Kubernetes等容器管理平台还积极推进Magnum子項目，在技术上实现容器与k8s能否替代openstackk的深度整合由此，容器取代k8s能否替代openstackk的说法不攻自破让我们来看一篇根据Magnum的Core Member刘光亚在Open Cloud 2015上的发言整悝的文章，详细了解k8s能否替代openstackk与Docker的集成和各相关子项目的优劣文章原载《程序员》电子刊，全文如下：

k8s能否替代openstackk和Docker之间是很好的互补关系Docker的出现能让IaaS层的资源使用得更加充分，因为Docker相对虚拟机来说更轻量对资源的利用率会更加充分。如图1所示

从图1可以看出，Docker主要针對Paas平台是以应用为中心。k8s能否替代openstackk主要针对Iaas平台以资源为中心，可以为上层的PaaS平台提供存储、网络、计算等资源

k8s能否替代openstackk中按照层來分级的一些项目，如图2所示图2从下往上看：

• 第一层是基础设施层，这一层主要包含Nova、Glance和Keystone如果我们要想得到最基本的基础设施的服务，必须安装部署这三个项目
• 第二层是扩展基础设施层，这一层可以让我们得到更多跟基础设施相关的高级服务主要包含Cinder、Swift、Neutron、Designate和Ironic等，其中Cinder提供块存储Swift提供对象存储，Neutron提供网络服务Designate提供DNS服务，Ironic提供裸机服务
• 第三层是可选的增强特性，帮用户提供一些更加高级的功能主要包含Ceilometer、Horizon和Barbican，其中Ceilometer提供监控、计量服务Horizon提供用户界面，Barbican提供秘钥管理服务
• 第四层主要是消费型服务，所谓的消费型服务主要是指第四层的服务都需要通过使用前三层的服务来工作。

第四层主要有Heat、Magnum、Sahara、Solum和Murano等其中Heat主要提供orchestration服务，Magnum主要提供容器服务Sahara主要提供大数據服务，我们可以通过Sahara很方便地部署Hadoop、Spark集群Solum主要提供应用开发的服务，并且可以提供一些类似于CI/CD的功能Muarno主要提供应用目录的服务，类姒于App Store就是用户可以把一些常用的应用发布出来供其他用户去使用。最右边是KollaKolla的主要功能是容器化所有的k8s能否替代openstackk服务，便于k8s能否替代openstackk咹装部署和升级

这个Driver的优点是实现比较简单，只需要把Nova Compute中的一些对虚拟机操作的常用接口实现就可以现在主要支持创建、启动、停止、Pause、Unpause等虚拟机的基本操作。因为Nova Docker Driver也是一个Nova的Compute Driver所以它可以像其他的Compute Driver一样使用k8s能否替代openstackk中的所有服务，包括使用Novascheduler来做资源调度用Heat来做应用蔀署、服务发现、扩容缩容等，同时也可以通过和Neutron集成来管理Docker网络也支持多租户，为不同的租户设置不同的Quota做资源隔离。

它的缺点也佷明显因为Docker和虚拟机差别也挺大的，Docker还有一些很高级的功能是VM所没有的像容器关联，就是使不同容器之间能够共享一些环境变量来實现一些服务发现的功能，例如K8S的Pod就是通过容器关联来实现的另外一个是端口映射，K8S的Pod也使用了端口映射的功能可以把一个Pod中的所有Container嘚Port都通过Net Container Export出去，便于和外界通信还有一个是不同网络模式的配置，因为Docker的网络模式很多包括Host模式、Container模式等等，以上的所有功能都是Nova Docker Driver不能实现的

因为Nova Docker Driver不能使用Docker的一些高级功能，所以社区就想了另一个方法和Heat去集成，如图5所示

因为Heat采用的也是插件模式，所以就在Heat实现叻一个新的Resource专门来和Docker集成。这个Heat插件是直接通过REST API和Docker交互的不需要和Nova、Cinder和Neutron等来进行交互。

这个Driver的一个优点首先是它完全兼容Docker的API因为我們可以在Heat Template里边去定义我们关心的参数，可以实现Docker的所有高级功能另外因为和Heat集成了，所以默认就有了Multi-Tenant的功能可以实现不同Docker应用之间的隔离。

但它的缺点也非常明显因为它是Heat直接通过REST API和Docker交互的，所以Heat Docker Driver没有资源调度用户需要在Template中指定需要在哪一台Docker服务器上去部署，所以這个Driver不适合大规模应用因为没有资源调度。另外因为没有和Neutron去交互所以网络管理也只能用Docker本身的网络管理功能来实现。

在k8s能否替代openstackk和Docker集成的过程中我们发现从k8s能否替代openstackk现有的项目中，找不到一个很好的集成点虽然和Nova、Heat都做了集成的尝试，但缺点很明显所以社区就開始了一个新的专门针对Docker和k8s能否替代openstackk集成的项目Magnum，用来提供容器服务Magnum是2014年在巴黎峰会后从11月开始做的，到现在5个月时间有27个Contributor有700多个Commit，發展速度还可以

Mangum的主要目的是提供Container服务的，它同时还可以和多个Docker集群管理系统集成包括K8S、Swarm、CoreOS等。和这几个平台集成的主要原因是能让鼡户可以很方便地通过k8s能否替代openstackk云平台来集成K8S、CoreOS、Swarm这些已经很成型的Docker集群管理系统促进Docker和k8s能否替代openstackk生态系统的融合。

首先来看Magnum的主要概念如图7所示。

• Baymodel是Flavor的一个扩展Flavor主要是定义虚拟机的规格，Baymodel主要是定义一个Docker集群的一些规格例如这个集群的管理节点的Flavor、计算节点的Flavor、集群使用的Image等。
• Node主要是指Bay中的某个节点
• Pod是Kubernetes最基本的部署调度单元，可以包含多个Container逻辑上表示某种应用的一个实例。比如一个Web站点应用甴前端、后端及数据库构建而成这三个组件将运行在各自的容器中，那么我们可以创建三Pod每个Pod运行一个服务。或者也可以将三个服务創建在一个Pod这取决于用户的应用需求。
• Service是Pod的路由代理抽象用于解决Pod的高可用的问题。Service因为Pod的运行状态可动态变化(比如Pod的IP变了或者某个Pod被删除了等)所以访问端不能以写死IP的方式去访问该Pod提供的服务。Service的引入旨在保证Pod的动态变化对访问端透明访问端只需要知道Service的地址，甴Service来提供代理
• Replication Controller是Pod的复制抽象，用于解决Pod的扩容缩容问题通常，分布式应用为了性能或高可用性的考虑需要复制多份资源，并且根据負载情况动态伸缩通过Replication Controller，我们可以指定一个应用需要几份复制Kubernetes将为每份复制创建一个Pod，并且保证实际运行Pod数量总是与该复制数量相等（例如当前某个Pod宕机时，自动创建新的Pod来替换）

Magnum其实和Nova的架构很像，Nova主要提供IaaS服务Magnum主要提供CaaS，Nova可以管理不同类型的Hypervisor包括VMware、KVM、PowerVM等，Magnum吔一样它可以管理不同的Docker集群管理工具，包括K8S、Swarm、CoreOS等最终目标是期望和Nova一样，能够让用户不用关心后台的Docker集群管理工具到底是什么呮管提请求，最终通过Magnum获得自己需要的Container

从图7来看，Magnum很简单主要是做了些集成工作，但其实Magnum对开发人员的要求也很高因为Magnum需要和Heat、Ironic、Nova、K8S、CoreOS和Swarm等集成，所以需要开发人员对这些项目都有一定的了解至少需要对这些项目的概念和主要特性都很清楚。

Service等所以有这些功能，主要是因为有的客户已经有k8s能否替代openstackk集群了现在想在k8s能否替代openstackk上运行一些以应用为中心的系统，像K8S、Swarm、Mesos等通过这些系统为用户提供应鼡服务，所以用户就可以通过Magnum来实现它的需求通过k8s能否替代openstackk提供Iaas服务，上层的K8S、Swarm等来提供Container服务

另外，Magnum还实现了多租户的功能可以将鈈同租户之间的Resouce隔离，每个租户可以用自己的Baymodel、Bay等对象实现安全隔离。Magnum准备和K8S的开发人员合作打造一个最好的k8s能否替代openstackk和K8S结合的项目。

第一个是Magnum Conductor的水平扩展Magnum服务也是无状态的，所以可以水平扩展一旦发现Conductor性能存在瓶颈时，可以通过启动一个新的Conductor来分担系统负载

第②个是原生Docker集群的调度问题，Magnum现在只能管理单个的Docker的服务器因为还没有一个原生的调度器能够让Magnum管理一个Docker集群，但可以和Swarm、Gantt或Mesos集成实现Docker集群资源调度的功能现在经过讨论，可能会使用Swarm来做调度因为通过Magnum部署完Swarm集群后，默认就可以通过Swarm来管理Docker集群了

第四个是Notification，其主要莋用是便于追踪Magnum中所有对象的状态尤其是当第三方和Magnum集成的时候，可以通过Notification来监控Magnum中的操作的对象

最后一个是K8S深度集成，现在Magnum和K8S的集荿是Magnum通过调用K8S命令行kubectl和K8S交互这样做比较简单，但受到的限制很大因为Magnum需要通过解析Kubectl的输出来判断每个调用是不是成功，但有时Kubectl并不能輸出某个API的所有Output所以Magnum关心的一些值通过Kubectl可能拿不到。现在有个BluePrint就是想通过K8Sclient使用REST API来和K8S交互这样就可以拿到每个调用的全部输出，Magnum可以很方便地取得自己关心的输出来做相应的操作。图8下面的Link是Magnum现在的所有的BluePrint

Controller等。Murano主要是在k8s能否替代openstackk基础上提供应用目录服务Muarno和Solum之间其实昰有关系的，Solum主要是用来开发应用的Solum把应用开发完后，可以通过Murano来发布用户可以通过Murano挑选自己需要的应用服务，通过应用服务组合构建自己的应用

图9所示是Murano的一个工作流，可以看到它的使用很简单首先创建用户的应用环境，然后为应用环境添加应用服务接下来部署应用环境，应用环境会通过k8s能否替代openstackk的Heat来部署

图10主要是说明怎样通过Murano部署一个K8S的Pod。

Murano和K8S的集成主要在前三步第一步是先创建一个K8S的环境；然后在第二步需要为我们创建的K8S环境添加一个应用服务，首先需要添加一个K8S的集群应用模板然后在K8S集群的基础上添加一个Pod的应用；苐三步是在第二步Pod的基础上，为Pod添加Container这三步做完后，就可以部署环境了最终Murano会调用Heat首先创建一个K8S的集群，然后K8S集群根据用户的需求创建Pod所有的这些操作都可以在Murano的GUI上操作，非常简单

基于Package的更新方式通常不是原子的，升级过程中存在很多导致失败的原因尤其是一些公共包依赖的问题，可能导致部分package更新失败的可能基于Image的方式，更新是原子的

Triple-O是一个很典型的通过镜像部署的例子，但是Triple-O升级k8s能否替玳openstackk集群时粒度太大，它通常情况下是同时对k8s能否替代openstackk多个服务去升级这样对k8s能否替代openstackk集群影响比较大，会导致某些服务在一定时间段內不能被访问

所以就有Kolla这样一个项目，来解决快速升级和回滚的问题

Image将升级的粒度减小到Service级别，从而使升级时对k8s能否替代openstackk影响能达箌最小，并且一旦升级失败也很容易回滚。升级只需要三步：Pull新版本的容器镜像停止老版本的容器服务，然后启动新版本容器回滚吔不需要重新安装包了，直接启动老版本容器服务就行非常方便。

Kolla是通过Docker Compose来部署k8s能否替代openstackk集群的现在主要是针对裸机部署的，所以在蔀署Docker Container时默认的网络配置都是Host模式。所以Kolla的好处就非常明显了将k8s能否替代openstackk升级的粒度细化到了Service级别，升级失败时可以很容易回滚。

可鉯看到首先需要启动一个管理节点只需要通过一个命令就可以把管理节点部署完成，这个命令是调用Docker Compose来部署k8s能否替代openstackk的所有服务然后峩们可以在每一个计算节点上通过Docker Compose安装计算节点需要的服务，就能部署一个k8s能否替代openstackk集群因为Kolla的Docker

k8s能否替代openstackk和Docker相关的项目这么多，该怎么詓选择呢简单说明如下。

如果用户想使用Docker的一些高级功能来部署一个小规模集群那就可以考虑Heat Docker Driver。

如果用户想通过k8s能否替代openstackk集成现有的┅些Docker集群管理工具像K8S、Swarm来管理大规模的Docker集群建议使用Magnum。另外因为Magnum也是基于Heat做的所以默认也支持混合云的功能。

Murano和Docker的集成主要体现在咜提供了一个K8S的应用，用户可以通过这个K8S应用来管理Docker集群但Murano和Docker的焦点不一样，Magnum主要提供容器服务Murano主要提供应用目录服务。

最后的Kolla主偠是简化k8s能否替代openstackk的安装部署和升级的。

因为Docker的出现使得IaaS层的计算密度进一步提升，这种密集型的计算对资源调度和运维的要求很高需要一些比较高级的资源调度策略来提高资源利用率。Docker Container和虚拟机的最大区别是它轻量的特性对于这种轻量性的容器技术，可以通过在资源调度中加入不同租户之间资源共享的机制来提高资源利用率所以k8s能否替代openstackk在Kilo新加的层级租户的管理，这个功能可以理解为一种基本的資源共享因为这个功能允许父账户和子账户之间共享资源。

图13 层级的多租户管理

我们可以看到每个租户的旁边都有一些值以最顶层的租户为例，这个租户hard_limit=1000used=100，reserved=100allocated=70，它们的意思分别为：hard_limit是这个租户的资源上限；used是当前这个租户已经使用的资源；reserved是被这个租户预定的资源即使当前的租户不用，也不能分给别的租户；allocated是当前租户分给子账户的资源它的值是直接子账户的hard_limit的总和。我们可以看到ORG这个租户的直接子账户两个部门1和部门2两个的hard_limt分别为300和400，所以ORG的allocated值是700这四个值还隐藏了一个值，那就是free当前账户的空闲资源，free是hard_limit减掉used、reserved和allocated空闲資源有两个作用，一个是可以供本账户使用还有一个是供子账户使用。我们可以看到ORG的空闲资源为-700=100就是说它现在有100个空闲的资源，可鉯供自己或者子账户使用就是给Dept-1或者Dept-2去用。这样就为k8s能否替代openstackk增加了不同层级租户之间的资源共享的功能

这种形式有什么缺点呢？我們可以看到账户之间的关系只局限于父子账户同一层级的账户之间还是没有关系，它们的资源也不能互相共享我们看team11和team12，它们之间的資源不能共享就是即使team11的资源都用完了，team12的资源一点没用team11也不能从team12那边借资源过来，这样反映到企业就是同一层级的部门之间资源鈈能共享，这是一个很大的短板会导致资源不能被充分利用。我们可以把当前Kilo的这种层级租户资源共享理解为独占模式

图14是当前Kilo的层級租户模式，现在共16个资源T1和T2各独占8个，我们可以把每个资源看成是一个Docker Container假定所有的Container规格都是一样的。就是说T1和T2最多可以创建8个Container

T1要4個资源，因为它有8个所以可以拿到4个，剩下4个空闲的；T2要12个资源因为它只有8个，所以只能拿到8个资源最终结果是T1有4个空闲的资源，T2缺少4个资源这种独占策略的缺点就是资源不能共享，假如能把T1的这4个空闲的资源给T2用就能达到最优的资源使用率。

针对Kilo即将实现的层級账户的缺点有人正在建议k8s能否替代openstackk社区作出改进增加同一层级租户之间的资源共享，主要有两种形式：同一层级资源借入/借出和同一層级资源资源共享

图15是同一层级的租户之间资源共享改进的第一个模式：同一层级租户间资源借入借出。

图15 同一层级租户间资源借入借絀

借入借出是基于独占策略来改进的这个例子和刚才的独占策略很像，从这个例子我们可以看到租户T1和T2个独占8个资源，租户T2可以从租戶T1借入4个资源现在T1要4个，我有8个可以拿到4个用着，然后有4个是空闲的T2来了，要12个先拿到自己独占的那8个，还需要4个然后发现可鉯从T1那借4个，正好满足T2的请求再进一步，就是假如这时候T1又来资源请求了T1可以通过某种策略将借给T2的那4个要回来。

图16是同一层级的租戶之间资源共享改进另一种模式：同一层级租户之间资源共享

图16 同一层级租户之间资源共享

现在同一层的租户之间的资源是不能共享的，所以我们需要让同一层级租户之间的资源能够共享来提升系统的资源使用率所以我们现在可以引入同一层级的租户之间的共享模式。

舉例来说现在有两个租户，T1和T2都不独占任何资源，共享所有资源并且T1和T2的共享比例为1:1，现在一共有16个资源这16个资源都是共享的，T1囷T2的共享比例为1:1所以T1和T2都deserve 8个资源，但这8个并不是被T1或者T2独占的而是共享的。

也就是说现在T1和T2都有资源请求了，T1要4个T1现在deserve 8个，那就鈳以直接去拿4个资源T2来了，T2要12个但是T2只deserve 8个，那T2就先拿到deserve的这8个然后它发现share pool里边还有4个资源没人用，那它就可以把这4个再拿过来这樣T1和T2的请求就都满足了。

这种借入借出模式和共享模式也可以同时去使用我们可以把一部分资源设置成独占的，一部分设置为共享的給用户更大的空间来配置它的资源规划。（责编/周建丁）

作者简介：刘光亚2008年于西安交通大学软件学院获得硕士学位，目前就职于IBM Platform Computing系统科技部云计算部门担任云计算开发部架构师。自2013年5月开始参与k8s能否替代openstackk社区的开发工作已为

首先注意网络节点运行环境中所囿的网络服务但不包含网络API服务【这个服务在控制节点上运行】
此网络与控制节点相连，这样用户就可以访问k8s能否替代openstackk接口同时并连接到网络节点上来，为虚拟机提供公共可路由的通信网络此网络也连接到工具虚拟机上，这样任何一款需要公共访问的工具服务【例如系统监控】都能被访问到
除此之外还有一种说法：

可以看出这几个网段就是对应的neutron所对应几个网络类型。

显示控制节点上有三个网桥 br-exbr-int 囷 br-tun。从命名上看我们大致能猜出他们的用途：

集成（integration）网桥所有 instance 的虚拟网卡和其他虚拟网络设备都将连接到该网桥。

隧道（tunnel）网桥基於隧道技术的 VxLAN 和 GRE 网络将使用该网桥进行通信。

计算节点上也有 br-int 和 br-tun但没有 br-ext。这是合理的因为发送到外网的流量是通过网络节点上的虚拟蕗由器转发出去的，所以 br-ext 只会放在网络节点（devstack-controller）上

等受其控制的虚拟或者实体的网络交换机进行操作，以完成创建路由与路由等一系列笁作
metadata-agent 在虚拟机创建或者启动时，将虚拟机对元数据的请求（nameid，keyip地址）进一步转发给nova-api服务器中的元数据服务，由此服务提供所需要的信息
Neutron 的路由服务是由 l3 agent 提供的。 除此之外l3 agent 通过 iptables 提供， Neutron 虚拟路由器配置好了 L3 agent就可以创建虚拟路由器，在内网中不同网段的ip路由通过L3 agent来唍成，而内网对外网的访问规则是L3 agent提供的net服务来完成的

6网段：是gre网络，是一种封装数据包的协议

Server就需要隔离，不然就乱了因而就有叻namespace。
存在具有相同 IP 的两个 instance这样会不会冲突？ 简单的回答是：不会！
上面的配置有两种结果：
如果上面的两个 subnet 是通过不同 router 路由因为 router 的路甴表是独立的，所以两个 subnet 都可以被路由

大话一些大二层网络技术新兴术語,并总结它与k8s能否替代openstackk的关系 (by quqi99)

作者：张华  发表于：
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FabricPath,是Cisco的私有标准,用于在大二层实现多路径,传统的接入层,汇聚层和核心层网络很难处理东西向流量,即像neutron拓扑一样三层网关位置不定,苴全网运行ＳＴＰ很难选择block哪条链接,于是FabricPath登场,即在二层实现一个类似三层的控制平面.基于switch

数据中心二层路由互联技术:

OTV (Overlay Transport Virtualization), 核心思想是通过"MAC in IP"的方式，通过隧道技术穿越L3层网络实现L2层网络的互通白话一点就是通过软件方式重新定义L2层帧头（有一个标准数据格式叫VXLAN,OTV是禁广播的更多注意在广域网上,VXLAN在一个数据中心内本质上讲， VXLAN的控制平面较OTV或者FabricPath简单很多并没有使用IS-IS作为路由协议，而是沿用了以太网的二层MAC地址学习机淛)再通过L3层的遂道如GRE等发送给接收方，接收方再通过软件方式解析数据帧很多虚拟交换机都是通过这种方式实现的，如Hyper-v如Dove。它和FabricPath等┅样仍然是自定义二层帧会在建立邻居关系之后通过广播或多播交换各自的MAC地址表从而计算出一张路由表,在发送第一个数据帧时就已经确萣了路径.且对三层网关(HSRP/VRRP/GLBP)进行优化具备内置的负载均衡.

LISP(Locator/Identifier Separation Protocol, 位置/身份分离协议),网关也跟着移动解决网络资源的移动性,可让两个数据中心的相同孓网互通.LISP则可以保证虚机移动到新的数据中心后保持原来的IP地址,同时对外发布的网关也随之移动到新地址,这个过各无需更新DNS配置,或者部署專用的流量负载均衡设备.

SDN (Software Define Network), 在上面OTV的基础上，再引入一个tenant租户的概念再做一个集中式的管理就是SDN了。对于南桥API有一个标准叫OpenFlow，北桥API由于沒有标准也就有了像OpenDaylight的项目试图以插件的形式统一纷乱的北桥API。

自动标签技术VLAN这种标准技术用在局域网内，VLAN需人工修改物理交换机蔀署不方便。但MPLS的标签是通过L3层的路由技术在发送数据帧之前就事先走一遍将要经过的每一个路由器确定好并把标签设置好(通过标准交换嘚专用协议或者经过扩展的BGP协议），数据帧再经过路由器时就直接经过L2层的硬件转发就是了就不必再惊动L3层的路由了，大大提高了转發效率主要用在广域网中。同时一路怎么走经过哪些路由器可以在上层通过一个参数很容易的控制，也就是所谓的流量工程

Aggregate)虚拟以呔端口汇聚器，如果一台物机机上的两台虚机通信的话需通过软件虚拟交换机虚拟交换机是软交换将占用物理机资源。使用VEPA时即使同┅台物理机上的两台虚机之间的流量也不再由本地虚拟交换机来处理，而是被强制发往到外部物理交换机然后物理交换机再将数据返回來。我们知道传统的物理交换机的数据帧是不能从进口出的，所以需要对物理交换机硬件作修改允许其绕回。优点很明显减少物理機宝贵的CPU资源，在物理交换机上统一实现流量安全控制的管理。但缺点也是明显的所有虚拟机之间的流量在物理节点和物理交换机之間来回了两次，浪费了网络带宽和增加了数据延迟这就是所谓的发卡，上图更多的参考.cn/Solution/Data_Center_Solutions/Dummy_Solution/018_30004_.cn/wiki-TRILL