近十年來，信息技術(shù)領(lǐng)域在經(jīng)歷一場技術(shù)大變革，這場變革正將我們由傳統(tǒng)IT架構(gòu)及其所支撐的臃腫應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)代，遷移至云原生架構(gòu)及其所支撐的敏捷應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)代。在這場變革中，新技術(shù)的出現(xiàn)、更新和淘汰之迅速，以及新技術(shù)的架構(gòu)集成度、復(fù)雜度之高，都是前所未有的。

　　從虛擬化到云計(jì)算，從虛擬機(jī)到容器，從微服務(wù)到無服務(wù)器計(jì)算，技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)和推陳出新在不斷重構(gòu)企業(yè)的組織文化和商業(yè)邏輯的同時(shí)，也在推動(dòng)企業(yè)朝著數(shù)字化、智能化時(shí)代邁進(jìn)。

　　但是，頻繁更新的技術(shù)及其復(fù)雜程度給IT從業(yè)者，尤其是企業(yè)開發(fā)人員，也帶來了空前的挑戰(zhàn)，如何在保證業(yè)務(wù)高速發(fā)展的前提下，仍然保持持續(xù)創(chuàng)新的能力和對(duì)眾多新技術(shù)的學(xué)習(xí)研究、掌握應(yīng)用的能力，是每位IT從業(yè)者都在思考和權(quán)衡的問題。此外，如何從復(fù)雜多變的軟件技術(shù)體系中把握住未來的技術(shù)趨勢，并將之提前布局應(yīng)用到業(yè)務(wù)創(chuàng)新領(lǐng)域，以便掌握競爭先機(jī)，這是每個(gè)企業(yè)的技術(shù)負(fù)責(zé)人必須考慮的問題。平臺(tái)技術(shù)和開源社區(qū)為我們提供了解決問題的途徑，而這也正是我們選擇OpenShift開源PaaS平臺(tái)的原因之一。

　　OpenShift是由RedHat推出的企業(yè)級(jí)Kubernetes平臺(tái)，其主要目標(biāo)是構(gòu)建以O(shè)CI（Open Container Initiative）容器封裝和Kubernetes容器集群管理為核心，對(duì)應(yīng)用生命周期進(jìn)行管理并實(shí)現(xiàn)DevOps工具鏈等完整功能的開源容器PaaS平臺(tái)。OpenShift對(duì)應(yīng)用的持續(xù)開發(fā)、多租戶部署和安全管控等進(jìn)行了優(yōu)化，并在Kubernetes的基礎(chǔ)上增加了以開發(fā)人員和操作管理為中心的工具集，以便實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的快速開發(fā)、輕松部署、簡單擴(kuò)展和全生命周期的維護(hù)。OpenShift在上游開源社區(qū)的版本名稱是OKD（最初叫Origin），OKD版本與Kubernetes發(fā)行版本相對(duì)應(yīng)，如OKD 1.10對(duì)應(yīng)Kubernetes 1.10。

　　需要指出的是，OpenShift并非在誕生之初就是以Docker和Kubernetes為核心的PaaS平臺(tái)。OpenShift誕生于2011年，主要依賴于Linux容器來部署和運(yùn)行用戶應(yīng)用程序，在OpenShift的v1和v2版本中，使用的一直是RedHat自己特定于專有平臺(tái)的容器運(yùn)行時(shí)和容器編排引擎。早期的OpenShift使用一種稱為“Gear”的專有容器技術(shù)，并通過一種稱為“Cartridge”的技術(shù)來制作容器模板。隨著2013年Docker容器技術(shù)的問世和流行，RedHat開始與Docker公司合作，并在2014年8月宣布將在OpenShift v3版本中采用Docker容器。隨著Docker容器技術(shù)的普及，以Mesos、Docker Swarm和Kubernetes為主的大規(guī)模容器集群編排調(diào)度引擎開始出現(xiàn)，RedHat也逐漸意識(shí)到容器編排引擎在OpenShift中的重要性，并在進(jìn)行了一系列調(diào)研之后選擇了Kubernetes作為OpenShift v3版本的調(diào)度引擎。

　　2015年，對(duì)于RedHat來說具有劃時(shí)代意義的OpenShift v3版本誕生，由OpenShift v1和v2版本中基于“Gear”和“Cartridge”的技術(shù)，完全重構(gòu)為v3版本中基于Docker和Kubernetes的技術(shù)，OpenShift v3開始以標(biāo)準(zhǔn)和開放的姿態(tài)領(lǐng)跑PaaS。在Kubernetes之上，OpenShift v3又引入了強(qiáng)大的用戶界面，通過源代碼到鏡像（Source-to-Image，S2I）和管道（Pipeline）技術(shù)快速創(chuàng)建和部署應(yīng)用程序，OpenShift v3版本迅速獲得了大量開發(fā)者，并成為PaaS當(dāng)仁不讓的王者。然而，OpenShift的發(fā)展并未停止，在2018年完成對(duì)CoreOS的收購，對(duì)Service Mesh（Istio）和Serverless（Knative）等技術(shù)的集成，并使用Kubernetes Operator來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序管理的自動(dòng)化之后，RedHat在2019年發(fā)布了OpenShift v4版本（如圖1-11所示）。OpenShift v4版本的問世，意味著全棧融合PaaS時(shí)代的到來，向上通過Operator實(shí)現(xiàn)應(yīng)用全生命周期的自動(dòng)化管理，向下通過CoreOS實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的自動(dòng)化管理。也許未來，裸機(jī)以上都將在OpenShift的統(tǒng)管之下！

　　OpenShift發(fā)展簡史

　　在云原生架構(gòu)時(shí)代，我們?cè)谡剶?shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)候，實(shí)質(zhì)上就是在談組織架構(gòu)、應(yīng)用流程和基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)施的轉(zhuǎn)型。近十年來，我們的開發(fā)流程從瀑布到敏捷再到DevOps，應(yīng)用架構(gòu)從單體到多層再到微服務(wù)架構(gòu)，軟件交付與封裝經(jīng)歷了物理機(jī)、虛擬機(jī)再到容器，應(yīng)用運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施也從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心到主機(jī)托管再到云計(jì)算（如圖1-12所示），技術(shù)的變革在多個(gè)維度同時(shí)進(jìn)行，云計(jì)算、DevOps、容器、微服務(wù)架構(gòu)等技術(shù)的成熟與普及，事實(shí)上也預(yù)示著云原生時(shí)代的到來。

　　在云原生時(shí)代，企業(yè)應(yīng)該如何構(gòu)建自己的云原生平臺(tái)，以支撐其數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的應(yīng)用云化遷移呢？企業(yè)若要從下至上地構(gòu)建自己專屬的云原生平臺(tái)，其過程將是極其復(fù)雜的。我們以完全采用開源技術(shù)棧構(gòu)建云原生平臺(tái)為例，首先需要通過Linux、OpenStack、Ceph等開源系統(tǒng)和集群軟件構(gòu)建IaaS層，然后再基于Kubernetes和Docker技術(shù)來構(gòu)建PaaS層。事實(shí)上難度是在PaaS層的構(gòu)建上，因?yàn)樵赑aaS層，基于Kubernetes的功能，我們還需要自己實(shí)現(xiàn)對(duì)多語言運(yùn)行環(huán)境、各類中間件、數(shù)據(jù)庫等服務(wù)編目的支持，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的自動(dòng)構(gòu)建與部署、基于CI/CD和DevOps的應(yīng)用全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)鏡像倉庫、日志、監(jiān)控、服務(wù)追蹤、安全和多租戶等集群管理功能，實(shí)現(xiàn)基于Web的集群管理和自助服務(wù)的極好用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如Istio等微服務(wù)架構(gòu)和Knative等Serverless應(yīng)用架構(gòu)的支持。而這一切的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于很多企業(yè)而言，將會(huì)是個(gè)極大的挑戰(zhàn)。因?yàn)檫@需要集成來自眾多開源社區(qū)的軟件，而每一個(gè)開源軟件的應(yīng)用都意味著極大的學(xué)習(xí)成本、時(shí)間成本以及不確定性風(fēng)險(xiǎn)。然而，驅(qū)動(dòng)開源社區(qū)、集成開源技術(shù)正是OpenShift的價(jià)值所在。如圖1-13所示，RedHat以O(shè)penShift為中心，以其多年在開源社區(qū)的耕耘為基礎(chǔ)，以開源方式集成了用戶所能想到和用到的各種開源軟件。從這個(gè)層面上來講，我們可以認(rèn)為OpenShift本身就是個(gè)集成創(chuàng)新引擎。

　　信息技術(shù)的變革

　　OpenShift生態(tài)圈集成創(chuàng)新引擎

　　因此，借助OpenShift構(gòu)建企業(yè)級(jí)云原生平臺(tái)將會(huì)事半功倍。因?yàn)樵谧钚碌腛penShift v4版本中，借助不可變?nèi)萜鞑僮飨到y(tǒng)CoreOS，裸機(jī)以上部分，OpenShift已完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化接管。當(dāng)然，OpenShift也支持在公有云、私有云和混合云上部署實(shí)現(xiàn)，目前已支持在AWS、Azure、GCP、OpenStack和vSphere等公有云和私有云平臺(tái)上的自動(dòng)部署。因此，借助企業(yè)級(jí)開源PaaS平臺(tái)OpenShift，企業(yè)云原生平臺(tái)的構(gòu)建將可一步到位。如圖1-14所示，OpenShift已基本集成并實(shí)現(xiàn)了云原生平臺(tái)所需的全部軟件和功能。

　　OpenShift構(gòu)建企業(yè)云原生平臺(tái)

　　Kubernetes是主流的容器編排引擎，也是CNCF孵化出的最成功的項(xiàng)目。在一定程度上，可以認(rèn)為OpenShift的成功離不開Kubernetes社區(qū)的支持，或者說正是Kubernetes的成功賦予了OpenShift極強(qiáng)的生命力，Kubernetes已成為OpenShift不可分割的一部分。前文提到，OpenShift v3以后的版本都是基于CRI容器技術(shù)和Kubernetes重構(gòu)的版本，那么OpenShift與Kubernetes之間究竟有什么關(guān)系？企業(yè)為什么不直接使用Kubernetes而要選擇使用OpenShift呢？或者說選擇OpenShift的企業(yè)用戶將會(huì)獲得什么好處呢？本節(jié)中我們將就這幾個(gè)問題進(jìn)行重點(diǎn)討論，以消除很多用戶對(duì)于OpenShift和Kubernetes的困惑。

　　首先，我們要清楚OpenShift更偏向于一個(gè)產(chǎn)品，而Kubernetes是一個(gè)開源項(xiàng)目。這就意味著OpenShift在安全性、易用性、多租戶和用戶體驗(yàn)等方面必然優(yōu)于Kubernetes，這是一個(gè)產(chǎn)品區(qū)別于一個(gè)開源項(xiàng)目最明顯的地方（OpenShift企業(yè)級(jí)功能特性如圖1-15所示）。舉一個(gè)比較直觀的例子，OpenShift 的用戶接口界面體驗(yàn)要遠(yuǎn)優(yōu)于Kubernetes原生界面。OpenShift的商業(yè)產(chǎn)品叫作OpenShift容器平臺(tái)（OpenShift Container Platform，OCP），通過訂閱RedHat的OCP服務(wù)，企業(yè)用戶可以獲得來自RedHat的專業(yè)服務(wù)和支持，而如果使用Kubernetes，就只能獲取社區(qū)的技術(shù)支持，這是很多企業(yè)用戶在進(jìn)行技術(shù)選型時(shí)的一個(gè)重要考慮因素。另外，OpenShift也提供了開源版本OKD，OKD具有與商業(yè)版本類似的功能，只是RedHat不提供技術(shù)支持和服務(wù)，用戶需要自己對(duì)OKD有較為深入的理解。

　　OpenShift企業(yè)級(jí)功能特性

　　其次，OpenShift發(fā)行的每個(gè)版本與Kubernetes基本上是對(duì)應(yīng)的，Kubernetes每年大概發(fā)行4個(gè)版本，與之對(duì)應(yīng)的OpenShift版本通常會(huì)滯后1到3個(gè)月發(fā)行，在這段時(shí)間內(nèi)RedHat會(huì)對(duì)最新的Kubernetes版本進(jìn)行測試，并在缺陷（Bug）和性能問題修復(fù)后，集成各種經(jīng)過驗(yàn)證的中間件服務(wù)和功能軟件，如用于CI/CD管道的Jenkins、用于監(jiān)控的Prometheus、用于可視化的Grafana、服務(wù)網(wǎng)格Istio、無服務(wù)器計(jì)算Knative等。所以，OpenShift在穩(wěn)定性和軟件集成度上要遠(yuǎn)優(yōu)于直接使用Kubernetes。

　　最后，雖然OpenShift是基于Kubernetes實(shí)現(xiàn)的，但是OpenShift也會(huì)反饋并驅(qū)動(dòng)Kubernetes的發(fā)展。OpenShift的產(chǎn)品屬性決定了其目標(biāo)用戶是企業(yè)而非個(gè)人，因此OpenShift中很多企業(yè)級(jí)的需求和功能最終也會(huì)反饋到Kubernetes社區(qū)中，如Kubernetes中的Ingress、Deployment的部分功能實(shí)現(xiàn)就分別來自O(shè)penShift中的Route和Deployment Configurations。另外，Kubernetes中基于角色的訪問控制（RBAC）功能也源自O(shè)penShift。所以說，就企業(yè)用戶而言，OpenShift有更多適合企業(yè)使用的功能，而Kubernetes通常需要在企業(yè)用戶反饋后才能開發(fā)出這些功能。OpenShift的產(chǎn)品屬性決定了其會(huì)主動(dòng)滿足企業(yè)用戶需求，而Kubernetes的項(xiàng)目屬性決定了其是被動(dòng)響應(yīng)企業(yè)用戶需求。

　　總體而言，從功能上來看，Kubernetes具備的功能特性O(shè)penShift一定具備，但是OpenShift具有的某些企業(yè)級(jí)功能特性Kubernetes卻不一定擁有。從集成度上來看，OpenShift是基于Kubernetes的高度集成產(chǎn)品，如果將OpenShift看成操作系統(tǒng)，那么Kubernetes就是這個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)核。系統(tǒng)極客只需安裝內(nèi)核，然后自己編譯安裝需要的依賴軟件，也能運(yùn)行應(yīng)用程序，但是對(duì)于普通用戶而言，一個(gè)僅有內(nèi)核系統(tǒng)的使用成本和代價(jià)都是極高的。簡單來說，Openshift是一個(gè)用于構(gòu)建、部署和智能化管理生產(chǎn)環(huán)境中Kubernetes應(yīng)用程序的完整平臺(tái)，通過OpenShift這個(gè)完整的PaaS平臺(tái)，我們即可一步到位地邁向云原生時(shí)代！

　　身處技術(shù)大變革的時(shí)代，是我們這代技術(shù)人的幸運(yùn)，卻也是極大的挑戰(zhàn)！在短暫的時(shí)間里，我們要以有限的精力應(yīng)對(duì)復(fù)雜、迅速的技術(shù)大變遷，技術(shù)更新迭代令人應(yīng)接不暇。在這個(gè)技術(shù)頻繁更新的時(shí)代，抓住時(shí)代脈搏、洞察技術(shù)演變背后的本質(zhì)、做到以不變的能力應(yīng)萬變的技術(shù)、快速集成新一代技術(shù)以取得市場競爭優(yōu)勢，是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的前提和定力保障。云計(jì)算發(fā)展至今，PaaS平臺(tái)已衍生出更多、更廣和更深層次的內(nèi)涵，PaaS是接下來的10年云計(jì)算發(fā)展的重要方向，是企業(yè)技術(shù)中臺(tái)的基石，也是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必由之路。

　　本章從多個(gè)維度介紹了PaaS平臺(tái)在云計(jì)算時(shí)代企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的重要作用。作為云計(jì)算三大模式中的后來居上者，PaaS服務(wù)隨著容器技術(shù)、編排技術(shù)和微服務(wù)架構(gòu)等云原生技術(shù)理念的普及應(yīng)用，已基本實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜信息系統(tǒng)的多層次全抽象，實(shí)現(xiàn)了裸機(jī)以上、代碼以下全基礎(chǔ)設(shè)施的抽象沉淀。借助PaaS強(qiáng)大的抽象賦能和自動(dòng)化管理能力，廣大開發(fā)者的生產(chǎn)力得以從復(fù)雜基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)施中釋放出來，他們可以更加專注于業(yè)務(wù)創(chuàng)新和功能邏輯的實(shí)現(xiàn)。企業(yè)借助云原生PaaS，將可快速實(shí)現(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)、形成DevOps文化、打造中臺(tái)戰(zhàn)略、加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并最終走進(jìn)數(shù)字化和智能化時(shí)代。

　　作為云原生PaaS的杰出代表，相比原生的Kubernetes項(xiàng)目，OpenShift具有更強(qiáng)大的集成創(chuàng)新能力和諸多企業(yè)級(jí)功能特性，是云計(jì)算發(fā)展至深水區(qū)后全棧融合云的集大成者。借助OpenShift，企業(yè)可一站式構(gòu)建自己專屬的云原生PaaS平臺(tái)，進(jìn)而為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)底座和創(chuàng)新原動(dòng)力。

　　本文節(jié)選自《OpenShift云原生架構(gòu)：原理與實(shí)踐》，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。