云原生新选择：Sealos 介绍与使用场景 – wiki基地

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云原生新选择：深入解析 Sealos 及其核心使用场景

引言：云原生时代的挑战与机遇

在当今快速发展的数字化浪潮中，云原生技术已经成为构建、部署和管理现代应用程序的主流范式。以 Kubernetes 为核心的容器编排系统，极大地提高了应用的灵活性、可伸缩性和弹性。然而，拥抱云原生并非坦途。从复杂的 Kubernetes 集群安装、配置，到应用程序及其依赖的打包与分发，再到离线环境、边缘计算、多云异构等特殊场景下的部署与管理，云原生之路充满了挑战。

传统的云原生工具链，如 kubeadm、kops、RKE 等，主要聚焦于 Kubernetes 集群本身的安装与管理。而应用部署则依赖 Helm、Operator 或自定义脚本。这种分离的模式，虽然灵活，但在面对需要将 整个分布式系统（包括 Kubernetes 运行时、操作系统依赖以及上层应用）作为一个整体进行打包、分发和管理时，显得力不从心。尤其是在需要在多个不同环境（开发、测试、生产、离线、边缘）中快速、一致地复制同一套环境时，现有工具的组合往往意味着繁琐的手动操作或复杂的自动化脚本。

正是在这样的背景下，Sealos 应运而生。它不仅仅是一个 Kubernetes 安装工具，更是一个以 Kubernetes 为核心的云操作系统发行版，一个将 集群和应用 打包成 一个整体镜像 并进行管理的全新工具。Sealos 提出并实现了 “集群镜像“（Cluster Image）的概念，通过类似 Docker 的 Dockerfile (Kubefile) 来定义集群及其上层应用，并像管理容器镜像一样管理整个集群环境。这为云原生带来了全新的视角和可能性，使其成为解决特定场景下复杂部署与管理问题的“新选择”。

本文将深入探讨 Sealos 的核心理念、架构、关键特性，并通过丰富的实际使用场景，详细阐述为何 Sealos 能够成为云原生领域的一个引人注目的新选项。

第一部分：什么是 Sealos？核心理念与定位

Sealos 是一个开源项目，其核心目标是简化云原生应用程序的部署和管理，尤其是在复杂或受限的环境下。它将 整个 Kubernetes 集群 及其上运行的 所有应用、配置和依赖 打包成一个被称为 “集群镜像” 的独立单元。这个单元可以像 Docker 镜像一样被构建、分发和运行。

Sealos 的核心理念可以概括为：

  1. Kubernetes 是云操作系统内核： 将 Kubernetes 视为分布式系统的基础层，提供统一的资源管理和调度能力。
  2. 一切皆可打包进镜像： 不仅包括 Kubernetes 运行时本身（kubelet, kube-proxy, CNI, CRI 等），还包括操作系统级别的依赖、自定义配置，以及部署在其上的各种分布式应用（数据库、消息队列、监控系统、业务应用等）。
  3. 像管理容器一样管理集群： 提供类似于 docker build, docker run, docker push, docker pull 的命令，但作用对象是整个集群镜像。通过一个简单的命令 (sealos run)，即可启动一个完整的、预配置好的 Kubernetes 集群，并在其上部署好所有预期的应用。

Sealos 的定位：

Sealos 定位为一个 “以 Kubernetes 为核心的云操作系统发行版“。它模糊了基础设施（Kubernetes）和应用之间的界限，将它们视为一个统一的、可移植的实体。它不是要取代 Kubernetes 本身，而是提供了一种全新的方式来 构建、分发、安装和管理 整个云原生应用栈。

与传统的 Kubernetes 安装工具（如 kubeadm）相比，Sealos 的关注点更广。kubeadm 主要关注如何引导一个标准的 Kubernetes 集群，后续的应用部署和配置管理需要额外工具。Sealos 则将 Kubernetes 及其上的应用视为一个整体，通过镜像的方式进行端到端管理。

与应用打包工具（如 Helm）相比，Helm 假设你已经拥有一个运行中的 Kubernetes 集群，它负责将应用部署到这个集群上。Sealos 则负责提供一个 包含特定 Kubernetes 版本和特定应用集合 的完整环境，你可以直接运行这个环境。

因此，Sealos 是对现有云原生工具链的一种有力补充，特别适用于那些需要高度一致性、可移植性，或者在离线、边缘等复杂环境下进行大规模部署的场景。

第二部分：Sealos 如何工作？核心概念与架构

理解 Sealos 的工作原理，需要掌握几个核心概念：

  1. 集群镜像 (Cluster Image):
    这是 Sealos 的核心概念。一个集群镜像是一个包含运行一个完整 Kubernetes 集群所需的所有组件以及部署在其上的特定应用程序的打包文件。它通常由多层组成，类似于 Docker 镜像。

    • Rootfs 层: 通常包含操作系统基础、Kubernetes 离线安装包、容器运行时（CRI）、网络插件（CNI）、存储驱动等基础设施组件。
    • 应用层: 在 Rootfs 之上，可以包含各种应用程序的安装包、Helm Chart、Kubernetes YAML 配置、Operator 以及相关的初始化脚本等。你可以将 MySQL、Redis、Kafka、Prometheus 等复杂的分布式应用打包到这些层中。
    • 配置层: 可以包含集群或应用的自定义配置文件、证书等。

    集群镜像的设计理念是模块化和可重用。不同的项目或团队可以基于同一个 Rootfs 层构建不同的应用层镜像，从而实现环境的一致性。

  2. Kubefile:
    类似于 Docker 的 Dockerfile，Kubefile 是用于定义如何构建集群镜像的文本文件。它使用一系列指令来描述构建步骤，例如：

    • FROM: 指定基础镜像（通常是 Rootfs 镜像）。
    • COPY: 将本地文件或目录复制到镜像中（例如 Kubernetes 离线包、应用 Chart）。
    • RUN: 在构建过程中执行命令（例如解压安装包、加载镜像、修改配置）。
    • CMD: 指定集群启动后需要执行的默认命令（例如部署应用）。
    • ARG: 定义构建时可以传递的参数。
    • LABEL: 添加元数据。

    通过 Kubefile，用户可以声明式地定义一个完整的集群环境及其上的应用，使得构建过程可重复且透明。

  3. Sealos CLI:
    Sealos 提供了一个强大的命令行工具，用于与集群镜像进行交互。主要命令包括：

    • sealos build: 根据 Kubefile 构建集群镜像。
    • sealos images: 列出本地的集群镜像。
    • sealos save: 将集群镜像保存到文件。
    • sealos load: 从文件加载集群镜像。
    • sealos push: 将集群镜像推送到镜像仓库。
    • sealos pull: 从镜像仓库拉取集群镜像。
    • sealos run: 这是最核心的命令。 它根据指定的集群镜像，在目标服务器节点上自动完成操作系统的初始化、Kubernetes 的安装与配置、应用的部署与启动等所有步骤，最终得到一个完全可用的集群环境。这个命令是幂等的，可以反复执行。
    • sealos login/logout: 登录/退出镜像仓库。
    • sealos add: 向现有集群添加节点。
    • sealos delete: 从现有集群删除节点。
    • sealos reset: 销毁一个 Sealos 部署的集群。

  4. Cloud Kernel (云内核):
    Sealos 的底层实现依赖其“云内核”，这是一系列自动化脚本和逻辑，负责在 sealos run 命令执行时，协调各个节点的初始化、软件安装、集群配置、应用部署等复杂流程。云内核能够智能处理依赖关系、网络配置、证书生成等任务，并具备一定的容错和幂等性能力，确保部署过程的稳定性和可靠性。

工作流程概览：

  1. 定义环境: 使用 Kubefile 声明式地定义所需的 Kubernetes 版本、操作系统依赖、网络插件、存储插件以及需要部署的应用（Helm Charts, YAMLs 等）。
  2. 构建镜像: 使用 sealos build 命令，Sealos 会读取 Kubefile，从指定的基础镜像开始，按照指令一步步构建出目标集群镜像。这个过程可能包括下载安装包、加载容器镜像、执行配置脚本等。
  3. 分发镜像: 使用 sealos save 将镜像打包成文件，或者使用 sealos push 将镜像推送到远程镜像仓库。
  4. 运行/部署集群: 在目标服务器上，使用 sealos load 加载镜像文件（如果离线），或者确保能从仓库拉取镜像。然后，只需执行 sealos run <image-name> --nodes <node-ips>... 命令。Sealos 会自动连接到指定节点，完成所有必要的安装和配置步骤，最终交付一个包含 Kubernetes 和所有预定应用的可用集群。
  5. 管理集群: 使用 sealos add, sealos delete, sealos reset 命令对 Sealos 部署的集群进行节点管理和销毁。未来的版本也将支持集群的升级和回滚。

第三部分：如何使用 Sealos？基本操作示例

本节通过一个简单的例子，演示如何使用 Sealos 构建一个包含 Nginx 应用的 Kubernetes 集群镜像，并在服务器上运行它。

前提条件:

  • 准备几台服务器（物理机或虚拟机），配置互相可以通过 SSH 免密登录。
  • 在其中一台服务器上安装 Sealos CLI。
  • 确保服务器满足 Kubernetes 的基本要求（如操作系统兼容性、资源、网络连接）。

步骤 1：安装 Sealos CLI

在用于构建镜像或执行 sealos run 命令的机器上执行：

bash
curl -sfL https://sealos.run/install.sh | sh

这会将 sealos 命令安装到你的系统中。

步骤 2：创建一个 Kubefile

创建一个名为 Kubefile 的文件，内容如下：

“`dockerfile

Kubefile

使用官方提供的 Kubernetes v1.24.0 基础镜像 (包含 OS, K8s, CRI, CNI 等)

FROM sealos.cn/kubernetes:v1.24.0

将 Nginx 应用的部署文件复制到镜像中

假设你有一个 nginx.yaml 文件，定义了 Deployment 和 Service

COPY nginx.yaml .

在集群启动后执行的命令，用于部署 Nginx 应用

这里使用 kubectl apply 部署之前复制进来的 nginx.yaml

CMD kubectl apply -f nginx.yaml
“`

创建一个简单的 nginx.yaml 文件：

“`yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
spec:
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
– name: nginx
image: nginx:latest
ports:
– containerPort: 80

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx-service
spec:
selector:
app: nginx
ports:
– protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
type: NodePort # 方便测试，生产环境可能用 LoadBalancer 或 Ingress
“`

将 Kubefile 和 nginx.yaml 放在同一个目录下。

步骤 3：构建集群镜像

在包含 Kubefile 和 nginx.yaml 的目录下执行：

bash
sealos build -t my-nginx-cluster:v1.0 .

这个命令会读取当前目录下的 Kubefile，并构建一个名为 my-nginx-cluster，标签为 v1.0 的集群镜像。Sealos 会拉取基础镜像，然后执行 COPY 指令将 nginx.yaml 放入镜像中。构建完成后，你可以通过 sealos images 查看本地镜像列表。

步骤 4：运行集群

准备好几台服务器的 IP 地址（例如：192.168.10.101, 192.168.10.102, 192.168.10.103）。确保 Sealos CLI 所在的机器可以通过 SSH 免密连接到这些节点。然后执行：

bash
sealos run my-nginx-cluster:v1.0 \
--nodes 192.168.10.101,192.168.10.102,192.168.10.103 \
--user root --passwd your_password # 或者使用 --key-file /path/to/ssh_key

替换 your_password 或 --key-file 为实际的认证信息。

Sealos 会自动执行以下操作：

  1. 通过 SSH 连接到所有节点。
  2. 检查节点环境，进行必要的系统初始化（如关闭防火墙、Swap 等）。
  3. 将集群镜像分发到所有节点。
  4. 根据镜像内容，在节点上安装 Kubernetes 运行时和依赖。
  5. 初始化和配置 Kubernetes 集群。
  6. 加载集群镜像中的容器镜像（如果需要）。
  7. 执行 Kubefile 中的 CMD 指令，部署 Nginx 应用。

整个过程可能需要几分钟到十几分钟，具体取决于网络和机器性能。完成后，Sealos 会输出集群的状态信息，包括 kubeconfig 文件的位置。

步骤 5：验证 Nginx 应用

在 Sealos CLI 所在的机器上，配置 kubectl 使用生成的 kubeconfig 文件，然后验证 Nginx 应用：

“`bash
export KUBECONFIG=~/.sealos/my-nginx-cluster/admin.conf # 根据 Sealos 输出的路径修改
kubectl get pods -n default -l app=nginx
kubectl get svc -n default nginx-service

根据 Service 的 NodePort 访问 Nginx 应用

“`

步骤 6：清理集群

如果需要销毁集群，只需执行：

bash
sealos reset --nodes 192.168.10.101,192.168.10.102,192.168.10.103 \
--user root --passwd your_password # 或者 --key-file

Sealos 会清理节点上的 Kubernetes 组件和 Sealos 部署的内容。

通过这个简单的例子，可以看出 Sealos 如何将复杂的集群安装和应用部署过程极大地简化为一个 build 和一个 run 命令。这种 “集群即应用，应用即集群” 的整体打包和管理方式，是 Sealos 的核心魅力所在。

第四部分：Sealos 的核心使用场景

Sealos 的独特能力使其在多种云原生场景下表现出色，尤其是在那些对环境一致性、可移植性、离线能力或整体交付有高要求的场景。

  1. 离线/空网环境下的云原生部署:

    • 场景: 在没有互联网访问的私有数据中心、军事、工业现场、涉密机构等环境部署 Kubernetes 集群和复杂的分布式应用。
    • Sealos 如何解决: Sealos 可以将 Kubernetes 离线安装包、容器运行时、CNI/CSI 插件、所有的应用镜像以及应用 Chart/YAML 文件等所有必需资源，一次性全部打包 到一个或几个集群镜像中。构建过程在有网环境完成，然后将镜像文件 (.tar) 通过物理介质拷贝到离线环境。在离线环境，只需 sealos load 加载镜像，然后 sealos run 即可完成部署。整个过程无需任何外部网络连接，极大地简化了离线环境的部署难度，避免了复杂的依赖下载和传输问题。

  2. 边缘计算的集群与应用统一交付:

    • 场景: 在大量的边缘节点（如工厂、门店、车辆、基站）部署小规模的 Kubernetes 集群，并在其上运行特定的边缘应用（数据采集、本地计算、AI 推理等）。边缘环境通常网络不稳定、资源受限、且需要大规模批量部署和管理。
    • Sealos 如何解决: Sealos 可以构建轻量级的集群镜像，包含 K3s/K0s 或裁剪后的 Kubernetes 版本，以及专门的边缘应用。这些小型镜像可以轻松地推送到边缘网关或本地存储。通过自动化脚本调用 sealos run，可以在大量边缘设备上快速、一致地部署相同的集群环境和应用。这种方式简化了边缘站点的现场部署和维护，提高了效率。

  3. 复杂分布式应用的打包与分发:

    • 场景: 一个大型的分布式软件产品，由多个微服务、数据库（MySQL/PostgreSQL）、缓存（Redis）、消息队列（Kafka/RabbitMQ）、监控系统（Prometheus/Grafana）、日志系统（ELK/Loki）等组件构成，全部运行在 Kubernetes 上。客户需要一套简单的、一键式 的安装方案，而不是让他们自己先装 K8s 再用 Helm 一个个部署。
    • Sealos 如何解决: 软件提供商可以使用 Sealos 将整个产品（包括其所需的 Kubernetes 环境）打包成一个或几个集群镜像。这个镜像包含了所有组件的部署清单、配置以及相关的容器镜像。客户收到这个镜像后，只需提供目标服务器列表，执行一个 sealos run 命令，即可将整个复杂的分布式系统部署到位。这极大地降低了软件的交付和部署门槛，提升了客户体验，尤其适合需要离线部署或面向非专业用户的软件产品。

  4. 多云/混合云环境的一致性部署:

    • 场景: 企业需要在不同的公有云（AWS, Azure, GCP）、私有云或本地机房部署相同的应用栈，以实现高可用、灾备或满足合规要求。不同的基础设施环境可能导致部署流程和配置的差异。
    • Sealos 如何解决: Sealos 构建的集群镜像理论上与底层基础设施无关（只要节点满足基本的 OS 和网络要求）。同一个集群镜像可以在 AWS EC2、Azure VM、阿里云 ECS、VMware 虚拟机或物理机上通过 sealos run 启动集群。这确保了在不同环境中部署的是完全相同的云原生环境和应用版本，避免了环境差异带来的兼容性问题和运维复杂性，实现了真正的“一次构建，到处运行”。

  5. 开发/测试环境的快速搭建与复制:

    • 场景: 开发或测试团队需要快速地搭建与生产环境高度一致的 Kubernetes 环境，并在其中部署特定版本的应用进行开发和测试。手动搭建和配置环境耗时且容易出错。
    • Sealos 如何解决: 可以为开发和测试环境构建专门的集群镜像，其中包含特定版本的 Kubernetes、CI/CD 工具链、模拟服务、调试工具以及当前开发中的应用版本。开发人员只需拉取或加载这个镜像，使用 sealos run 在本地虚拟机或测试服务器上快速启动一个隔离的环境。这保证了开发测试环境与生产环境的一致性，减少了“在我机器上可以运行”的问题，提高了开发效率和质量。

  6. 培训与演示环境的提供:

    • 场景: 进行 Kubernetes 或云原生应用的培训、演示时，需要为学员或观众快速提供一个可用的、预配置好的环境。
    • Sealos 如何解决: 将培训或演示所需的 Kubernetes 环境和预装的应用（如各种 Operator、示例应用）打包成一个 Sealos 集群镜像。学员或演示者只需在自己的笔记本电脑（通过虚拟机）或提供的服务器上 sealos run 这个镜像，即可立即获得一个开箱即用的实验环境，无需花费大量时间进行环境搭建。

  7. 集群生命周期管理（初步）:

    • 场景: 对 Sealos 部署的集群进行节点的增加、删除或整体销毁。
    • Sealos 如何解决: sealos add 和 sealos delete 命令提供了方便的节点管理功能。sealos reset 可以彻底清理 Sealos 部署的环境。虽然目前 Sealos 主要聚焦于集群的初始部署和管理，未来的发展方向也包括基于集群镜像的更高级的生命周期管理，如滚动升级、回滚等。

第五部分：Sealos 的优势与价值

总结来说，Sealos 带来的主要优势和价值体现在以下几个方面：

  1. 极致的简化: 将复杂的 Kubernetes 集群安装和应用部署流程，简化为类似 Docker 的 build 和 run 操作，极大地降低了云原生技术的入门和使用门槛。
  2. 高度的可移植性: “集群镜像”的概念使得整个云原生环境可以像文件一样被复制和移动，轻松实现跨环境（离线、边缘、多云、本地）的部署。
  3. 环境的一致性: 通过构建统一的集群镜像，确保在不同地方部署的环境是完全一致的，消除了环境差异带来的问题。
  4. 强大的离线能力: 将所有依赖打包进镜像，完美支持在没有互联网连接的环境下进行部署和管理。
  5. 端到端的应用交付: 不仅仅安装 Kubernetes，更能将复杂的分布式应用与其基础设施一起打包交付，为软件产品提供了一种全新的、简化的部署方式。
  6. 提高效率和可靠性: 自动化的部署流程减少了手动操作的错误，提高了部署的效率和成功率。
  7. 构建云原生生态的可能性: 通过集群镜像仓库和未来的应用市场，Sealos 有潜力构建一个分享和复用云原生环境及应用的生态系统。

第六部分：Sealos Cloud 简介

除了开源的 Sealos CLI 工具，Sealos 团队还提供了 Sealos Cloud 平台。Sealos Cloud 是一个基于 Sealos 理念构建的 SaaS 平台，旨在提供更高级的云原生应用管理服务。它可以看作是一个云原生的应用商店和托管平台，用户可以在 Sealos Cloud 上构建、存储、分享集群镜像，并一键部署到各种基础设施提供商（如公有云、私有云）提供的计算资源上。Sealos Cloud 进一步降低了用户管理底层基础设施和应用部署的复杂度，让用户更专注于应用本身的开发和价值创造。它是 Sealos 开源能力的商业化延伸，为企业级用户提供了更完善的解决方案。

结论

云原生技术的普及深刻地改变了软件的构建和交付方式，但也引入了新的复杂性。Sealos 作为一种以 “集群镜像” 为核心的云操作系统发行版，提供了一种全新的视角和工具来应对这些挑战。它通过将 Kubernetes 和其上的应用程序打包成一个可移植、可管理的单元，极大地简化了在各种复杂环境（尤其是离线、边缘、多云）下云原生应用栈的部署和管理。

Sealos 不仅仅是一个 Kubernetes 安装工具，它更是一种云原生时代的交付物形态——将你的分布式系统整体打包、像应用一样分发。这使得软件厂商可以更简单地交付其基于 Kubernetes 的产品，企业用户可以更方便地在不同环境中复制和管理其云原生基础设施。

对于正在寻求简化云原生部署、需要强大的离线能力、或希望将复杂分布式应用作为整体交付的开发者和企业而言，Sealos 无疑提供了一个值得认真考虑的“新选择”。随着社区的不断发展和功能的完善，Sealos 有潜力成为云原生领域中不可忽视的一股力量，推动云原生技术在更多场景下落地生根。

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