概览

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，有助于声明式配置和自动化。它拥有庞大且快速发展的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具都广泛可用。

本页是 Kubernetes 的概览。

Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为舵手或领航员。K8s 缩写是因为“K”和“s”之间有八个字母。Google 于 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 结合了 Google 超过 15 年运行大规模生产工作负载的经验以及来自社区的优秀思想和实践。

你为什么需要 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，需要启动另一个容器。如果这种行为由一个系统来处理，岂不是更容易？

这就是 Kubernetes 来救援的方式！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缩容和故障转移，提供部署模式等等。例如：Kubernetes 可以轻松管理你的系统的金丝雀部署。

Kubernetes 提供以下功能：

  • 服务发现与负载均衡 Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址暴露容器。如果访问某个容器的流量很高，Kubernetes 能够对网络流量进行负载均衡和分发，从而使部署保持稳定。
  • 存储编排 Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，如本地存储、公共云提供商等。
  • 自动化部署与回滚 你可以使用 Kubernetes 描述你部署的容器的期望状态，Kubernetes 可以以受控的速率将实际状态更改为期望状态。例如，你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新的容器，移除现有容器，并将它们的所有资源适配到新的容器。
  • 自动装箱 你向 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 可以将容器适配到你的节点上，以最大化地利用你的资源。
  • 自我修复 Kubernetes 会重启失败的容器，替换容器，杀掉不响应你用户定义的健康检查的容器，并且在它们准备好服务之前不会将它们广播给客户端。
  • Secret 与配置管理 Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth Token 和 SSH 密钥。你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新 Secret 和应用程序配置，并且不会在你的堆栈配置中暴露 Secret。
  • 批量执行 除了 Service 之外，如果需要，Kubernetes 可以管理你的批处理和 CI 工作负载，并替换失败的容器。
  • 水平扩缩 使用一个简单的命令、一个 UI 或者根据 CPU 使用率自动地扩缩应用程序。
  • IPv4/IPv6 双协议栈 为 Pod 和 Service 分配 IPv4 和 IPv6 地址
  • 可扩展性设计 无需更改上游源代码即可向你的 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 运行在容器级别而非硬件级别，它提供了一些 PaaS 产品常见的通用功能，例如部署、扩缩容、负载均衡，并允许用户集成他们的日志、监控和告警解决方案。然而，Kubernetes 不是一个单一的整体，这些默认解决方案是可选和可插拔的。Kubernetes 提供了构建开发者平台的基石，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 旨在支持极其多样的各种工作负载，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，那么它应该在 Kubernetes 上运行得很好。
  • 不部署源代码，也不构建你的应用程序。持续集成、交付和部署 (CI/CD) 工作流程由组织文化、偏好以及技术要求决定。
  • 不提供应用程序级别的服务，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，也不将集群存储系统（例如，Ceph）作为内置服务提供。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、监控或告警解决方案。它提供了一些概念验证性质的集成以及收集和导出指标的机制。
  • 不提供也不强制使用配置语言/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，它消除了编排的需求。编排的技术定义是执行一个预定义的工作流：先做 A，然后 B，然后 C。相比之下，Kubernetes 包含了一组独立、可组合的控制进程，它们不断地将当前状态驱动到所提供的期望状态。你如何从 A 到 C 并不重要。也不需要集中式控制。这使得系统更易于使用，并且更强大、更健壮、更具弹性、更易于扩展。

Kubernetes 的历史背景

让我们回顾过去，看看为什么 Kubernetes 如此有用。

Deployment evolution

传统部署时代

早些时候，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，这导致了资源分配问题。例如，如果多个应用程序在同一台物理服务器上运行，可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，结果其他应用程序性能会下降。解决办法是在不同的物理服务器上运行每个应用程序。但这无法扩展，因为资源利用率低，而且组织维护大量物理服务器成本很高。

虚拟化部署时代

作为解决方案，引入了虚拟化。它允许你在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机 (VM)。虚拟化可以隔离 VM 之间的应用程序，并提供一定程度的安全性，因为一个应用程序的信息无法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的资源，并且由于可以轻松添加或更新应用程序，从而实现更好的可扩展性，降低了硬件成本等等。通过虚拟化，你可以将一组物理资源呈现为一个由一次性虚拟机组成的集群。

每个虚拟机都是一台完整的机器，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自身的操作系统。

容器部署时代

容器类似于虚拟机，但它们的隔离特性较为宽松，可以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，因此可以在不同的云和操作系统发行版之间移植。

容器之所以流行起来，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 VM 镜像相比，创建容器镜像更容易、效率更高。
  • 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。
  • 开发与运维职责分离：在构建/发布时而不是部署时创建应用程序容器镜像，从而将应用程序与基础设施解耦。
  • 可观测性：不仅提供 OS 级别的信息和指标，还提供应用程序健康状况和其他信号。
  • 开发、测试和生产环境一致性：在笔记本电脑上运行与在云中运行相同。
  • 云和 OS 发行版可移植性：可以在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地环境、主要公共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 OS 提升到使用逻辑资源在 OS 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、独立的块，可以动态地部署和管理——而不是在大型单用途机器上运行的单体堆栈。
  • 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。

接下来

最后修改时间：2024 年 9 月 11 日下午 3:17 PST：删除了重复的段落 (7e71096044)