点、服务组合部署 应用部署采用任务的形式。 任务是容器实例，例如，在 ECS 实例上运行的 Docker 容器。
部署复杂性 需要手动部署和配置集群。 可通过 AWS 控制台轻松部署。
节点支持（机器数量） 每个集群 5000 个节点。 每个集群 1000 个节点。
容器数量 每个集群最多 300,000 个容器。 受所用基础设施容量的限制。
负载均衡 Pod 通过用作入口控制器后面的负载均衡器的服务公开。 提供两种负载均衡器：ELB-Application 或 Network。
定价 免费 ECS 是免费的，但用户需要为 EC2 资源付费。
优化 针对单个大型集群进行了优化。 预先配置了需求和容器要求。
自动缩放 构建部署时定义自动缩放参数。 使用 CloudWatch 等监控服务，根据 CPU、内存和自定义参数自动扩展。
健康检查 两种健康检查：就绪和活跃度。 通过 CloudWatch 等监控服务实现。
服务发现 通过环境变量或 DNS 实现。 通过监控服务 CloudWatch 实现。
供应商锁定 否 是

ECS 和 Kubernetes 的应用场景

以下是一些 ECS 和 Kubernetes 容器化技术如何改变行业的示例：

ECS INC International 重点介绍了实施 ECS 技术的众多应用场景。在现代医疗设备中，可以发现治疗患者和药物输送技术的创新方法，例如电子吸入器、医用自动注射器和输液泵。

在物联网领域，智能家居设备应用广泛。在汽车行业，智能电动汽车具有增强的驾驶体验和改进的安全措施（例如辅助制动系统）。

上述应用只是冰山一角，用户可以探索 ECS 在无线技术、可穿戴设备和工业领域的更多应用。

另一方面，Kubernetes 也有其广泛应用。例如，IBM 云在广泛的运行时范围内提供私有、公共和混合功能。

Spotify 是一个音乐流媒体巨头，它利用 Kubernetes 技术实现无缝操作，每秒处理高达 1000 万个请求。除了这些实际案例之外，K8s 还在微服务架构、云原生网络功能、机器学习和软件开发生命周期中提供了更多功能。

总结

阅读本指南后，用户应该对选择 ECS 或 K8s 的优缺点有了更全面的了解。选择正确选项的关键是基于实际需求，用户需要权衡成本、服务限制和人才成本。

如果用户希望使用免费服务，K8s 是一个不错的选择。但是，用户需要具备扎实的技术能力来应对复杂性。虽然 K8s 没有供应商锁定限制，但需要深入了解平台的工作原理。另一方面，ECS 的配置速度更快。

此外，建议阅读关于 Kubernetes 与 Docker 的详细指南，以便更深入地理解容器技术。