Kubernetes 第一章 基础知识

时间:2021-12-31 05:56:08

Kubernetes 第一章 基础知识

Kubernetes是一个开源容器编排引擎,用于自动化容器化应用程序的部署,扩展和管理。开源项目由Cloud Native Computing Foundation(CNCF托管

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,有助于声明性配置和自动化。它拥有庞大,快速发展的生态系统。Kubernetes服务,具有广泛的工具和支持可用。

 

发展历程

Kubernetes 第一章 基础知识

 

传统部署时代: 早期,组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界,这会导致资源分配问题。例如,如果在物理服务器上运行多个应用程序,则可能存在一个应用程序占用大部分资源的情况,因此其他应用程序将表现不佳。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,这并没有扩展,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VM之间隔离,并提供一定程度的安全性,因为另一个应用程序无法*访问一个应用程序的信息。

虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源,并且可以实现更好的可扩展性,因为可以轻松添加或更新应用程序,降低硬件成本等等。

每个VM都是在虚拟化硬件之上运行所有组件(包括其自己的操作系统)的完整计算机。

容器部署时代:容器类似于VM,但它们具有宽松的隔离属性,可在应用程序之间共享操作系统(OS)。因此,容器被认为是轻质的。与VM类似,容器具有自己的文件系统,CPU,内存,进程空间等。当它们与底层基础架构分离时,它们可以跨云和OS分发进行移植。

容器越来越受欢迎,因为它们有很多好处。下面列出了一些容器优势:

  • 敏捷应用程序创建和部署:与VM映像使用相比,增加了容器映像创建的简便性和效率。
  • 持续开发,集成和部署:通过快速简便的回滚(由于映像不变性)提供可靠且频繁的容器映像构建和部署。
  • Dev和Ops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映像,从而将应用程序与基础架构分离。
  • 可观察性不仅可以显示操作系统级信息和指标,还可以显示应用程序运行状况和其他信号。
  • 开发,测试和生产的环境一致性:在笔记本电脑上运行与在云中运行相同。
  • 云和操作系统分发可移植性:在Ubuntu,RHEL,CoreOS,本地,Google Kubernetes引擎和其他任何地方运行。
  • 以应用程序为中心的管理:提高在虚拟硬件上运行OS的抽象级别,以及使用逻辑资源在OS上运行应用程序。
  • 松散耦合,分布式,弹性,解放的微服务:应用程序被分解为更小的独立部分,可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单一用途机器上运行的单片堆栈。
  • 资源隔离:可预测的应用程序性能。
  • 资源利用:高效率和高密度。

 

什么是Kubernetes

此页面是Kubernetes的概述。

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,有助于声明性配置和自动化。它拥有庞大,快速发展的生态系统。Kubernetes服务,支持和工具广泛可用。

Kubernetes这个名字源于希腊语,意思是舵手或飞行员。谷歌在2014年开放了Kubernetes项目.Kubernetes建立在谷歌拥有大量运行生产工作量的十五年经验的基础上,结合了社区中的最佳创意和实践。

回到过去

让我们来看看为什么Kubernetes如此有用,可以追溯到时间。

Kubernetes 第一章 基础知识

传统部署时代: 早期,组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界,这会导致资源分配问题。例如,如果在物理服务器上运行多个应用程序,则可能存在一个应用程序占用大部分资源的情况,因此其他应用程序将表现不佳。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,这并没有扩展,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VM之间隔离,并提供一定程度的安全性,因为另一个应用程序无法*访问一个应用程序的信息。

虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源,并且可以实现更好的可扩展性,因为可以轻松添加或更新应用程序,降低硬件成本等等。

每个VM都是在虚拟化硬件之上运行所有组件(包括其自己的操作系统)的完整计算机。

容器部署时代:容器类似于VM,但它们具有宽松的隔离属性,可在应用程序之间共享操作系统(OS)。因此,容器被认为是轻质的。与VM类似,容器具有自己的文件系统,CPU,内存,进程空间等。当它们与底层基础架构分离时,它们可以跨云和OS分发进行移植。

容器越来越受欢迎,因为它们有很多好处。下面列出了一些容器优势:

  • 敏捷应用程序创建和部署:与VM映像使用相比,增加了容器映像创建的简便性和效率。
  • 持续开发,集成和部署:通过快速简便的回滚(由于映像不变性)提供可靠且频繁的容器映像构建和部署。
  • Dev和Ops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映像,从而将应用程序与基础架构分离。
  • 可观察性不仅可以显示操作系统级信息和指标,还可以显示应用程序运行状况和其他信号。
  • 开发,测试和生产的环境一致性:在笔记本电脑上运行与在云中运行相同。
  • 云和操作系统分发可移植性:在Ubuntu,RHEL,CoreOS,本地,Google Kubernetes引擎和其他任何地方运行。
  • 以应用程序为中心的管理:提高在虚拟硬件上运行OS的抽象级别,以及使用逻辑资源在OS上运行应用程序。
  • 松散耦合,分布式,弹性,解放的微服务:应用程序被分解为更小的独立部分,可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单一用途机器上运行的单片堆栈。
  • 资源隔离:可预测的应用程序性能。
  • 资源利用:高效率和高密度。

为什么我需要Kubernetes以及它能做什么

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,如果容器发生故障,则需要重新启动另一个容器。如果系统处理这种行为会不会更容易?

这就是Kubernetes拯救的方式!Kubernetes为您提供了一个弹性运行分布式系统的框架。它负责您的扩展要求,故障转移,部署模式等。例如,Kubernetes可以轻松管理系统的canary部署。

Kubernetes为您提供:

  • 服务发现和负载平衡
    Kubernetes可以使用DNS名称或使用自己的IP地址公开容器。如果容器的流量很高,Kubernetes能够负载均衡并分配网络流量,以便部署稳定。
  • 存储编排
    Kubernetes允许您自动安装您选择的存储系统,例如本地存储,公共云提供商等。
  • 自动部署和回滚
    您可以使用Kubernetes描述已部署容器的所需状态,并且可以以受控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用于新容器。
  • 自动装箱
    Kubernetes允许您指定每个容器需要多少CPU和内存(RAM)。当容器指定了资源请求时,Kubernetes可以更好地决定管理容器的资源。
  • 自我修复
    Kubernetes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将它们通告给客户端。
  • 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。您可以部署和更新机密和应用程序配置,而无需重建容器映像,也不会在堆栈配置中暴露机密。

什么Kubernetes不能做的

Kubernetes不是一个传统的,包罗万象的PaaS(平台即服务)系统。由于Kubernetes在容器级而非硬件级运行,因此它提供了PaaS产品常用的一些通用功能,例如部署,扩展,负载平衡,日志记录和监控。但是,Kubernetes不是单片,而且这些默认解决方案是可选的和可插拔的。Kubernetes提供了构建开发人员平台的构建块,但在重要的地方保留了用户选择和灵活性。

Kubernetes:

  • 不限制支持的应用程序类型。Kubernetes旨在支持各种各样的工作负载,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,那么它应该在Kubernetes上运行得很好。
  • 不部署源代码并且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),高速缓存,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/或可以通过便携式机制(例如Open Service Broker)在Kubernetes上运行的应用程序访问。
  • 不指示记录,监视或警报解决方案。它提供了一些集成作为概念证明,以及收集和导出指标的机制。
  • 不提供或授权配置语言/系统(例如,jsonnet)。它提供了一个声明性API,可以通过任意形式的声明性规范来实现。
  • 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。业务流程的技术定义是执行已定义的工作流程:首先执行A,然后运行B,然后执行C.相反,Kubernetes由一组独立的,可组合的控制流程组成,这些流程不断地将当前状态驱动到所提供的所需状态。如何从A到C无关紧要。集中控制也不是必需的。这使得系统更易于使用,功能更强大,更强大,更具弹性,并且可扩展