未来架构师的平台战略范例(3)_DOCKER

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《未来架构师》的平台战略范例(3)

作者：高焕堂，misoo.tw@qq.com   

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主题：如何构思Docker云平台?

　　

一、介绍Docker容器(container)的发展

Docker的角色

  在过去的3年来，计算机云平台的Docker容器(container)技术，可说是红透半天边，而且势如破竹、蔚为风潮，正在强力改变云(cloud)服务的世界。这跟半世纪前，海上船运业的容器(集装箱)风潮，对整个产业的革命性改变，其力道来源和产生经济效益，可说具有异曲同工之妙。

回顾半世纪前的船运集装箱风潮

  在半世纪之前，容器(集装箱)发挥了巨大的力量，改变了整个运输产业，也改变了人们的生活。容器(集装箱)的威力是来自于它提供了一致的接口，简化了运输业的工具。例如以前，在容器(集装箱)尚未普及之前，在公路上，必须为汽车业而设计特殊的拖车；在港口码头，也必须为木材业而设计特殊的卸货吊车及仓库等等。这些特殊设计对于运输管理、港口管理、仓储管理等都是很麻烦的事。有了容器(集装箱)之后，就出现了专门运容器(集装箱)的容器轮，也有专门拖容器(集装箱)的拖车，高速公路的弯曲度也因容器(集装箱)拖车的安全而修正，仓库的管理也变得很单纯。容器不一定带给汽车业、木材业、玩具业带来直接的方便，也许反而带来不方便(如大汽车必须拆解开来才能装进容器里)。但是运输业等获得好处，所以运输业会很乐意把容器拱起来，促成容器的革命性风潮。

  将之对应到Docker风潮，可知道Docker容器(集装箱)的效益在于：让所有云服务都有一致的操作(operation)接口，包括部署、管理等方式。众多云平台就像众多码头一样，都使用一致的方式来操作容器(集装箱)，例如卸货器具、拖车等。Docker公司的Johnston曾说道：“你将不再需要使用各项单独的IT管理工具来分别进行App的管理、部署、监控和扩容等功能操作，在整个企业内这些操作都可得到一致性、统一性”。

从<国王的皮鞋>领悟Docker容器(集装箱)的经济效益

  古代有一位国王在它的国境里视察，因为路面崎岖不平，还有很多碎石头，刺得国王的脚又痛又麻。

  回到了王宫后，他下了一道命令，要将国内所有的道路都铺上一层牛皮。让他自己和]全国的人走路不再受刺痛之苦。众大臣听了国王的话都一筹莫展，知道这很难。即便杀尽国内所有的牛，也凑不到足够的牛皮来铺路，而且花费昂贵。这时，一个聪明的仆人向国王建言：可以试着用牛皮将脚包起来，大王的脚就不会忍受痛苦了。国王听道而顿悟了，便收回命令，采纳了建议，于是，皮鞋就这样发明了出来了。

  我想，大家一定都听说过上述的皮鞋故事了。其解决脚痛不方便的方案有二：第1方案是：将所有道路都铺上一层牛皮(如VMware)，实在不经济实惠。 第2方案是：用两片牛皮包住脚，这就是皮鞋(Docker集装箱)。那么，你领悟到什么呢? 至少明显知道第2方案可带来可观的经济效益。

  从上述皮鞋故事的比喻，可知道传统的虚拟化(Virtualization)技术就相当于在各道路(实体机器)上铺一层牛皮(VM, 虚拟机)，然后让国王的脚(App)在牛皮(VM)上走路(执行)。传统上云平台采取虚拟化手段来满足用户个别的资源需求分配，以及确保其可用性和隔离性。然而无论是KVM还是Xen等Guest OS都很浪费资源又难于管理, 都不如Docker容器(集装箱)(皮鞋)来的更加灵活、快速和节省资源。

Docker如何运输(Ship)容器(集装箱)？

　　顾名思义，Docker就是＂码头搬运工人＂之意。 而容器(集装箱)的主要用途就是运输东西。所以，我们把焦点放在Docker容器(集装箱)和如何运输上，也就是从运输(Shipping)的角度来认识Docker和其容器(集装箱)。

  由于Docker容器(集装箱)及其镜像，是由Dokckerfile文件的脚本所创建的；所以也可直接将Dockerfile传输到云平台，并依据其脚本内容而在云平台上创建新的容器(集装箱)。容器(集装箱)的Dockerfile文件和镜像两者都是模子，在各云平台上都能创建容器(集装箱)实例，并让App顺畅执行起来。

二、从复杂设计出简单框架

  物的简单，来自其元素不多(最好不超过4个)，元素关系明确。例如，道尔顿(Dalton)的原子(atom)模型，只有3个元素: 质子、中子、电子。足够简单，人类可无中生有许多how-to来操作它，并藉之驾驭复杂多变的人们周遭事物。我也从知识3.0的复杂中设计出简单结构，就如同道尔顿的原子(atom)，我的简单含有4个元素: 问题(problem)、愿景(vision)、假设(Hypothesis)和事实(reality)。

  这是我从复杂而设计出来的简单框架。在知识3.0里，像上述的的简单思维框架，并不是唯一的，而是人人都可以设计出自己的简单框架，并基于自己的简单框架，而找到许多how-to来操作这些框架。如此，即可设计出最佳方案、解决问题、驾驭复杂。例如，针对平台(platform)而言，《未来架构师》从一个产业的复杂失序(混乱无序)的现实中，设计出简单(即平台架构)，然后找到许多how-to去操作它，藉之驾驭复杂，最后带来了新次序，让产业回归一个有序的状态。于是，我针对商业平台，而设计出一个简单的思维框架，其包含4项元素: 现实(reality)、序(order)、愿景(vision)和设计(design)。

  以上只是一个思维框架，展现了《未来架构师》如何构思平台战略，然后基于这项简单设计，以创新的how-to来操作它，藉之驾驭复杂，带来新次序，让产业回归一个有序的状态。

三、流程演练：以运输业的集装箱为例  

现在就来演练我设计出来的流程(how-to)。

Step-1. 在传统基于虚拟化的云计算平台上，一切井然有序，即使从外观看来，是<乱中有序>的。如下图：

Step-2. 关注问题：产业失序了。随着商业环境的改变，互联网、物联网等愈来愈普及，操作技术和工具也变化多端。此外，客户的需求更加多样化、布署要求更加迅速，维运要求更加灵活。传统重型虚拟化技术不堪负荷，导致云平台变得混乱无序了。如下图：

Step-3. 观想美好的愿景：盼望更具弹性、更轻量化的美好平台，让云平台恢复井然有序的状态。表示如下图：

Step-4. 愿景就像北极星，指引人们发现更多可通往愿景之路径。就大胆建立假设性方案，也就是通往愿景的可能路径。例如，师法自然界的造物法则：“单纯形式、不同内涵、重复组合”三项特性。以及联想到集装箱的<序中有乱>设计。项特性就俗称为：<序中有乱>。于是，Docker公司的团队设计出简单形式：Docker境像(Docker Image)。表示如下：

Step-5. 大胆建立假设性方案，也就是通往愿景的可能路径。例如：依循<序中有乱>而设计出了集装箱。表示如下：

Step-6. 基于这个简单设计(Docker境像)，就可继续努力寻觅各种<how-to>来操作这些Docker境像了，例如Docker公司的团队开发了软件工具(如Docker引擎)。然后，透过这些操作来驾驭复杂，于是新平台实现了，带来新现实，回归到新次序。表示如下：

Step-7. 渐入佳境，迈向新平台的繁荣时期了。至今Docker境像的<序中有乱>仍然为全球的云平台服务带来美好的次序。

别忘了，人人都可以设计出简单，创新how-to去建立可操作性的平台，成为企业(或产业)的平台大战略。

四、结语：集装箱(容器)之道、单纯与美丽

从复杂到简单(单纯与美)

  在我写的《思考软件，创新设计：A段架构师的思考技术》一书里，我特别阐述如何发挥软件集装箱的对称、单纯和美丽。依据爱因斯坦《相对论》的说法：“事物看上去是相对的，可是不要被善变的外貌所愚弄了。”摘自K.C.Cole的The Universe and the Teacup一书。

简而言之，当某事物在某种变化中不变，则称该事物具有对称性(symmetry)。也就说，当你把某个对象变换后，其形状不变的话，就找到一种对称性了。例如一个正方形，当它被旋转90度之后，就形状而言，你看不出有什么地方不同；此时你已经看到不变性了，因此找到对称性了。所以，寻找对称性也就是寻找不变性(invariance)。当你发现两个事物是对称的，就会想到两个事物幕后的不变性，它蕴含单纯和美丽。因此会想到如何表达出这个单纯美丽的密切联系。

  例如，当我们把一堆鞋子放入一只集装箱里；经由轮船运抵对岸之后，将鞋子倒出来，成为空集装箱。接着，又把一堆袜子放入该只集装箱里。此时，可观察到鞋子和袜子两项内涵(content)的对称性，其幕后的集装箱造形(form)的不变性，也蕴含了单纯和美丽。

操作简单，搬动大山

  被尊称为“史上最伟大的平面设计师”的保罗·兰德（P. Rand）也说，我们会从最复杂的部分开始着手，最后的成品却具有<简单性>。这个减法过程本身是复杂的，然而一旦达到简单了，就能发挥杠杆作用，让人们能面对变化、掌握复杂。苹果公司的乔布斯（Jobs）也曾说到：“简单比复杂更难，因为必须努力让你的想法变得清晰明了，让它变得简单。但终究是值得的，因为只要你获得了其<简单性>，就能搬动大山了。”(Simple can be harder than complex：you have to work hard to get your thinking clean to make it simple. But it’s worth it in the end because once you get there, you can move mountains.)

~ End ~

                                      

著作：《思考软件、创新设计：A段架构师的思考技术》

演讲：创新思维框架(2016 Tid大会/北京/国家会议中心)

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