概述

Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,它促进声明式配置和自动化。它有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 服务、支持和工具广泛可用。

本页概述了 Kubernetes。

Kubernetes 这个名字起源于希腊语,意思是舵手或飞行员。K8s 作为缩写是计算 “K” 和 “s” 之间的八个字母的结果。Google 于 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 将 Google 超过 15 年的经验 与社区中最佳的理念和实践相结合,在大规模运行生产工作负载方面。

为什么需要 Kubernetes 以及它可以做什么

容器是捆绑和运行应用程序的好方法。在生产环境中,您需要管理运行应用程序的容器,并确保没有停机时间。例如,如果一个容器关闭,则需要启动另一个容器。如果此行为由系统处理,会不会更容易?

这就是 Kubernetes 发挥作用的地方!Kubernetes 为您提供了一个弹性地运行分布式系统的框架。它负责您的应用程序的扩展和故障转移,提供部署模式等等。例如:Kubernetes 可以轻松地为您的系统管理金丝雀部署。

Kubernetes 为您提供

  • 服务发现和负载均衡 Kubernetes 可以使用 DNS 名称或其自己的 IP 地址暴露容器。如果容器的流量很高,Kubernetes 可以进行负载均衡并分配网络流量,以使部署稳定。
  • 存储编排 Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等等。
  • 自动发布和回滚 您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态,并且它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如,您可以自动化 Kubernetes 为您的部署创建新容器、删除现有容器并将所有资源采用到新容器。
  • 自动装箱 您为 Kubernetes 提供一个节点集群,它可以使用这些节点运行容器化任务。您告诉 Kubernetes 每个容器需要多少 CPU 和内存 (RAM)。Kubernetes 可以将容器安装到您的节点上,以充分利用您的资源。
  • 自我修复 Kubernetes 会重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器,并且在它们准备好服务之前不会向客户端通告它们。
  • 密钥和配置管理 Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 SSH 密钥。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,并且不会在堆栈配置中暴露密钥。
  • 批量执行 除了服务之外,Kubernetes 还可以管理您的批处理和 CI 工作负载,并在需要时替换失败的容器。
  • 水平扩展 通过简单的命令、UI 或根据 CPU 使用率自动向上和向下扩展您的应用程序。
  • IPv4/IPv6 双栈 将 IPv4 和 IPv6 地址分配给 Pod 和服务
  • 专为可扩展性而设计 在不更改上游源代码的情况下向 Kubernetes 集群添加功能。

Kubernetes 不是什么

Kubernetes 不是一个传统的、包罗万象的 PaaS(平台即服务)系统。由于 Kubernetes 在容器级别而不是在硬件级别运行,它提供了一些 PaaS 产品通用的功能,例如部署、扩展、负载均衡,并让用户集成他们的日志记录、监视和警报解决方案。但是,Kubernetes 不是单片的,这些默认解决方案是可选的和可插拔的。Kubernetes 为构建开发人员平台提供了构建块,但在重要的地方保留了用户的选择和灵活性。

Kubernetes

  • 不限制支持的应用程序类型。Kubernetes 旨在支持极其多样化的工作负载,包括无状态、有状态和数据处理工作负载。如果应用程序可以在容器中运行,它应该可以在 Kubernetes 上运行良好。
  • 不部署源代码,也不构建您的应用程序。持续集成、交付和部署 (CI/CD) 工作流由组织文化和偏好以及技术要求决定。
  • 不提供应用程序级服务,例如中间件(例如,消息总线)、数据处理框架(例如,Spark)、数据库(例如,MySQL)、缓存或集群存储系统(例如,Ceph)作为内置服务。此类组件可以在 Kubernetes 上运行,和/或可以通过可移植机制(例如 Open Service Broker)由在 Kubernetes 上运行的应用程序访问。
  • 不规定日志记录、监视或警报解决方案。它提供一些集成作为概念证明,以及收集和导出指标的机制。
  • 不提供或强制使用配置语言/系统(例如,Jsonnet)。它提供了一个声明性 API,可以被任意形式的声明性规范所针对。
  • 不提供或采用任何全面的机器配置、维护、管理或自我修复系统。
  • 此外,Kubernetes 不仅仅是一个编排系统。事实上,它消除了编排的需要。编排的技术定义是执行定义的工作流:首先执行 A,然后执行 B,然后执行 C。相比之下,Kubernetes 包含一组独立的、可组合的控制过程,这些过程不断地将当前状态推向提供的所需状态。从 A 到 C 如何实现并不重要。也不需要集中控制。这使得系统更易于使用,更强大、更可靠、更具弹性和可扩展性。

Kubernetes 的历史背景

让我们回顾一下历史,看看为什么 Kubernetes 如此有用。

Deployment evolution

传统部署时代

早期,组织在物理服务器上运行应用程序。没有办法为物理服务器中的应用程序定义资源边界,这导致了资源分配问题。例如,如果多个应用程序在物理服务器上运行,则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况,因此,其他应用程序的性能会下降。此问题的解决方案是在不同的物理服务器上运行每个应用程序。但是,由于资源未得到充分利用,并且组织维护许多物理服务器的成本很高,因此这无法扩展。

虚拟化部署时代

作为解决方案,引入了虚拟化。它允许您在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机 (VM)。虚拟化允许应用程序在虚拟机之间隔离,并提供一定程度的安全性,因为一个应用程序的信息不能被另一个应用程序自由访问。

虚拟化允许更好地利用物理服务器中的资源,并允许更好的可扩展性,因为可以轻松添加或更新应用程序,降低硬件成本等等。通过虚拟化,您可以将一组物理资源呈现为一组可丢弃的虚拟机。

每个虚拟机都是一个完整的机器,运行所有组件,包括其自己的操作系统,在虚拟化硬件之上。

容器部署时代

容器类似于虚拟机(VM),但它们的隔离属性较为宽松,以便在应用程序之间共享操作系统(OS)。因此,容器被认为是轻量级的。与虚拟机类似,容器拥有自己的文件系统、CPU份额、内存、进程空间等。由于它们与底层基础设施解耦,因此可以在云和操作系统发行版之间移植。

容器之所以变得流行,是因为它们提供了额外的优势,例如:

  • 敏捷的应用程序创建和部署:与虚拟机镜像的使用相比,容器镜像的创建更加容易和高效。
  • 持续开发、集成和部署:通过快速高效的回滚(由于镜像的不可变性),提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
  • 开发和运维关注点分离:在构建/发布时创建应用程序容器镜像,而不是在部署时,从而将应用程序与基础设施解耦。
  • 可观测性:不仅显示操作系统级别的信息和指标,还显示应用程序运行状况和其他信号。
  • 开发、测试和生产环境的一致性:在笔记本电脑上的运行方式与在云中的运行方式相同。
  • 云和操作系统发行版的可移植性:可以在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、主要公共云以及其他任何地方运行。
  • 以应用程序为中心的管理:将抽象级别从在虚拟硬件上运行操作系统提高到使用逻辑资源在操作系统上运行应用程序。
  • 松散耦合、分布式、弹性、自由的微服务:应用程序被分解成更小、独立的片段,可以动态部署和管理,而不是运行在单一大型专用机器上的单体堆栈。
  • 资源隔离:可预测的应用程序性能。
  • 资源利用率:高效率和高密度。

下一步

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