Kubernetes 第一章 基础知识

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，用于管理容器化工做负载和服务，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，具备普遍的工具和支持可用。

 

发展历程

 

传统部署时代： 早期，组织在物理服务器上运行应用程序。没法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会致使资源分配问题。例如，若是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状况，所以其余应用程序将表现不佳。解决方案是在不一样的物理服务器上运行每一个应用程序。可是因为资源未获得充分利用，这并无扩展，组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代：做为解决方案，引入了虚拟化。它容许您在单个物理服务器的CPU上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化容许应用程序在VM之间隔离，并提供必定程度的安全性，由于另外一个应用程序没法自由访问一个应用程序的信息。

虚拟化能够更好地利用物理服务器中的资源，而且能够实现更好的可扩展性，由于能够轻松添加或更新应用程序，下降硬件成本等等。

每一个VM都是在虚拟化硬件之上运行全部组件（包括其本身的操做系统）的完整计算机。

容器部署时代：容器相似于VM，但它们具备宽松的隔离属性，可在应用程序之间共享操做系统（OS）。所以，容器被认为是轻质的。与VM相似，容器具备本身的文件系统，CPU，内存，进程空间等。当它们与底层基础架构分离时，它们能够跨云和OS分发进行移植。

容器愈来愈受欢迎，由于它们有不少好处。下面列出了一些容器优点：

• 敏捷应用程序建立和部署：与VM映像使用相比，增长了容器映像建立的简便性和效率。
• 持续开发，集成和部署：经过快速简便的回滚（因为映像不变性）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建立应用程序容器映像，从而将应用程序与基础架构分离。
• 可观察性不只能够显示操做系统级信息和指标，还能够显示应用程序运行情况和其余信号。
• 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。
• 云和操做系统分发可移植性：在Ubuntu，RHEL，CoreOS，本地，Google Kubernetes引擎和其余任何地方运行。
• 以应用程序为中心的管理：提升在虚拟硬件上运行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，能够动态部署和管理 - 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。

• 回到过去
• 为何我须要Kubernetes以及它能作什么
• 什么Kubernetes不是
• 下一步是什么

Kubernetes是一个可移植，可扩展的开源平台，用于管理容器化工做负载和服务，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，支持和工具普遍可用。

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创建在谷歌拥有大量运行生产工做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

让咱们来看看为何Kubernetes如此有用，能够追溯到时间。

传统部署时代： 早期，组织在物理服务器上运行应用程序。没法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会致使资源分配问题。例如，若是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状况，所以其余应用程序将表现不佳。解决方案是在不一样的物理服务器上运行每一个应用程序。可是因为资源未获得充分利用，这并无扩展，组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代：做为解决方案，引入了虚拟化。它容许您在单个物理服务器的CPU上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化容许应用程序在VM之间隔离，并提供必定程度的安全性，由于另外一个应用程序没法自由访问一个应用程序的信息。

虚拟化能够更好地利用物理服务器中的资源，而且能够实现更好的可扩展性，由于能够轻松添加或更新应用程序，下降硬件成本等等。

每一个VM都是在虚拟化硬件之上运行全部组件（包括其本身的操做系统）的完整计算机。

容器部署时代：容器相似于VM，但它们具备宽松的隔离属性，可在应用程序之间共享操做系统（OS）。所以，容器被认为是轻质的。与VM相似，容器具备本身的文件系统，CPU，内存，进程空间等。当它们与底层基础架构分离时，它们能够跨云和OS分发进行移植。

容器愈来愈受欢迎，由于它们有不少好处。下面列出了一些容器优点：

• 敏捷应用程序建立和部署：与VM映像使用相比，增长了容器映像建立的简便性和效率。
• 持续开发，集成和部署：经过快速简便的回滚（因为映像不变性）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建立应用程序容器映像，从而将应用程序与基础架构分离。
• 可观察性不只能够显示操做系统级信息和指标，还能够显示应用程序运行情况和其余信号。
• 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。
• 云和操做系统分发可移植性：在Ubuntu，RHEL，CoreOS，本地，Google Kubernetes引擎和其余任何地方运行。
• 以应用程序为中心的管理：提升在虚拟硬件上运行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，能够动态部署和管理 - 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。

为何我须要Kubernetes以及它能作什么

容器是捆绑和运行应用程序的好方法。在生产环境中，您须要管理运行应用程序的容器并确保没有停机时间。例如，若是容器发生故障，则须要从新启动另外一个容器。若是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能够轻松管理系统的canary部署。

Kubernetes为您提供：

• 服务发现和负载平衡
  Kubernetes可使用DNS名称或使用本身的IP地址公开容器。若是容器的流量很高，Kubernetes可以负载均衡并分配网络流量，以便部署稳定。
• 存储编排
  Kubernetes容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
  您可使用Kubernetes描述已部署容器的所需状态，而且能够以受控速率将实际状态更改成所需状态。例如，您能够自动化Kubernetes为您的部署建立新容器，删除现有容器并将全部资源用于新容器。
• 自动装箱
  Kubernetes容许您指定每一个容器须要多少CPU和内存（RAM）。当容器指定了资源请求时，Kubernetes能够更好地决定管理容器的资源。
• 自我修复
  Kubernetes从新启动失败的容器，替换容器，杀死不响应用户定义的运行情况检查的容器，而且在它们准备好服务以前不会将它们通告给客户端。
• 密钥和配置管理
  Kubernetes容许您存储和管理敏感信息，例如密码，OAuth令牌和ssh密钥。您能够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不能作的

Kubernetes不是一个传统的，一应俱全的PaaS（平台即服务）系统。因为Kubernetes在容器级而非硬件级运行，所以它提供了PaaS产品经常使用的一些通用功能，例如部署，扩展，负载平衡，日志记录和监控。可是，Kubernetes不是单片，并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旨在支持各类各样的工做负载，包括无状态，有状态和数据处理工做负载。若是应用程序能够在容器中运行，那么它应该在Kubernetes上运行得很好。
• 不部署源代码而且不构建您的应用程序。持续集成，交付和部署（CI / CD）工做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）做为内置服务。这些组件能够在Kubernetes上运行，和/或能够经过便携式机制（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。它提供了一些集成做为概念证实，以及收集和导出指标的机制。
• 不提供或受权配置语言/系统（例如，jsonnet）。它提供了一个声明性API，能够经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不只仅是一个编排系统。事实上，它消除了编排的须要。业务流程的技术定义是执行已定义的工做流程：首先执行A，而后运行B，而后执行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可有可无。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，而且可扩展