开源集群管理系统对比分析：Kubernetes 与 Apache Mesos

集群管理系统是关键的软件解决方案，可以在互连机器网络中有效分配和利用计算资源。毫无疑问，它们通过确保可扩展性、高可用性和有效的资源管理在现代计算中发挥着至关重要的作用，这使得它们对于运行复杂的应用程序、管理数据中心以及进一步增强分布式计算的能力至关重要。据国家电网 ESO报道，尽管数据中心取得了诸多进步，但其电力消耗仍占全球电力消耗的 1%，而这正是集群管理系统在提高能源效率方面可能发挥关键作用的地方。

在我们深入了解细节之前，需要注意的是，本文并不是要宣布某个系统是"更好"的选择。相反，我们开始比较和对比两个著名的开源集群管理系统Kubernetes和 Apache Mesos，因为它们有完全不同的方法。我们将揭示他们的独特特征、优势和劣势，帮助人们根据自己的具体需求做出明智的决定。

因此，无论您是一位经验丰富、希望微调集群管理策略的 IT 专业人士，还是刚接触分布式系统世界的新手，都可以加入我们，剖析和探索 Kubernetes 和 Apache Mesos 的迷人领域。这一切都是为了了解细微差别并为您的下一个大型项目做出正确的选择。

为什么是他们？比较背后的原因

比较 Kubernetes 和 Mesos 是一个战略选择，源于它们在集群管理系统领域的突出地位。这两个开源解决方案赢得了广泛关注，拥有庞大的用户社区、多样化的用例以及强大的工具和扩展生态系统。

虽然确实还有其他可用的集群管理工具，例如 Docker Swarm 或 Nomad，但 Kubernetes 和 Mesos 经常在有关大规模编排和资源管理的讨论中成为顶级竞争者。这种比较是理解不同集群管理系统背后的基本方法和理念的起点。

背景信息：Kubernetes

Kubernetes 诞生于谷歌。它是从他们的内部Borg系统及其后代，实验集群管理器Omega演变而来的。Google 于 2014 年开源了 Kubernetes，从那时起，它就成长为一支具有蓬勃发展的开源社区的压倒性力量。正如Kubernetes Companies 表仪表板中所报道的那样，其贡献者包括 Google 本身（过去六个月贡献了 128 项）、红帽（109 项）、微软（55 项）等著名科技公司。

主要特点和概念

Kubernetes 可以被视为核心部分，提供存储和一套用于构建分布式系统的API，并辅以一组强大的内置对象和控制器（例如"batteries-included"包）。其一些突出特点包括：

Pod：Pod 是 Kubernetes 中最小的工作单元，将一个或多个容器分组在一起。
服务：它们帮助应用程序相互通信，无论它们位于同一个 Pod 中还是分散在集群中。
复制控制器：它们通过确保运行正确数量的副本（副本）来保持应用程序平稳运行。
负载均衡：Kubernetes可以将流量均匀分配到应用程序副本；它确保用户获得流畅的体验。

Apache Mesos 简介

Apache Mesos 的旅程始于加州大学伯克利分校，并于 2010 年开源。最初，它是由博士生 Benjamin Hindman 进行的一个研究项目。随后，Hindman 与上述 Omega 的作者之一 John Wilkes 进行了很多合作：他们在 Apache Mesos 和 Omega 的设计上进行了广泛的合作，尽管他们各自的方法最终在集群管理领域走了不同的道路。现在，Apache Mesos 是一个强大的框架，被 Twitter（现在的 X）和 Airbnb 等公司使用。

主要特点和概念

Mesos 不仅仅涉及容器，还涉及管理整个数据中心的 CPU 和内存等资源。正如其创建者在白皮书中所述，Mesos 以细粒度的方式分配资源，让框架通过交替读取每台机器上存储的数据来实现数据邻近性。它的一些特点是：

资源分配：如上所述，Mesos可以划分数据中心的资源，动态地将它们分配给应用程序。
框架：将它们视为不同类型工作负载的专门管理器，例如为大数据运行 Spark 或为网站运行 Web 服务器。
容错性：Mesos 以其弹性而闻名，使用Zookeeper管理硬件故障以实现容错协调，并利用分片技术在领导者故障后与主机代理同步。
多租户：能够在同一集群上不间断地运行不同的工作负载。

总而言之，我们有 Kubernetes（复杂的容器编排器）和 Mesos（资源分配大师）。这些介绍为深入审视他们的世界奠定了基础。

比较

架构与设计

Kubernetes和Mesos从不同的角度来处理集群管理。一方面，Mesos主节点向应用程序调度器（被称为"框架"）提供选择接受或拒绝的提议；另一方面，Kubernetes允许客户端（无论是控制器还是通过CLI）向特定的调度器提交资源请求（以Pod的形式），以满足这些请求。

可扩展性和性能

Kubernetes 擅长扩展或缩小应用程序。其自动扩展功能可以无缝适应不断变化的工作负载。Kubernetes 还具有内置的负载平衡功能，有助于平稳分配流量以保持应用程序的运行。

Mesos凭借其细粒度的资源分配，展现了出色的性能。它可以非常精确地分配资源，使其适合不同的工作负载。最适合资源分配，保证集群资源的高效利用。

生态系统和社区

Kubernetes 拥有庞大且充满活力的社区。该生态系统非常庞大，拥有用于打包应用程序的 Helm、用于监控的 Prometheus 以及用于可视化的 Grafana 等工具。除此之外，Kubernetes还获得了谷歌云的GKE、亚马逊的EKS、微软Azure的AKS等主要云提供商的广泛支持。

Mesos 的社区较小，但仍有其框架和库的份额。Apache Spark 和 Hadoop 是 Mesos 的一些著名框架。虽然 Kubernetes 获得了更广泛的托管服务支持，但 Mesos 还获得了包括 Microsoft 和 Oracle 在内的各个云提供商的支持，它们分别宣布在其云平台 Azure 和 Oracle 容器云服务上支持它。

易于使用和学习曲线

Kubernetes 在可用性方面取得了显着进步，但对于那些不熟悉其生态系统的人来说，它可能会带来复杂性。它需要一些学习，特别是有关 YAML 文件及其独特术语的学习。

另一方面，Mesos 为熟悉 Linux 的人提供了更直接的入门方式。尽管如此，构建自定义框架本身也面临着一系列挑战，并且需要勤奋。

容错和高可用性

Kubernetes 具有强大的容错能力，因为它构建在分布式、可靠的键值存储etcd之上。如果 pod 发生故障，Kubernetes 会将其复活。

Mesos 处理故障的方式类似，因为它依赖Zookeeper，其用例与 Kubernetes 类似，但容错能力通常取决于您使用的框架。

安全

Kubernetes 提供强大的安全功能，包括基于角色的访问控制、网络策略和 Pod 安全策略。

Mesos 具有框架隔离和身份验证等安全措施。它确保您的框架不会互相践踏。

可能的选择是什么？

Kubernetes 和 Apache Mesos 之间的选择取决于多种因素，包括特定用例、要求和组织环境。没有一个通用的答案，因为两种集群管理系统都有其优点和缺点。以下是一些有助于做出明智决定的注意事项：

如果最重要的是以下几点，请选择 Kubernetes：

容器编排
社区和生态系统
使用方便
标准化

如果您看重以下方面，请选择 Apache Mesos：

资源灵活性
多租户
高级用例
定制化
遗留集成

最终，选择取决于具体要求、现有基础设施和团队的专业知识。在某些情况下，组织甚至可能选择在其环境中同时使用 Kubernetes 和 Mesos，每种服务都有不同的用途。在做出决定之前，彻底评估这两个系统并考虑它们与长期目标和技术限制的一致性至关重要 - 希望本文能够在这方面为您提供帮助。

作者：Nikita Vetoshkin

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