工作负载编排平台：Nomad 与 Kubernetes 的深入比较
在当今的云计算领域，Nomad 和 Kubernetes 已成为动态工作负载编排的两大热门平台。编排平台的主要作用是自动化配置、管理和协调跨多个应用程序的操作。
无论是 Nomad 还是 Kubernetes，它们都极大地简化了容器化应用的部署和管理流程。 选择合适的编排平台，您可以高效地处理各种微服务和容器，从服务发现、部署，到协调和扩展等各个方面。
在做出选择之前，让我们首先深入了解一下 Nomad 和 Kubernetes 这两个平台。
Nomad 是什么？
Nomad 是由 HashiCorp 开发的，专门解决工作负载编排问题的工具。它具有极高的灵活性，能够调度和编排容器的部署和管理。Nomad 不仅可以在云环境中运行，也支持本地部署，并且还能管理非容器化的工作负载。
使用 Nomad，您只需一个简单的二进制文件即可运行。与其他方案不同，Nomad 的资源占用非常小，不会消耗服务器的大量计算资源。除了容器之外，您还可以运行各种类型的工作负载，例如 Windows 应用、Java 应用、虚拟机和 Docker 容器等。
您可以利用 Nomad 在生产环境中部署和管理企业级容器。此外，无需将非容器化应用进行容器化，您也可以直接在 Nomad 集群上运行它们。Nomad 能够让您轻松地进行横向扩展，并使应用程序更靠近用户所在的地理位置运行。同时，它还可以高效地处理短期的批处理作业。
Nomad 提供社区版和企业版两种版本。 社区版 是免费的，您可以自行管理 Nomad 集群，只需 15 分钟即可在本地或云环境中启动并运行。而 企业版 则提供官方技术支持以及额外的功能，如协作、运营和治理等。
Kubernetes 是什么？
Kubernetes，也被称为 K8s，是一个可扩展、可移植且高效的编排平台。最初由 Google 开发，目前由云原生计算基金会（CNCF）管理，是目前最受欢迎的编排平台之一。
借助 Kubernetes，您可以将工作负载高效地迁移到任何需要的地方，无论是本地环境、公共云，还是混合模式。它旨在为您提供解决编排和基础设施管理需求所需的所有工具。
它是目前为止最流行的编排平台。包括 Amazon Web Services 和 Google Cloud Platform 等领先的云服务提供商都提供了托管的 Kubernetes 服务，分别是 Amazon Elastic Kubernetes Service (AWS EKS) 和 Google Kubernetes Engine (GKE)。
另请阅读：Kubernetes 入门：初学者指南
那么，在众多编排平台中，您应该如何选择呢？让我们通过对 Nomad 和 Kubernetes 的深入比较来寻找答案。
Nomad 与 Kubernetes 对比
1. 安装
安装是使用任何软件工具和技术的第一步，其易用性至关重要。在选择 Nomad 和 Kubernetes 时，了解它们的安装简易性十分重要。
Nomad
对于 Nomad，您可以直接获取预编译的二进制文件或安装包。如果您需要在本地计算机上进行手动安装，您可以下载并 安装官方二进制文件。如果您使用 Linux 系统，则可以安装官方的 Linux 安装包。无论如何，安装完成后，您只需从命令行安装 CNI（容器网络接口）插件即可。
如果您分别使用像 Homebrew 和 Chocolatey 这样的包管理工具在 MacOS 或 Windows 上进行安装，整个过程会更加简单。只需一个命令，即可完成安装，包括 CNI 插件。
Kubernetes
对于 Kubernetes，您需要根据需求安装不同的组件和客户端。每个文件都有对应的二进制文件。针对不同的运行时和系统架构，有不同的容器镜像。
您可以从 官方存储库 下载与您的平台（Darwin、Linux 或 Windows）以及您的系统架构相匹配的官方二进制文件。安装完正确的容器镜像后，您还需要安装 kubectl，这是一个允许您与容器进行交互的命令行工具。
2. 可扩展性
对于容器化的工作负载，可扩展性是一个重要的考虑因素。它决定了您的系统处理不断增长的工作负载的能力。简单来说，如果您需要更多计算资源，编排框架应该能够轻松添加新的资源。
Nomad
Nomad 已被验证可以在生产环境中运行超过 10,000 个节点的集群。在 2020 年，Nomad 在 6,100 台主机上完成了 200 万个 Docker 容器的压力测试。此过程跨越了 10 多个不同的 AWS 区域，耗时 22 分钟。在此之前，他们曾成功运行了 100 万个容器。
您还可以使用 Nomad Autoscaler 进行水平自动缩放，根据需要将其作为单独的进程运行。
Kubernetes
从 1.28 版本开始，Kubernetes 允许您将集群扩展到最多 5,000 个节点。总共可以运行 150,000 个 Pod 或 300,000 个容器。
随着可扩展性的提高，维护 Kubernetes 集群的复杂性也随之增加，与管理 Nomad 集群相比，难度更高。 Nomad 在可运行的节点总数方面为您提供了优于 Kubernetes 的优势。
3. 性能
在选择编排平台时，您应追求功能和性能之间的平衡。编排平台的性能还决定了您将使用多少系统资源。
Nomad
Nomad 由于采用了单一二进制文件方法，因此资源占用较小。您还可以避免安装单独的服务来启动和运行编排平台。因此，最终会减少节点上 CPU 和内存的消耗，从而降低开销并提高性能。
它具有高度适应性，可以处理各种工作负载，无论是本地工作负载还是云端工作负载。凭借其简洁性、弹性和效率，您在集群规模增加时可以保持性能优势。
Kubernetes
Kubernetes 针对容器化工作负载进行了高度优化。如果您运行一组基于容器的微服务，那么 Kubernetes 非常擅长管理它们。凭借其广泛的网络功能和集成，您可以加速并优化您的编排需求。
由于其广泛的功能和配置，Kubernetes 会消耗更多的系统资源。随着集群规模的增长，您在管理集群时可能会面临额外的开销和复杂性。
4. 网络
网络是容器编排的重要组成部分，它决定了节点如何定位并相互通信。
Nomad
Nomad 主要专注于工作负载编排，尽量减少对网络的干预，并力求尽可能少地修改。
Nomad 不依赖于基础设施，而是使用配置信息。您可以直接从配置中获取所需的信息，而无需运行 DNS 服务器或负载均衡器等额外组件。Nomad 中调度的基本单元称为“分配”，可以使用网络块请求端口。
Kubernetes
对于 Kubernetes 而言，网络是一个核心支柱。您可以控制以下方面：通过本地主机进行的容器到容器通信、Pod 到 Pod 通信、Pod 到服务的通信，以及持久到服务的通信。
与 Nomad 中的动态端口不同，Kubernetes 采用了不同的方法。您可以使用 Service API 作为抽象，将一组 Pod 公开到网络。
5. 系统要求
如果您需要大规模运行编排平台，系统要求将取决于集群的大小和正在运行的工作负载。除了 CPU 和内存之外，还需要考虑网络资源。
Nomad
对于生产服务器，建议您在大型计算机实例上运行。每个服务器实例最好具有 4-8 个或更多 CPU 核心、16-32 GB 或更多内存以及 40-80 GB 或以上的快速磁盘。此外，您还应该确保足够的网络带宽。
如果使用防火墙，则必须确保允许 Nomad 的三个端口。这三个端口是：服务器和客户端使用的 HTTP API（默认端口为 4646）、用于内部通信的 RPC（默认端口为 4647）以及服务器用于与其他服务器通信的 Serf WAN（默认端口为 4648）。
Kubernetes
在高度容器化的生产环境中运行时，Kubernetes 集群可能会变得非常复杂。建议每个节点至少具有 2-4 个 CPU 核心和 8-16 GB RAM。
对于大型集群，每个节点可能需要更多的资源。此外，您必须确保足够的网络带宽。
虽然 Nomad 和 Kubernetes 都可以扩展以满足您的需求，但是 Kubernetes 集群相对而言会消耗更多资源。
6. 编码
编码的难易程度决定了您与所选框架的交互效率。除了定义平台和作业之外，您还需要学习 CLI 命令以与命令行工具交互。
Nomad
HCL（HashiCorp 配置语言）是 Nomad 中使用的主要配置语言。HCL 的设计旨在平衡人类可读性和机器友好性。您可以使用它编写作业规范，包括应用程序和服务的任务、约束和依赖项。
此外，您还需要学习 Nomad 命令行工具的 CLI 命令，以便与 Nomad 集群进行交互和配置。
Kubernetes
您可以使用 YAML 文件配置 Kubernetes，而无需依赖于其他特定语言。同时，您也可以使用 JSON 格式。这些配置文件可以轻松描述应用程序的运行方式，包括 Pod、服务、部署和其他资源的规范。
当运行复杂的 Kubernetes 应用程序时，可以使用 Kubernetes 的包管理器 Helm，它可以帮助您定义、安装和升级复杂的 Kubernetes 应用程序。Helm Chart 使用 YAML 编写，包含可自定义部署的模板和值文件。
您将使用 kubectl 命令行工具与 Kubernetes 集群进行交互。这涉及到运行各种命令来创建、修改和管理 Kubernetes 资源。
7. 集成
编排平台通常有其自身支持的集成主机。您还可以找到多个第三方集成，用于增强功能。
Nomad
使用 Nomad，您可以方便地集成各种工具和技术。它可以与 Docker 及其他容器运行时无缝连接，方便容器化应用的部署。对于基础设施配置，您可以集成 Terraform 来简化资源创建。
作为 HashiCrop 生态系统的一部分，Nomad 还可以与 HashiCorp Consul 协同工作，用于服务发现和运行状况检查，而 HashiCorp Vault 则确保安全的密钥管理。Prometheus、Grafana 和 ELK Stack 等集成可以满足您的监控需求。此外，Nomad 可以无缝集成到您的 CI/CD 管道中，实现自动化应用程序部署。
Kubernetes
作为一个久经考验的解决方案，Kubernetes 提供了大量的集成选项。您可以连接 Docker 进行容器部署。对于网络需求，您可以使用 Calico 或 Cilium 等解决方案。Ceph 等存储选项以及 AWS EKS（Amazon Elastic Kubernetes Service）和 Google GKE（Google Kubernetes Engine）等云原生提供商会主动管理您的持久存储。云原生解决方案还提供了额外的服务。
如果您希望支持无服务器工作负载，Kubernetes 也能满足您的需求。您可以使用 Knative 和 KEDA（基于 Kubernetes 的事件驱动自动扩展）等无服务器框架来扩展 Kubernetes。
8. 图形用户界面
有时，您可能希望摆脱命令行和代码，以可视化方式查看平台的运行情况。拥有 GUI 或图形用户界面可以帮助您实现这一目标。
Nomad
Nomad 提供内置的 Web UI，作为二进制文件的一部分。当您安装 Nomad 并运行服务器时，您会获得 GUI 以及 API 和 CLI。您无需任何配置即可开始使用 UI 并检查集群。
启动 Nomad 服务器后，您可以在 Web 浏览器中输入服务器地址。然后，您将被重定向到 Web UI。还有一个 ui 子命令，因此可以直接从命令行界面访问所需的网页。
Kubernetes
默认情况下，Kubernetes 不提供 GUI。但是，您可以根据需要安装它。Kubernetes 本身提供了一个名为 Dashboard 的官方 UI。虽然默认情况下未安装它，但您可以使用 kubectl 工具启动并运行它。使用 Dashboard，您可以获得集群的概览。
您可以将容器化应用程序部署到 Kubernetes 集群并进行管理和故障排除。AWS EKS 和 Google GKE 等云原生提供商提供了各自的 UI 工具。您也可以使用第三方工具。
Nomad 与 Kubernetes：汇总表
| 功能 | Nomad | Kubernetes |
| 安装 | 单个预编译二进制文件 | 针对不同组件和客户端的不同二进制文件 |
| 可扩展性 | 可运行 10,000 个节点和 200 万个容器 | 5,000 个节点和总共 300,000 个容器 |
| 性能 | 简洁高效，资源占用更小 | 功能广泛，但会使用更多资源 |
| 网络 | 具有动态端口分配的简单配置 | 细粒度的控制和执行不依赖动态端口 |
| 要求 | 较大集群的系统要求较低 | 更大的集群需要更多的系统资源 |
| 编码 | 使用 HCL | 可以使用现有的语言，例如 YAML 和 JSON |
| 集成 | 具有良好的官方和第三方集成 | 具有非常广泛的可用集成和工具 |
| GUI | 内置 web UI | 需要单独安装 |
选择合适的编排平台
在 Nomad 和 Kubernetes 之间，您对编排平台的选择取决于您的具体要求和优先级。这两个平台都支持各种用例，包括部署调度、自动部署和恢复、以及集群发现和管理。
如果您优先考虑简单性并且工作量较少，那么 Nomad 可能是您更好的选择。凭借其单个二进制文件和最低的资源要求，Nomad 更易于设置和操作。此外，您可以扩展集群以支持大量的节点。
另一方面，如果您需要广泛的功能、细粒度的控制和广泛的集成，那么 Kubernetes 是您的理想选择。它为容器化工作负载提供了强大的解决方案，并且可以与各种工具和技术无缝集成。您还可以利用 AWS 和 Google Cloud 提供的托管解决方案。
此外，还需要考虑其他因素，例如 Nomad 需要学习新的语言 (HCL)，而 Kubernetes 配置可以使用 YAML 或 JSON。同时，您也可能需要一个 Web UI 以方便使用。
还要考虑您所拥有的系统资源以及与之相关的成本。在 Nomad 和 Kubernetes 之间选择编排平台应该基于您的具体需求、技术水平和现有资源。
接下来，您可以进一步了解 Kubernetes 的最佳实践，以获得更好的容器编排体验。