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雲計算:容器技術變革雲計算,SaaS帶動CaaS市場

報告摘要:

1、容器技術增速驚人,市場認可度提高

虛擬化是雲計算的重要基礎,Docker定義了一套容器從構建到執行的標準化體系,改變了傳統的虛擬化技術,深度影響了雲計算領域。

隨著谷歌、亞馬遜、微軟等雲計算廠商紛紛加大對Docker開源技術的投入,CaaS(Container-as-a-service)的市場大門正式被開啟。根據統計,到2015年全球已有46萬個應用Docker化,兩年實現增長3,000%。在發展速度上,已超過當時的虛擬化技術和雲計算技術。

2、SaaS產業向移動和垂直領域發展,大需求帶動CaaS市場

SaaS移動化和垂直化已經成為發展趨勢。一方面移動應用的持續滲透使得企業服務信息化更加高頻;另一方面,人口紅利的消失和人口結構的變化對生產效率的提升提出了更高的要求。

IDC預計,到2019年中國SaaS市場規模將達到80.28億元,2015-2019年的年復合增長率將達到24.60%。容器技術打通產業鏈上下遊,提升軟件行業的生產率,SaaS的蓬勃發展帶動CaaS領域的進一步增長。

3、容器技術顛覆PaaS,輕量級虛擬化優勢明顯

相比傳統虛擬化技術,容器技術優勢明顯。

一方面,容器技術是PaaS的衍生,作為標準化的容器引擎優化PaaS的層級並拓展其應用範圍。另一方面,容器作為虛擬化的新模式,以輕量化、快速、可移植性等優勢在多方面戰勝傳統虛擬機,能夠滿足大數據快速遷移、快速啟動多個容器等復雜業務需求。

4、國內開啟Docker創業藍海,中美容器只差一個生態圈

2015年是Docker在中國走向應用的元年。以 Docker 為主的容器技術在國內發展迅猛,三大陣營逐漸形成:

以阿裏、華為為代表的IaaS服務提供商;
以網易、新浪為代表的老牌互聯網企業;
時速雲、靈雀雲等利用Docker開源技術開創國內容器技術的新興公司。
中美在容器雲領域的火熱程度一致、發展速度相當,在美國Docker相關領域已經形成匯集百家廠商的生態圈,近百家的廠商匯集在容器生態圈內,而國內Docker創業公司目前基本實現商業落地,未來目標是推動建立國內的生態圈。

引言:雲計算時代來臨,標準化平臺搭載個性化軟件

2015年1月30日,國務院發布了《關於促進雲計算創新發展培育信息產業新業態的意見》,在雲計算應用領域、產業鏈、技術水平、標準體系、骨幹企業等方面提出了2017年和2020年目標,並且將引導和設立一批雲計算創業投資基金,大力支持雲計算產業發展。此外關於雲計算架構的多項國家標準立項,引導雲產業往更加標準化、規範化的方向行進。

根據阿裏巴巴2017年一季度報,雲計算業務仍然是其業務增長亮點,營收實現人民幣12.43億元,增速156%,實現了連續四個季度三位數的增長。

雲計算在全球範圍已邁入白熱化的發展,阿裏雲的收入增長一方面體現了國內市場對雲計算業務極大的需求,另一方面也體現了IaaS、PaaS領域的飛速成長。

可以預見的是,以此二者為基礎構建的SaaS層應用將在之後興起雲計算領域的另一波浪潮。

IDC預計,到2019年中國SaaS市場規模將達到80.28億元,2015-2019年的年復合增長率將達到24.60%。

我們認為,未來SaaS領域的高速發展將進一步帶動容器化的雲服務市場。公有雲、私有雲和混合雲的擴張和SaaS各細分領域的全面開花勢必要求IaaS和SaaS的對接,輕量快速的虛擬化模式、可移植和通用的接口將成為下一代雲計算的趨勢和關鍵。

基於CaaS的雲計算發展將改變SaaS領域,重構軟件產業層級,賦予應用從開發、構建、集成、部署到運行的完整生命周期。

誕生於2013年的Docker容器技術已經開始貫穿IT產業鏈的上下遊,成為重要的容器引擎,通過屏蔽底層基礎架構差異,實現SaaS軟件在異構平臺上的無縫部署。

因此,基於標準化容器技術的SaaS產品會越來越成為主流。Gartner預測,到2018年,將會有超過50%的新應用部署到容器中。

2015年是Docker在中國走向應用的元年。以 Docker開源技術為基礎的容器技術在國內發展迅猛,不僅吸引了阿裏、騰訊、網易、新浪等互聯網巨頭,一些曾在亞馬遜、谷歌、Vmware工作的工程師也紛紛回國,創立了時速雲、Daocloud、靈雀雲、數人雲等一批容器雲企業,並獲得資本市場的青睞。

一、容器技術顛覆PaaS,SaaS市場火熱增大應用空間

(一)容器技術急速擴張,CaaS市場巨頭雲集

CaaS(Container-as-a-Service)意為容器即服務,是Docker公司一個基於LXC(Linux Container)的開源虛擬化技術。

傳統虛擬化技術打破了計算資源實體結構不能被切割的障礙,通過抽象和轉換實現了資源架設的自由,而容器技術則更靈活地將由單個操作系統管理的資源進行標準化分組並共享同一系統內核,從而緩解了各組對資源使用需求的沖突。

所謂容器雲,就是容器化的雲服務,包括容器引擎、容器鏡像、容器和鏡像倉庫。

容器引擎解決了基礎設施異構問題;容器鏡像把業務應用、操作系統、應用中間件、代碼、啟動命令環境等封裝在一起,打包後可在任何安裝了容器引擎的機器上運行。

通過容器鏡像,軟件就有了一個標準化的交付方式,在部署過程中,只需要從鏡像倉庫拉出鏡像,適度組合就可以構建創新業務應用。運行中的容器鏡像被稱為容器。

圖 1:Docker容器:定義標準+服務應用

谷歌早在多年前就開始研發使用容器技術,但因為搭建復雜未得到推廣。

2013年,Docker公司將LXC復雜的構建容器工作負載方法簡化為一套自己的命令體系,使之具有可移植性,即在任何支持容器的環境中能夠方便運行。

相比之前容器只解決了容器執行(run)問題, Docker公司所開創的容器技術定義了一套從容器構建到執行的標準化體系。如果把容器(Container)比作“集裝箱”,那麽以Docker為代表的容器服務是一套標準化的裝載運輸形式。

基於Docker的容器技術結合傳統IaaS與PaaS的優勢,合二為一形成CaaS,被認為是下一代的雲計算模式。

PaaS 層在容器技術的轉變下成為“運行Docker容器的平臺”,而由於其標準化的設定使得原本提供獨立接口的PaaS服務不再局限於單個PaaS提供商,用戶有了更大的控制權和選擇權。

另一方面,PaaS提供商運行在IaaS上,前者依賴的底層交付物是CaaS的標準交付物,可移植性使得多個IaaS平臺部署成為可能,保證了某個IaaS宕機情況下,服務不間斷。


图 2:基于Docker的私有云框架

圖 3:容器開發管理接口的標準化

虛擬化技術解決了底層硬件問題,而標準化的容器技術進一步突破了操作系統限制,解決了非標準化產品的部署、升級和擴容縮容問題,使之既可擁有上一代SaaS的靈活方便,也可在可控的成本範圍實現需求定制和數據可控。

因此,基於CaaS的雲計算發展將改變SaaS領域,重構軟件產業層級,賦予應用從開發、構建、集成、部署到運行的完整生命周期。


图 4:部署速度的演进


图 5:微服务:IT架构的演化结果

由于实用和可移植的特性,2015年开放容器计划(Open Container Initiative,OCI)和云原生计算基金会(Cloud Native Computing Foundation,CNCF)两大标准组织先后成立,亚马逊、思科、Oracle、Docker等50家公司纷纷加入。

从2014年8月到2015年8

月的一年間,市場對Docker的接受度提升了5倍。一半以上擁有超過500臺主機的大體量企業積極嘗試Docker技術並有約20%已經認可。

Docker官方公布的數據顯示,全球已有46萬個應用Docker 化,並且實現兩年增長3,000%。以Docker為代表的容器技術在發展速度上,已超過當時的虛擬化技術和雲計算技術。

圖 6:市場對Docker的態度

圖 7:不同體量的企業對Docker的態度

Gartner預測,到2018年將會有超過50%的新應用部署到容器中,而根據RightScale的調查,2016年上半年Docker已經成為開發運維領域(DevOps)增長率最快的工具。企業對於容器技術的接受程度增加,並且部分企業已經大規模應用。

調查顯示,29%的大企業在容器中運行了工作負載(開發用途僅為8%,生產負載占21%),中小企業這一比例為24%,此外41%的大企業在通過容器做實驗,而中小企業這一比例為33%。


图 8:开发运维领域应用工具选择

圖 9:使用Docker的大企業數量超過小微企業

(二)SaaS市場規模進一步擴大,為容器雲創造機會

根據IDC公布的2015年雲市場調研報告,全球在商業雲系統管理軟件和SaaS解決方案上的開支增長了24.60%,約合29億美,而到2017年末會有超過80%的企業IT組織會采用橫跨公共雲、私有雲或混合雲架構。

就國內SaaS市場來說,2014年中國SaaS市場規模約為25.82億元,IDC預計到2019年我國SaaS市場規模將達到80.28億元左右,2015-2019年的年復合增長率將達到24.60%。

容器技術通過將SaaS應用打包成容器鏡像,應用交付、部署、運維都更加簡單。因此基於CaaS的SaaS產品會越來越成為主流。而SaaS行業已經進入快速發展期,未來各細分領域的需求也會進一步擴大市場,這在另一方面將加快CaaS的部署投入。

可以說容器推動SaaS拓展,而SaaS高速發展同樣帶動了容器雲市場。


图 10:2015年全球SaaS市场规模和增速

圖 11:2014-2019年中國SaaS市場規模

註:市場規模單位:億元

二、容器對比虛擬化,市場格局初顯露

(一)對比傳統虛擬化,容器技術優勢明顯

雲平臺的搭建和運維離不開虛擬化。從技術角度看,容器技術是傳統虛擬化的補充。


图 12:SaaS云的搭建和管理

圖 13:虛擬機與容器虛擬化方式的區別

對於傳統虛擬化技術來說,虛擬層為用戶提供了一個完整的虛擬機:包括內核在內的一個完整系統鏡像,每臺虛擬機都能夠獲得唯一的操作系統和負載。

然而相比之下,容器為應用程序提供了隔離的運行空間:每個容器內都包含一個獨享的完整用戶環境空間,並且一個容器內的變動不會影響其他容器的運行環境。每個容器之間共享同一個系統內核,這樣當同一個庫被多個容器使用時,內存的使用效率會得到提升。

簡而言之,虛擬機是構建在底層系統資源之上,而容器則是在底層資源上首先構建了一層統一操作系統,之後再將容器層安裝在統一操作系統之上,每個容器共享相同的操作系統。

表1:Docker容器技術相對虛擬機的優劣勢


總的來說,容器技術可以進一步提高計算資源的利用率,性能輕、啟動快,基於容器的固定鏡像發布方式可以簡化環境的配置,實現跨主機甚至跨機房的高可用部署,標準化的容器具有可移植性,基於微服務架構的自由組合和平臺的服務治理能力可以對應用服務做到自動化的測試、部署、監控和回滾。但是其隔離性和安全性問題仍有待改善,比較好的方式可能是容器技術和虛擬機的聯合部署。

虛擬化巨頭VMware與Docker在2014年達成合作力爭實現優勢互補。2016年VMware針對vSphere發布了新的測試版Docker volume driver,Docker則推出了Docker Volume Plugin框架予以應用支持。

該產品實現虛擬機和容器並行,即允許用戶將同一vSphere存儲用於虛擬機和容器。它們能在同一vSphere基礎設施上並行,在實現同一集群共享存儲無影響遷移的同時又具備極高的安全性。

圖 14:vSphere存儲結合Docker容器

(二)容器平臺競爭白熱化,推動方案多元化

在Docker公司決定對其容器技術開源後,多種替代Docker的容器平臺方案也相繼出現,沖擊了Docker在產業鏈中的主導地位。

定位虛擬機的Canonical公司集成OpenStack創建了自己的容器系統,名為LXD;而CoreOS公司則著眼於可組合性、安全性和速度,構建了一種新的容器運行時環境,取名Rocket。

2015年ClusterHQ和DevOps.com公布調查結果顯示,計劃選用容器為Docker、LXC和rkt的比例分別為92%、 32%和21%,Docker不再一家獨大。同年12月,Rubin調查了200位IT用戶,得到了相似的結果。市場參與者增加使得容器平臺方案多元化,而良性技術競爭將推動容器行業不斷向前發展。

圖 15:容器平臺的使用和偏好

(三)容器市場在國外格局未定,國內成創業藍海

從美國的容器雲生態圈來看,產業鏈參與者眾多,合作與競爭並存。

一方面Docker技術吸引了不少雲計算創業者,另一方面Google 和 RedHat 聯盟以 Kubernetes 1.0 (基於Docker構建的開源容器集群管理系統)為陣地宣告了大規模容器編排與管理領域的領軍地位。

之後,微軟、IBM、VMware、Docker、CoreOS以及SaltStack等多家公司紛紛加入了Kubernetes社區,共同研究和改進Docker開源容器技術。容器的真正興起雖源於Docker,但隨著更多參與者的進入,未來全球容器市場的最終格局仍屬未知。

2015年是Docker在中國走向應用的元年。以 Docker 為主的容器技術在國內發展迅猛,不僅吸引了阿裏、騰訊、網易、新浪等互聯網巨頭,一些在亞馬遜、谷歌、Vmware有過工作經驗的工程師也紛紛投入的容器雲創業的大潮中來。

相比美國,國內的雲計算行業處於快速發展期,相關的配套工具尚未成熟,為未來容器雲的應用留下巨大空間。

三、代表企業

(一)Docker

Docker既是一個開源項目的名稱,也是一家專註於Linux容器技術的初創公司的名稱(由Dotcloud更名而來)。

2013年,Docker首次提出了Build、Ship、Run的概念,將容器技術向IT產業鏈條的上遊和下遊進行了延伸。從軟件的使用領域,延伸到了軟件的生產領域,以及軟件的發布領域。在容器虛擬化、DevOps、微服務、CI/cd等方面獲得市場認可。

其主要貢獻是借助於容器技術,打通了DevOps,從而極大地提高了軟件領域的生產率。

2015年11月Docker獲得1800萬美金D輪融資。在資本的推動下,Docker陸續收購了Orchard、Tutum、Unikernel Systems等公司,用於工具吸納、平臺支持、生態構建等,一步步實現自己的戰略定位。

在產品線方面,圍繞“Build,Ship,Run”這一宗旨,Docker提供了一系列方便DevOps團隊管理應用的集成產品,包括Docker解決方案、Docker工具箱、軟件基礎插件和開放工業標準。

公有的Docker Hub以及基於Tutum的Docker公有雲,極大地滿足了公有雲容器市場;Docker Engine,Docker Trusted Registry以及UCP,則作為企業市場的三件套,形成一體化的Docker數據中心。

針對開發者市場,Docker ToolBox工具包實現雲原生分布式應用的構建與運行;針對底層基礎設施工具,Docker提供RunC來支持通用容器運行、Notary幫助用戶完成受信內容的傳輸分發、Unikernel精簡用戶操作系統,從而使應用的運行更高效更安全。

根據Docker發布的最新數據,開源Docker項目已經被下載超過275萬次。

(二)時速雲

作為Docker紅利下的創業企業之一,時速雲的發展十分迅速。2014年10月,來自IBM、阿裏巴巴的三位工程師在北京創立時速雲,次年2 月獲得數百萬元的天使融資,6月公司公有容器雲上線,9月商業化,同年12月獲得數千萬元的A輪融資,四個月後發布四大核心產品線,包括:企業級容器雲平臺、企業級鏡像倉庫、持續集成和持續交付(CI/CD)、鏡像及安全服務中心。

時速雲的容器托管服務具有負載均衡、彈性伸縮、跨雲部署、日誌監控等特性,並通過高可用、分布式的存儲支持微服務價格和混合型IT架構,其收入來源主要是容器托管、存儲服務、網絡流量、私有主機集群資源。

時速雲目標客戶有兩類:一類是已經有虛擬化平臺的客戶,時速雲進行容器部署;另一類是仍在使用物理服務器的,可以直接利用Docker容器技術進行輕量級虛擬化。

截止2015年12月末,時速雲累計註冊用戶數已超過38,000人,囊括華大基因、京東方、中國移動、新浪、騰訊等重量級用戶,累計發布50,000個Docker鏡像,穩定運行300,000個容器。

四、大咖觀點

容器對IT的顛覆並非是一項技術或者一個平臺,它以細微之處切入,解決了長久困擾我們的應用標準化課題。並迅速使得大家看到IT能力被標準化封裝後,在敏捷性,彈性和自動化這三大場景下的巨大突破。

容器會繼X86之後,成為IT發展史上下一個計算邊界。

——DaoCloud CEO陳齊彥

容器技術作為一種“輕型虛擬化”技術目前已經在金融、電力等傳統行業得到廣泛使用,容器技術的成熟和這些傳統行業正在進行的下一代IT基礎架構建設時間窗口吻合,需求和技術形成了諧振,從而推動容器技術的加速落地。

從容器的落地實踐來看,分成3個階段:

1、容器被當做虛擬機使用。用戶希望按照虛擬化的方式使用容器,並得到容器自身輕量級和彈性的特性。

2、容器做為應用發布平臺用以應用持續集成和發布。容器可編排、易於封裝環境參數的特點使容器成為devops的首選底層技術。

3、基於容器構建企業級PaaS。隨著對容器理解的加深,更多的軟件產品公司開始基於容器構建通用和行業PaaS產品,紅帽的openshift就是非常典型基於容器的通用PaaS產品;在金融行業不少銀行也開始建設基於容器的分布式架構。

——博雲創始人花磊

經過一年多的市場培育,以 Docker 為代表的容器雲(CaaS)已開始逐漸在企業中落地,它所帶來的輕量級容器虛擬化、DevOps、CI/CD、微服務、開發測試等能最大化釋放企業的生產力,圍繞Docker的生態圈,例如以Google為首的 Kubernetes 容器集群編排系統也逐步被企業級市場所接受。

以應用為中心的容器雲平臺將會對現有的雲計算市場格局帶來革命性的變化,CaaS不僅涵蓋了 IaaS 和PaaS,未來 SaaS 應用也將逐步容器化,這大大提高了SaaS 交付部署的能力,從而進一步促進容器雲的快速發展。

——時速雲創始人黃啟功

關於容器Docker的趨勢和影響,我認為:

1、大家都會用:幾乎所有應用部署都將基於Docker容器;

2、大家都會幹:公有雲廠商、Docker廠商、應用廠商、開發工具都能輕松提供和集成容器技術;

3、填坑不用怕:容器技術(Docker)會迅速成熟和普及,幹的廠商多了,坑很快就填平了;

4、小心被人填:容器技術(Docker)會重構很多領域,比如抹平傳統應用和SaaS的技術差距,而國內Docker廠商,也可能最早被IaaS廠商“填埋”。

——起步科技創始人馬科

容器技術並不是一項新興技術, Docker作為面市三年的開源技術,迅速成長為容器中的主流代表,並在雲原生應用、DevOps和微服務等方面都帶來了巨大變革。

在2016的DockerCon上,我們看到強大的Docker生態鏈,從傳統IT廠商到雲計算廠商,都已參與到Docker生態中來。基於容器的企業級實踐將成為近兩年容器行業發展中的重中之重,並極大推動容器在企業級生產環境中的應用成熟度。

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