概述

Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化工作负载和服务，方便声明式配置和自动化。它拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 服务、支持和工具随处可见。

此页面是 Kubernetes 的概览。

Kubernetes 这个名字来源于希腊语，意为舵手或领航员。K8s 是一个缩写，通过计算“K”和“s”之间的八个字母而来。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 结合了 Google 超过 15 年大规模运行生产工作负载的经验以及社区中最佳的理念和实践。

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，需要启动另一个容器。如果这种行为由一个系统来处理，会不会更容易呢？

这就是 Kubernetes 来救援的原因！Kubernetes 为你提供了一个框架，以弹性方式运行分布式系统。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 可以轻松管理你系统的金丝雀部署。

Kubernetes 为你提供

  • 服务发现和负载均衡 Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址暴露容器。如果容器的流量很高，Kubernetes 能够进行负载均衡并分配网络流量，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，例如本地存储、公共云提供商等。
  • 自动化部署和回滚 你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态，它可以在受控速率下将实际状态更改为所需状态。例如，你可以自动化 Kubernetes 为你的部署创建新容器，移除现有容器并将所有资源分配给新容器。
  • 自动装箱 你为 Kubernetes 提供一个节点集群，它可以用来运行容器化任务。你告诉 Kubernetes 每个容器需要多少 CPU 和内存 (RAM)。Kubernetes 可以将容器部署到你的节点上，以最大化利用你的资源。
  • 自我修复 Kubernetes 会重启失败的容器，替换容器，终止不响应你用户定义健康检查的容器，并且在它们准备好提供服务之前不会将其宣传给客户端。
  • Secret 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。
  • 批处理执行 除了服务，Kubernetes 还可以管理你的批处理和 CI 工作负载，如果需要，可以替换失败的容器。
  • 水平扩展 通过简单的命令、UI 或根据 CPU 使用率自动扩展你的应用程序。
  • IPv4/IPv6 双栈 为 Pod 和 Service 分配 IPv4 和 IPv6 地址
  • 可扩展性设计 在不更改上游源代码的情况下为你的 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 运行在容器级别而不是硬件级别，它提供了一些 PaaS 产品常见的通用功能，例如部署、扩展、负载均衡，并允许用户集成其日志、监控和警报解决方案。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 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，它应该在 Kubernetes 上运行良好。
  • 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。
  • 不强制使用日志、监控或警报解决方案。它提供了一些集成作为概念验证，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，可以由任意形式的声明式规范作为目标。
  • 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，它消除了对编排的需求。编排的技术定义是执行一个定义的工作流：首先做 A，然后做 B，然后做 C。相反，Kubernetes 包含一组独立的、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。也不需要集中控制。这使得系统更易于使用，更强大，更健壮，更具弹性和可扩展性。

Kubernetes 的历史背景

让我们回到过去，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。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，结果导致其他应用程序性能下降。解决这个问题的方法是将每个应用程序运行在不同的物理服务器上。但这无法扩展，因为资源利用率低下，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，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，因为应用程序可以轻松添加或更新，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次性虚拟机集群。

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，包括自己的操作系统。

容器部署时代

容器类似于虚拟机，但它们的隔离属性较宽松，可以共享操作系统 (OS) 之间的应用程序。因此，容器被认为是轻量级的。类似于虚拟机，容器有自己的文件系统、CPU 份额、内存、进程空间等等。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 VM 镜像相比，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：不仅能显示操作系统级别的信息和指标，还能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：在笔记本电脑上运行与在云中运行相同。
  • 云和操作系统发行版的可移植性：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、独立的片段，可以动态部署和管理——而不是运行在一台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。

下一步

最后修改时间：2024 年 9 月 11 日下午 3:17 PST：删除重复段落 (7e71096044)