VMware的虚拟化：从IaaS到PaaS

丁海骜

2018年12月，VMware完成对西雅图的初创企业Heptio的收购，在VMworld 2019上，VMware宣布推出产品和服务组合VMware Tanzu，正式将云原生纳入VMware的业务版图——Craig McLuckie和Joe Beda就是那一年加入VMware公司，前者担任VMware应用现代化业务部门研发副总裁，后者则成为VMware首席工程师。

在一个强调技术导向的领域，Craig McLuckie和Joe Beda两人的技术成就，绝对值得被记录进IT发展史：2014年3月，谷歌开始着手开发当今已经鼎鼎大名的Kubernetes项目——Craig McLuckie和Joe Beda，以及他们的队友Brendan Burns，就是这一项目的创立人，也可以称为是创始人。两年后，2016年，Craig McLuckie和Joe Beda离开谷歌创办了Heptio，直到2019年被VMware收購，两人进入VMware任职。

因此与VMware收购了Heptio相比，业界普遍认为：获得Craig McLuckie和Joe Beda两人的加盟，使得VMware进军云原生领域变得成功几率更高。

“我要特别强调一下：今年是Kubernetes的七岁生日，这是一个非常特殊的生日，因为当初在谷歌内部Kubernetes起步的时候，它的项目名称就叫Project 7（七号项目），Project 7这个名字是来自于科幻电影Star Trek（星际迷航）的灵感，所以我们刚刚庆祝了它的七岁生日，这个七岁是非常有特殊意义的。”Craig McLuckie日前在接受视频采访时，反复强调，Kubernetes作为一个社区，仍然处在一个非常早期，甚至说是婴幼儿的阶段，因此在未来还有大量且精彩的工作要去做。

虽说无论是Craig McLuckie、Joe Beda，还是VMware Tanzu、Kubernetes、云原生，在整个IT技术领域早已为人熟知，但是由于存在技术门槛，对于非技术领域的人来说，必须要先弄懂这几个概念之间的发展脉络和关系，才能厘清两人加盟对于VMware，以及整个行业的价值。

大部分关于现在技术的演进脉络，实际上都可以从云计算技术开始说起。

早在没有云计算的年代，1959年6月，汇编语言设计先驱，英国计算机学家克里斯托弗·斯特雷奇在国际信息处理大会上发表的论文中，首次提出了虚拟化技术的概念，这被看成是今天云计算基础架构的核心，是云计算发展的基础。

简单说来，虚拟化的逻辑是提高对硬件资源的利用率：通过在系统中的硬件和操作系统之间加入一个虚拟化层，向下，将资源池化（包括CPU、内存、硬件、网卡等）；向上，为操作系统提供一个被定义的服务器硬件环境。因此最初，基于虚拟化技术的云计算，仅是如谷歌、亚马逊这类对于运算资源和存储资源要求越来越高的互联网企业，解决IT成本越来越高的一种IT升级方案——通过在价格低廉的硬件设备上部署虚拟化系统，获得利用率更高的计算性能。直到有一天，云计算变成了一种业务和服务。

今天我们都知道云计算的三种模式是SaaS、PaaS和IaaS。但是在云计算变成一种服务业务最初，IaaS是最重要的一种模式。此刻，用户最终获得的，实际上就是利用虚拟化技术对池化物理资源进行配置和管理，虚拟出来的逻辑计算机（也称为虚拟机）。由于要面对不同用户的需求 ，因此每个虚拟机之间是相互隔绝的，运行不同的操作系统。

VMware就是在这一时期崛起的一家专注虚拟化技术和软件提供商，其核心软件vSphere、vSAN和NSX，解决的就是云计算中的计算、存储和网络三个方面的能力调度和集中管理的问题。

随着云计算本身的发展，IaaS、PaaS和SaaS的服务更加精细化，用户对于云计算的关注点，开始从“无限的计算能力和存储空间”等IT基础架构的性能，转变为基于云计算构建相关应用：由于每台虚拟机都需要运行一个完整的操作系统，以及其中安装好的大量应用程序，这让用户的应用开发、部署、迁移和维护，变得比较繁琐。于是就有IT技术人员开始考虑：能否将位于操作系统层与硬件系统之间虚拟化层，向上迁移，使得操作系统能够与硬件环境一样，可以共享和复用，从而使得用户关于应用的开发、部署和维护能够以一个更灵巧、轻量化的方式进行。

于是，就出现了“容器”，以及基于容器开发的云原生。

容器也是一种虚拟技术：如果说虚拟机是一种存在于硬件层和操作系统层间的虚拟化技术，重点实现硬件栈虚拟化，关注IaaS层的IT基础设施和物理资源；而容器则是存在于操作系统层和函数库层之间的虚拟化技术，更关注在操作系统级别进行虚拟化，目标更倾向服务于PaaS应用层。

有一个技术领域理性的比喻：虚拟机就像是码头上的不同仓库，为了保证仓库里面堆放的各种货物安全，每个仓库都需要配置包括电力系统、水力系统等一整套标准的装置；而容器就像集装箱，能把所有不规整的货物都用标准化大小的箱子存放起来，不仅不需要额外的系统配置，而且封装和运输更加方便。这个比喻可能与2013年推出市场的容器技术代表Docker的LOGO有关，但是的确说出了虚拟机和容器之间最大的区别。

Kubernetes与容器的关系是：Kubernetes是一个容器集群管理系统，是一个管理容器的平台，一个用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，目的是让部署容器化的应用简单并且高效。作用类似于在虚拟机层面的vSphere。

“从企业的角度来说，他们在部署Kubernetes的时候碰到的复杂性主要体现在两个方面：首先是如何能够以一种可扩展的方式来迅速的运行操作Kubernetes，另外是如何让广大的开发人员能够轻而易举地用上Kubernetes。”Craig McLuckie在接受采访时强调，VMware Tanzu的初心是为了使Kubernetes更加简单易用：“通过Tanzu Kubernetes Grid（TKG），把Kubernetes直接集成到了vSphere当中，这样我们让Kubernetes更加易于获得和运维，无论用户是在构建他们的私有云或者是在进入公有云环IaaS境，Kubernetes已经自然地成为基础架构的一部分；Tanzu Mission Control（Tanzu任务控制）解决的问题是把所有这些运行在不同环境当中的集群都来统一地加以管理，在它的整个全生命周期管理的一系列工具当中，包括身份管理、安全能力、配置管理、审计管理、数据保护等，现在也能够直接用于支持Kubernetes的运维，而且能够通过API来实现接入；对于开发者来说，我们有必要让Kubernetes像Linux一样，是一种在后台运行的技术，你不需要随时关注它，但是它能解决你在开发当中的问题，因此我们需要让Kubernetes能够去跨越各种类型的计算资源，对各种集群进行整合化管理，能够在整合化的集群之上来部署应用，同时还要具备智能化的管理工具——Tanzu Advanced就提供了丰富的技术和能力，不光使得Kubernetes简单易用，而且能够帮助用户不仅对现有的应用程序进行现代化，而且能够更加高效地构建新型应用。”

至此，我们实际上就可以围绕VMware的产品路线总结出一个有关虚拟化技术进阶的大致脉络：在虚拟机层面具有技术和产品优势的VMware，对于Kubernetes的投入，实际上是希望将自身的虚拟技术的覆盖范围，从IaaS层的虚拟机向PaaS层的容器拓展，从关注企业IT基础架构向关注企业应用拓展，而Tanzu，则通过搭建一个Kubernetes和vSphere的集成环境，实连接兩个层级的目的。

“在虚拟机机和容器之间，如果客户做了一个二选一的选择，都是有他们各自的原因和出发点。”Joe Beda在回答笔者提问时认为，容器和虚拟机的技术差异使得其在满足用户个性化需求方面表现各异：“在自动化的基础架构上 ，Kubernetes管理起来是最简单的，而虚机实际上是提供了一种可自动化或者可编程性能最好的基础架构。如果用户所需要的资源的规模，与他们的物理机所具备的能力之间存在不匹配，那么通过虚拟机，我们能够帮助用户去创建一个符合他们规模需求的基础架构环境，来运行他们的集群和工作负载。”同时他也强调把两个技术结合在一起所能够带来的巨大优势：“这两个技术之间具有很强的互补性，相互集成的部署，能够让用户把两个技术的优势都发挥出来，获得更高的开发效率、更优的可移植性以及更好安全隔离等。”

采访的最后，Craig McLuckie认为，vSphere在性能上的显著优势，对Kubernetes起到了一个加速的作用。他强调：把Kubernetes内置到vSphere当中，让那些已经基于vSphere构建了自身技术环境的企业，或者过去主要在虚拟机环境中的企业，可以有机会用到并得益于Kubernetes技术，丰富和加强这部分企业的整体技术组合。同时，也能够让Kubernetes的基于API的管理模式得到运用，在一个统一的环境中，对容器和虚拟机进行管理。

“一个更加优秀的基础架构能够带来更加优秀的Kubernetes的体验，而更好的Kubernetes的体验，会带来更好的服务和更高的效率。所以将来我们会看到：VMware通过把Kubernetes和VMware结合在一起，会在企业的应用程序开发团队，与针对生产环境来做软件解决方案的开发者、操作人员、运维人员之间，搭建了一个桥梁，这将来成为企业一个生机勃勃的创新来源。”Craig McLuckie说。

写在最后

“Harbor是可信的云原生的制品仓库，是由我们VMware中国研发中心原创的一个开源项目：最早的是2016年开源出来，在中国社区先用起来，后来又转到全球。”张海宁，VMware中国研发技术总监、CNCF Harbor开源项目创建人在接受采访时始终在强调：事实上，VMware中国在支持开源技术布道、使用和社区贡献方式始终有很大的投入，也取得了非常大的成绩。其中，以与Kubernetes“同岁”、已经成为中国云原生用户的主流容器镜像仓库的开源项目Harbor最为典型：“作为中国原创的第一个CNCF的开源项目，也是最早从CNCF毕业的中国的开源项目。目前，最新的一个CNCF的用户调查里面反馈，Harbor在全中国的用户使用率，生产系统达到了47%。这是在所有中国原创的CNCF项目里面是排第一的。”