IT領(lǐng)域，變革的速度令人瞠舌。快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，云計(jì)算規(guī)模的處理，以及百萬(wàn)級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在推動(dòng)我們向著更高效、可靠和可擴(kuò)展的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)已日趨極限，我們正試圖努力開(kāi)發(fā)部署最佳的新方案。所幸的是，最被看好的容器化技術(shù)——這項(xiàng)據(jù)稱能夠解決許多問(wèn)題的技術(shù)（如果不能算是全部的話）——正成為應(yīng)對(duì)上述難題的妙藥良方。
在容器化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中，每個(gè)容器間彼此隔離，獨(dú)立擴(kuò)展，并可作為處理某項(xiàng)大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的組件。有別于以往處理整個(gè)應(yīng)用程序，大型的容器化應(yīng)用程序可由數(shù)百個(gè)（甚至上千個(gè)）相關(guān)容器組合而成。這些應(yīng)用程序支持敏捷設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和部署方式。它們可以在生產(chǎn)環(huán)境中輕松擴(kuò)展，非常適合于分布式、甚至基于云的混合式基礎(chǔ)架構(gòu)。
遺憾的是，容器在最初設(shè)計(jì)中并非用于實(shí)現(xiàn)全堆棧應(yīng)用程序，亦不適合需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的應(yīng)用。容器的設(shè)計(jì)初衷是可以輕易地大規(guī)模創(chuàng)建、部署微服務(wù)的應(yīng)用層，并將微服務(wù)視為一種高度敏捷的中間件，在概念上無(wú)需持久的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
持之以恒
由于容器方式具有很強(qiáng)的靈活性、易于擴(kuò)展、高效性，并面向云計(jì)算，在許多情況下這都是一種經(jīng)濟(jì)的部署模式，因此現(xiàn)在人們希望將其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到微服務(wù)之外。容器架構(gòu)提供了更好的方式來(lái)構(gòu)建現(xiàn)代化的應(yīng)用程序，我們看到許多商業(yè)軟件和系統(tǒng)供應(yīng)商在內(nèi)部開(kāi)發(fā)中轉(zhuǎn)向容器形式，甚至將其廣泛部署，而且通常在上層保持對(duì)最終用戶和IT管理人員的透明。大多數(shù)名列財(cái)富100強(qiáng)的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始以容器形式進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)境的第三方IT應(yīng)用托管，尤其在內(nèi)部應(yīng)用、融合架構(gòu)和專用的基礎(chǔ)架構(gòu)領(lǐng)域。
你或許會(huì)看到大型的、容器化的數(shù)據(jù)庫(kù)，甚至存儲(chǔ)系統(tǒng)的出現(xiàn)。然而，設(shè)計(jì)企業(yè)級(jí)的、長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序仍是不小的挑戰(zhàn)，容器可能在分布式和混合基礎(chǔ)架構(gòu)中來(lái)回遷移。而數(shù)據(jù)需要控制、保護(hù)、受到管制和監(jiān)督，所以很多時(shí)候持續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要更像是錨點(diǎn)那樣，容器在這方面著實(shí)面臨著短板。
容器架構(gòu)使用到三種類型的存儲(chǔ)：第一是鏡像存儲(chǔ)。這可以利用現(xiàn)有的共享存儲(chǔ)進(jìn)行交付，要求類似于服務(wù)器虛擬化環(huán)境中虛擬機(jī)鏡像分發(fā)保護(hù)的平臺(tái)架構(gòu)。容器鏡像的一項(xiàng)好處在于其存儲(chǔ)容量相較于完整的虛擬機(jī)鏡像小了許多，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)復(fù)制操作系統(tǒng)代碼。此外，容器鏡像的運(yùn)行在設(shè)計(jì)之初便是固定的，因此可以更高效地存儲(chǔ)、共享。但也因此，容器鏡像無(wú)法存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。
第二類需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是容器的管理。當(dāng)然，你同樣可以借助現(xiàn)有存儲(chǔ)完成這項(xiàng)工作。不論使用Docker、Kubernetes、Tectonic、Rancher還是其它類型的容器管理，都需要存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)、日志記錄等管理數(shù)據(jù)。
還有第三類存儲(chǔ)，容器應(yīng)用的存儲(chǔ)，是最具挑戰(zhàn)的。只有支持真正的微服務(wù)式編程時(shí)，容器代碼可以直接寫(xiě)入鏡像目錄和文件。但是容器使用一種分層文件系統(tǒng)，將所有新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在臨時(shí)虛擬層，最底層的容器鏡像卻未被修改。一旦容器消失——相比虛擬機(jī)，容器的設(shè)計(jì)壽命更短——所有的臨時(shí)存儲(chǔ)都會(huì)隨之消散。
假如一個(gè)容器應(yīng)用程序需要保存數(shù)據(jù)，一種方式是顯示地在容器的全局命名空間內(nèi)加載一個(gè)特定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)卷——或在Kubernetes框架下的持久卷這樣可以讓容器直接方案讀/寫(xiě)主機(jī)目錄或文件系統(tǒng)。假如容器被關(guān)閉或重新啟動(dòng)，它依舊可以訪問(wèn)之前寫(xiě)入的，用于長(zhǎng)期存放的數(shù)據(jù)。但這并不是一個(gè)簡(jiǎn)單易行的方式，需要考慮在容器之間共享數(shù)據(jù)，因此應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員必須兼顧共享、鎖定、爭(zhēng)用和重啟的問(wèn)題。而且存儲(chǔ)管理員如何甄別保護(hù)——快照、備份和災(zāi)難恢復(fù)產(chǎn)生的——成千上萬(wàn)由程序控制的海量數(shù)據(jù)。
此外，假如容器集群中的某一個(gè)容器位于另一臺(tái)主機(jī)，那么存儲(chǔ)管理員需要確保共享或分布式文件系統(tǒng)（例如NFS）在所有的集群主機(jī)上均保持同樣的配置，甚至應(yīng)用程序員可能要添加更多與I/O相關(guān)的代碼，從而確保可靠的集群級(jí)別的共享。所幸的是，專家級(jí)的存儲(chǔ)管理員會(huì)選擇將現(xiàn)有的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)（如NAS和SAN）帶入這個(gè)全新的容器領(lǐng)域。如果他們與開(kāi)發(fā)人員緊密合作，可以實(shí)際配置出高端的企業(yè)級(jí)生產(chǎn)環(huán)境。
不過(guò)，容器領(lǐng)域內(nèi)的最佳實(shí)踐是讓Agile DevOps具備相同的沙箱、測(cè)試與生產(chǎn)環(huán)境。從容器角度看，這種方式為最終用戶提供動(dòng)態(tài)配置，從而確保容器的移動(dòng)和遷移。系統(tǒng)的存儲(chǔ)配置越是靜態(tài)和脆弱，容器化的好處便越是難以體現(xiàn)。
Docker等容器管理產(chǎn)品提供可插拔的卷管理。例如Flocker是開(kāi)源Docker可插拔卷中的最受歡迎的替代品，可以通過(guò)集群智能管理、遷移數(shù)據(jù)卷及其容器。雖然Flocker的主要贊助商ClusterHQ已不復(fù)存在，但我們預(yù)計(jì)這種功能將持續(xù)發(fā)展，并在基準(zhǔn)容器平臺(tái)內(nèi)變得日益本土化；Rancher Labs的“Convoy”項(xiàng)目正朝著這個(gè)方向發(fā)展。大多數(shù)（如果不說(shuō)全部的話）傳統(tǒng)存儲(chǔ)供應(yīng)商和云存儲(chǔ)服務(wù)提供商為其存儲(chǔ)陣列生成各類容器系統(tǒng)卷插件，這不失為在存儲(chǔ)上持續(xù)投資的好方法。
存儲(chǔ)即軟件
相較于嘗試將舊版存儲(chǔ)強(qiáng)制遷移到新的容器環(huán)境中，不斷增長(zhǎng)的替代方案會(huì)引發(fā)新一波的軟件定義存儲(chǔ)（SDS）風(fēng)潮來(lái)完成這項(xiàng)工作。SDS由一個(gè)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和完全部署為軟件層的服務(wù)構(gòu)成，該服務(wù)層通常作為虛擬機(jī)呈現(xiàn)，不過(guò)現(xiàn)在其越來(lái)越多地部署為容器模式。容器化軟件存儲(chǔ)的快速發(fā)展是很容易想見(jiàn)得到的，以便于容器化應(yīng)用程序使用存儲(chǔ)服務(wù)。
相比在傳統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)境中，服務(wù)器虛擬化環(huán)境通常基于大型而昂貴的主機(jī)集群，容器的托管體系架構(gòu)能夠輕松使用由更開(kāi)放的、廣泛而廉價(jià)的通用服務(wù)器組建起的私有、公有或混合云基礎(chǔ)架構(gòu)。這有些類似于Hadoop和Spark等大數(shù)據(jù)項(xiàng)目使用通用基礎(chǔ)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，并且通過(guò)使用SDS和內(nèi)存來(lái)講我們從專用而昂貴的平臺(tái)中釋放出來(lái)。
SDS的另一項(xiàng)核心優(yōu)勢(shì)特別針對(duì)Ceph，Torus和GlusterFS等分布式容器方案，將存儲(chǔ)以最適合的方式交付給容器集群。管理諸如GlusterFS之類的技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的SAN管理員而言可謂是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但容器化存儲(chǔ)與身居來(lái)具有各種諸如敏捷性、可擴(kuò)展性和可用性方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過(guò)本地化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)改善應(yīng)用程序性能。
簡(jiǎn)而言之，預(yù)融合和超融合容器設(shè)備使得內(nèi)置本地容器存儲(chǔ)功能（如Datera和Diamanti）變得更加簡(jiǎn)單。通過(guò)使用SDS來(lái)得到在同一平臺(tái)設(shè)備格式下融合萬(wàn)物所需的靈活性和便捷性。雖然我們尚未有聽(tīng)到有企業(yè)真正在生產(chǎn)環(huán)境中使用融合容器托管方式，但未來(lái)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)必將延續(xù)融合道路，同時(shí)建立更多云端服務(wù)。
當(dāng)然，IT人員的工作在于判斷是否為某家供應(yīng)商專有的技術(shù)買(mǎi)單，或是轉(zhuǎn)向免費(fèi)的開(kāi)源代碼，加以投資，并封閉在該領(lǐng)域。假如要得到經(jīng)過(guò)預(yù)先集成、驗(yàn)證的企業(yè)級(jí)功能和全天候的技術(shù)支持，通常需要長(zhǎng)期選定某家供應(yīng)商的開(kāi)源分發(fā)或預(yù)融合的堆棧。換句話說(shuō)，這不僅是選擇傳統(tǒng)的哪家供應(yīng)商，更是選擇供應(yīng)商專有還是開(kāi)源的技術(shù)，或是完全依賴自己的開(kāi)發(fā)。
云端擴(kuò)展的對(duì)象存儲(chǔ)
容器化應(yīng)用程序往往采取云計(jì)算架構(gòu)，其體系架構(gòu)要根據(jù)外部工作負(fù)載情況的變化、增長(zhǎng)而持續(xù)擴(kuò)展內(nèi)部的服務(wù)。這種基于云的理念同樣滲透到現(xiàn)代應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員調(diào)用存儲(chǔ)的方式。許多新的容器化應(yīng)用程序是針對(duì)對(duì)象存儲(chǔ)的I / O，而非傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)塊編寫(xiě)的。
大多數(shù)當(dāng)前的容器環(huán)境在現(xiàn)實(shí)部署中平穩(wěn)進(jìn)行——當(dāng)然在公有云中可謂例外，來(lái)自Hedvig、Qumulo和Scality等在線擴(kuò)展對(duì)象存儲(chǔ)恰好滿足容器所需。在實(shí)施或遷移容器應(yīng)用程序時(shí)，Amazon Web Services Simple Storage Service (S3)和類似的公有云已經(jīng)開(kāi)始將對(duì)象存儲(chǔ)用作持久的存儲(chǔ)層。
面向未來(lái)
我們尚未看到容器最終在永久數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面會(huì)有怎樣的表現(xiàn)。根據(jù)過(guò)去存儲(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展演進(jìn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，我們可能會(huì)看到“容器認(rèn)知”存儲(chǔ)的出現(xiàn)，其為容器配置而生，并配以適合的管理功能。就像虛擬機(jī)認(rèn)知存儲(chǔ)一樣，我們應(yīng)該還可以看到一項(xiàng)容器存儲(chǔ)服務(wù)，可以保持?jǐn)?shù)據(jù)并持續(xù)追溯——甚至在跨集群容器和跨云容器環(huán)境中。最終，我們期待看到使用服務(wù)器閃存和新興的持續(xù)性閃存（如非易失性存儲(chǔ)器快照）的容器認(rèn)知緩存，并且和持續(xù)存儲(chǔ)層相結(jié)合。
希望未來(lái)的容器認(rèn)知存儲(chǔ)可以兼顧到所有關(guān)鍵的方面，從容器清單到應(yīng)用藍(lán)圖。我們同樣希望在未來(lái)完成多容器環(huán)境的存儲(chǔ)管理，可以追溯、預(yù)測(cè)和優(yōu)化存儲(chǔ)訂閱，以滿足持續(xù)容器運(yùn)作所需。另外，存儲(chǔ)認(rèn)知的存儲(chǔ)需要能通過(guò)簡(jiǎn)單的策略機(jī)制，隨時(shí)隨地地保護(hù)到所有數(shù)據(jù)、確保高可用性和災(zāi)難恢復(fù)。
以虛擬機(jī)形式呈現(xiàn)的服務(wù)器虛擬化花費(fèi)了超過(guò)10年才替代掉企業(yè)數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫奈锢矸?wù)器。現(xiàn)在，容器化應(yīng)用程序似乎將會(huì)在一兩年內(nèi)替換許多完整的虛擬機(jī)應(yīng)用。最大挑戰(zhàn)在于我們能否為容器快速提供企業(yè)級(jí)持續(xù)性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
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