Heroku 的“得”与“失”
作者 | 孙健波（天元） 阿里巴巴技术专家
2011 年，Heroku 的联合创始人 Adam Wiggins 根据针对上百万应用托管和运维的经验，发布了著名的 “十二要素应用宣言（The Twelve-Factor App）”。不知那时候他们有没有想到，这份宣言会在今后数年时间里，成为 SaaS 应用开发的启蒙书。同时也奠定了 Heroku 在 PaaS 领域的地位，成为了云上应用开发规范化的基石。
Heroku 无疑是一家伟大的公司，它关注应用与开发者，“以应用为中心”的理念让我们至今受益。然而在过去这一两年里，我们看到许多 Heroku 的用户开始寻找别的选择。这不禁让我们好奇，站在“云原生”如火如荼的今天回望过去，Heroku 的“得”与“失”究竟在哪里？
“以应用为中心”的先进理念
Heroku 创办于 2007 年，是最早成熟的 PaaS 产品之一。Heroku 也是最早喊出“以应用为中心”，大规模帮助应用上云的产品。正是围绕“以应用为中心”这样先进的理念，使得 Heroku 从一开始便拥有了至今看来都非常诱人的功能：
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用户可以直接从开发语言出发，选择对应的技术栈，通过 heroku create 这样简单的命令，将应用托管到云上。主流的开发语言，均能在 Heroku 中找到对应的选择。从代码的变动自动触发软件的部署交付，清晰的工作流、多样的发布策略，直到后来的很多年都是 DevOps 们梦寐以求的功能；
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用户无需关心应用背后的基础设施是什么，Heroku 负责维护背后的一切。这句看似简单的话背后隐藏了巨大的复杂性，试想下某个软件或系统爆出安全漏洞后给你带来的窘境，又或者你想使用一个数据库服务时却不得不维护一个数据库实例。而在 Heroku， 这一切麻烦你都无需关心；
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高可用与弹性作为附加能力。Heroku 平台托管的服务具备高可用等附加能力，更让人惊喜的是，满足 12-factor 的应用还天然具备了扩缩容的能力，可以很轻松的抗住突发流量，这在当时无异于黑科技般的存在。
正是这样强大的能力，使得 Heroku 成为了 PaaS 领域事实上的标准，无论是后续的 Cloud Foundry 还是 OpenShift，似乎都没有对 Heroku 有实质性的超越。
Heroku 不再物超所值
众所周知，相对于只是提供纯粹计算能力的 IaaS 而言，以服务能力著称、提供众多开箱即用附加功能的 PaaS，价格上素来都是普遍偏贵的。毕竟 PaaS 可以使你专注于业务本身，贵一点自然也无可厚非。更何况 PaaS 通常根据开通附加能力的数量收费，刚开始甚至更便宜，Heroku 亦是如此。
一开始，用户可能感觉只是比自己在 IaaS 上搭建服务贵一点点。当你发现应用可以便捷绑定 Heroku 提供的高可用 PostgresSQL 数据库时，甚至会觉得它贵的物超所值。不过，随着业务逻辑逐渐复杂、部署规模越来越大，需求自然而然就变了。比如为了让用户的数据更安全，你可能需要一个只能私有网络访问的 PostgresSQL 实例，而 Heroku 默认不具备这样的功能，你必须要配置一个 VPC 才能做到，你自然要为这个 VPC 额外付费。这类需求逐渐覆盖了你每一个实例，增加的费用直接变成了增长的单价，成本快速上升。与此同时，IaaS 厂商的能力也正在爆炸式的增长。今天，几乎所有的云服务商都开始提供数据库服务，并且这些数据库实例的 VPC 通常是免费的。
另一方面，Heroku 从 13 年前诞生至今，一直是闭源的商业平台，关于 Heroku 的一切你都只能在其本身的平台上玩。这无疑给新人学习、上手造成了很高的门槛，甚至许多人因此不愿意体验该产品。这也导致周边生态的配套工具相当匮乏，只要官方不提供的能力，用户就得自己开发。然而无论是招聘 Heroku 熟练工，还是从零开始培养，这无疑都带来了不小的人力成本。
反观如今的云原生社区，任何人都可以通过几条简单的命令在自己的开发环境中运行 Kubernetes，开发者可以很轻易的体验和学习，积累经验。基础设施主动对接 Kubernetes 生态。周边的各类工具也在不断的繁荣演进。
黑盒化的运行时体验
提到 Heroku，另一个代表性的技术无疑就是 Buildpack。在 Docker 镜像机制出现之前，使用 Buildpack 管理用户应用的运行时构建，使得 PaaS 的运行时最终与语言无关，这无疑是非常聪明的做法。然而十多年过去，Buildpack 的模式早已暴露出许多问题。
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一方面是官方支持的 Buildpack 数量少，限制多，比如运行系统仅支持 Linux 的 Ubuntu 发行版；某些 Ubuntu 安装包在 Buildpack 中没有安装你便无法使用；相对小众的开发语言（如 Elixir）均不支持；又或者是你的应用包含多种语言，使用起来就变得复杂；
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另一方面，你也许能自定义或者找到第三方的 Buildpack 满足需求，但是没有人来保证它的稳定。一旦出了问题，你很难在本地运行 Buildpack 排查问题，而 Heroku 平台的错误信息透出方式并不直接，日志排查更是不便。
2017 年 9 月份，Heroku 最终还是支持了基于 Docker 镜像的运行时部署，然而至今为止依旧有不少限制，其中最大的限制是存储，只能使用 Heroku 的临时存储，这几乎就决定了你不可能自己编写像 etcd、TiDB 这类复杂的有状态应用。
一切的本质，都在于 Heroku 给用户提供的体验是黑盒化的，为用户屏蔽基础设施的同时，也使得用户失去了改造的自由。这也是为什么即便像 Cloudfoundry 这样理念极其类似的 PaaS 平台，即便是开源的，依旧存在同样的弊病。
事实上用户喜欢的是“白盒”，他们希望能够自定义基础设施，可以平行的替换或改造平台的已有功能，而非只能局限在平台提供的能力之上构建。就像我们买了一辆车，在雨雪的极端天气下，我们希望可以换雪地胎，而不是只能加装防滑链。
Kubernetes 的出现
而 Kubernetes 正是这样一个白盒化体验，它从未尝试去屏蔽基础设施，而是作为一个标准化接入层，把基础设施层的能力通过声明式 API 暴露出来，将选择权留给了用户。正是在这样一个开放世界里，复杂有状态应用的管理也终于得以在云上落地了。另一方面， Kubernetes 并不是 PaaS。相比于 Heroku 官方提供了将近两百个 add-ons（插件）） 用于增强包括数据库、监控、日志、缓存、搜索、分析、权限等能力，而 Kubernetes 则强调强可扩展能力，希望用户自己可以通过编写 CRD Operator 新增任意能力。
那么，这两种做法的区别是什么呢？
封闭、限制 vs 开放、自由
众所周知，Heroku 一直是一个“主观”的 PaaS 平台，12-factor 代表了应用必须云原生化的强硬观点，这一点毋庸置疑是正确的，而且非常了不起。但如果观念不能与时俱进，那么“主观”就会变得危险。就比如容器和虚拟机都已经相当普及的今天，Heroku 依旧坚持应用只能运行在 Heroku Dynos 上面。虽然这种统一很大程度上为管理提供了便利，但是这也使得用户丢掉了很多灵活性，更重要的是，运行时的巨大差异，开始让很多用户觉得自己与更广泛的社区“格格不入”。
不过，Heroku 有属于自己的封闭生态，除了上文提到官方维护的 Add-ons 以外，还有方便用户一键部署到 Heroku 平台的 4700 多个 Buttons 应用 和 用于自定义运行时和构建流程的 6300 多个 Buildpacks，这两大功能都允许用户自定义并可以申请注册到官方的应用市场中，数量着实惊人。这样繁荣的社区怎会被人诟病？出于好奇，笔者整体分析了一下这些项目。
下面两张图分别是 Heroku Buildpack 和 Buttons 的项目统计：
我们可以看到，Buildpack 只能在 Heroku 平台使用，所以 star 数量代表了大家对项目的关心，而下载量则代表了用户的使用频度。图中，6000 多个 Buildpack 的 star 数和下载安装量均在 50 以内，而超过 500 个 star 和 500 次下载部署的项目均只有 30 个左右。再来看 Buttons 中的项目，由于这些项目本身还可以部署到 Heroku 以外的其他平台，所以就只看在 Heroku 的部署下载量反映大家的使用频度，而图中超过 500 次部署的 Buttons 项目只有 6 个。原来这一切竟只是表面繁荣。
面对这样一个统计数据，我们很难说 Heroku 的封闭生态是成功的。
Buildpack 本质上是对进程的构建和打包，同样的工作业界几乎都已经统一通过 Dockerfile 构建镜像解决。与 Buildpack 只能在 Heroku 平台上使用的封闭生态不同，Docker 镜像以及 OCI 容器和镜像规范的出现，大大推动了基于容器镜像的应用打包方式走向了全面繁荣。而用于存储镜像的 Docker Registry 也是人人都可以搭建的镜像仓库。从数字上看，仅官方镜像仓库上的镜像数量就超过了 300 万，更有数千镜像下载量超过了 100 万，这才是成功生态应该有的力量。
而在 Kubernetes 生态中帮助应用打包并可以一键部署 CRD Operator 的 Helm Chats 也与 Heroku 的 Buttons 类似。同样， Helm Charts 的托管平台是可以自由搭建的，而 Chart 本身则在任何一个开源或者商业版本的 Kubernetes 上均能运行。虽然没有明确的统计数据，但是像 Helm Hub、Kubeapps Hub、CloudNative App Hub 等 Charts 托管网站里的内容看起来也已经取得了不小的成功。
Heroku 们的未来？
从上述观察来看，Heroku 过去最重要的教训，在于不够开放而错失了原本属于自己的云原生应用生态。而在 Kubernetes 项目成为基础设施主流之后，Heroku 以及它的开源继任者 Cloud Foundry 还是很难走出“被故意忽视”的困境。这个困境的关键并不在于它们是不是基于 K8s 构建的，而是它们能不能带来像 K8s 一样的开放与自由。
可是，另一方面，Kubernetes 本身从始至终都不是一个面向最终用户的体验，也不是最终用户想要的东西。Kubernetes 自身“白盒化”的体验正在为越来越多的业务研发和运维带来“太复杂”的困扰。而这个社区里大量的 CRD Operator 则像一个个烟囱，彼此孤立，不能联动，而且有大量的冗余（比如：Kubernetes 中永无止尽的 Ingress 实现 ）。这一切都说明，纯粹使用 Kubernetes 并非托管云原生应用的“标准答案”。而那些试图“给 K8s 写个界面”的 PaaS 构建者们，似乎又陷入了 Heroku 的困境。这种变化，也让 PaaS 与 Kubernetes 之间的关系越来越复杂和不清晰。
从 Kubernetes 到“以应用为中心”的美好未来之间，全世界的 PaaS 工程师其实都在期待一项全新的技术能够弥补这之间的鸿沟。阿里云原生应用平台团队的做法是，通过为应用“建模”的方式来解决这个问题，这也正是 Open Application Model (OAM) 开源项目得以创建的重要目的。
最后
OAM（Open Application Model）开放应用模型是阿里联合微软针对云原生应用的模型，第一次对“以应用为中心”的基础设施和构建规范进行了完整的阐述。应用管理者只要遵守这个规范，就可以编写出一个自包含、自描述的“应用定义文件”。
OAM 相关内容在 github 上完全开源，同时我们也为 Go 生态编写了 oam-go-sdk 方便快速实现 OAM。
目前，阿里巴巴团队正在上游贡献和维护这套技术，如果大家有什么问题或者反馈，也非常欢迎与我们在上游或者钉钉联系。
参与方式：
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