概览

本页面概述了 Kubernetes。

Kubernetes 是一个可移植的、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，它有利于声明式配置和自动化。它拥有一个庞大且快速发展的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。

Kubernetes 这个名字起源于希腊语，意思是舵手或领航员。K8s 作为缩写，是因为 "K" 和 "s" 之间有八个字母。谷歌在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 结合了谷歌超过 15 年的经验，在大规模运行生产工作负载方面，以及社区中最佳的理念和实践。

回顾过去

让我们回顾一下过去，看看为什么 Kubernetes 如此有用。

传统部署时代：早期，组织在物理服务器上运行应用程序。在物理服务器中无法为应用程序定义资源边界，这会导致资源分配问题。例如，如果多个应用程序运行在同一台物理服务器上，可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，从而导致其他应用程序性能下降。解决这个问题的方法是在不同的物理服务器上运行每个应用程序。但这并不能很好地扩展，因为资源未被充分利用，而且组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代：作为解决方案，虚拟化技术应运而生。它允许你在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机 (VM)。虚拟化允许在虚拟机之间隔离应用程序，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随意访问。

虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源，并提高可扩展性，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，你可以将一组物理资源呈现为一个可任意使用的虚拟机集群。

每个虚拟机都是一台完整的机器，在其运行的所有组件，包括它自己的操作系统，都运行在虚拟化硬件之上。

容器部署时代：容器类似于虚拟机，但它们放宽了隔离属性，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、内存、进程空间等资源份额。由于它们与底层基础设施分离，因此可以在云和操作系统发行版之间移植。

容器之所以流行，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：与使用虚拟机镜像相比，创建容器镜像更加容易和高效。
• 持续开发、集成和部署：提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署，并可快速高效地回滚（由于镜像的不可变性）。
• 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，而不是在部署时创建，从而将应用程序与基础设施分离。
• 可观察性：不仅可以显示操作系统级别的信息和指标，还可以显示应用程序健康状况和其他信号。
• 开发、测试和生产环境的一致性：在笔记本电脑上和在云中运行的方式相同。
• 云和操作系统发行版的可移植性：可以在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、主要的公有云以及任何其他地方运行。
• 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升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、独立的部分，可以动态部署和管理，而不是运行在一个大型单一用途机器上的单体堆栈。
• 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。

为什么你需要 Kubernetes 以及它能做什么

容器是打包和运行应用程序的好方法。在生产环境中，你需要管理运行应用程序的容器，并确保没有停机时间。例如，如果一个容器宕机，另一个容器需要启动。如果这种行为由系统处理，会不会更容易些？

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

Kubernetes 为你提供

• 服务发现和负载均衡 Kubernetes 可以使用 DNS 名称或使用自己的 IP 地址公开容器。如果到容器的流量很高，Kubernetes 能够负载均衡和分配网络流量，以便部署保持稳定。
• 存储编排 Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公有云提供商等等。
• 自动滚动更新和回滚 你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的期望状态，它可以以受控的速率将实际状态更改为期望状态。例如，你可以将 Kubernetes 自动化，为你的部署创建新容器，删除现有容器，并将它们的所有资源用于新容器。
• 自动分箱 你为 Kubernetes 提供一个节点集群，它可以使用这些节点来运行容器化任务。你告诉 Kubernetes 每个容器需要多少 CPU 和内存 (RAM)。Kubernetes 可以将容器放入你的节点，以充分利用你的资源。
• 自愈 Kubernetes 会重新启动失败的容器，替换容器，终止不响应用户定义的健康检查的容器，并且在容器准备好服务之前不会将它们公布给客户端。
• 密钥和配置管理 Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 SSH 密钥。你可以部署和更新密钥和应用程序配置，而无需重建容器镜像，也无需在堆栈配置中公开密钥。
• 批处理执行 除了服务之外，Kubernetes 还可以管理你的批处理和 CI 工作负载，并在需要时替换失败的容器。
• 水平扩展 使用简单的命令、UI 或根据 CPU 使用情况自动扩展或缩减应用程序。
• IPv4/IPv6 双栈 为 Pod 和服务分配 IPv4 和 IPv6 地址
• 可扩展性设计 无需更改上游源代码即可为 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 在容器级别而不是硬件级别运行，因此它提供了一些 PaaS 产品常见的功能，例如部署、扩展、负载均衡，并允许用户集成他们的日志记录、监控和警报解决方案。但是，Kubernetes 并不是单一的，这些默认解决方案是可选的和可插拔的。Kubernetes 为构建开发者平台提供了构建块，但在重要的地方保留了用户的选择和灵活性。

Kubernetes

• 不限制所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。如果一个应用程序可以在容器中运行，那么它应该可以在 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) 工作流程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，也不提供集群存储系统（例如，Ceph）作为内置服务。这些组件可以在 Kubernetes 上运行，和/或可以通过可移植机制（例如 Open Service Broker）由 Kubernetes 上运行的应用程序访问。
• 不规定日志记录、监控或警报解决方案。它提供了一些作为概念证明的集成，以及收集和导出指标的机制。
• 不提供也不强制使用任何配置语言/系统（例如，Jsonnet）。它提供了一个声明式 API，可以被任意形式的声明式规范所使用。
• 不提供也不采用任何全面的机器配置、维护、管理或自愈系统。
• 此外，Kubernetes 不仅仅是一个编排系统。事实上，它消除了对编排的需求。编排的技术定义是执行定义的工作流程：先做 A，然后是 B，然后是 C。相比之下，Kubernetes 包括一组独立的、可组合的控制进程，这些进程不断地将当前状态驱动到提供的期望状态。你不应该关心如何从 A 到 C。也不需要集中控制。这导致系统更容易使用，并且更强大、健壮、有弹性和可扩展。

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