Kubernetes 在生产环境中经常使用架构

Kubernetes 在生产环境中经常使用架构

首先，咱们来梳理下Kubernetes生产架构，其设计适用于绝大多数环境。以下图所示

 

在该架构中，咱们能够将其分为四层，以下：

• Client层：即Kubernetes集群外部用户、客户端等；

• 服务访问层：即由Traefik ingress实现服务发现、负载均衡和路由规则定义等；

• 业务应用层：即基于Kubernetes平台构建和运行企业业务应用，如CI/CD持续集成、微服务项目、监控告警和日志管理、私有镜像仓库等服务；

• 基础设施层：即由Kubernetes容器管理平台和Ceph数据持久化存储等系统组成的基础设施服务。

下面，咱们分别来谈谈各层的具体实现方案。

基础设施层

Kubernetes平台

• 部署管理：Kubernetes平台除了直接使用公有云如阿里云、AWS等云服务提供商的K8s服务外，咱们还能够本身部署和管理等，如使用Kubespray工具。

• 网络通讯：在容器和容器之间、容器和主机网络方面，可使用Calico或Flannel等方案。

• HA高可用：Kubernetes节点分为Master和Node两种类型节点，前者负责运行集群相关的控制管理服务，然后者负责运行Pod容器。在多Node节点模式下，因为Kubernetes Pod具备自然的容灾冗余HA高可用实现，所以，咱们并不须要关心Node节点的HA高可用，而只需关心Master节点的HA便可，Master节点的HA高可用，经过多Master节点+HAProxy方案实现便可。从Kubernetes 1.12版本起，kube-proxy服务默认使用ipvs实现，取消了以前的iptables。这有助于提高K8s大规模集群环境下的性能和稳定性。

• Docker和操做系统优化：在生产环境中，Docker和操做系统版本应当使用较新的release版本。而且，主机操做系统应当作必定程度的优化配置，如关闭swap内存交换分区，预留必定的CPU核数和内存资源给宿主机使用等。

Ceph/NFS数据存储

Kubernetes平台的数据持久化存储，可使用Ceph、NFS等存储方案。其中，Ceph适用于有其技术背景或大容量存储需求的公司；而NFS适用于存储容量需求相对较小，无专业存储技术背景的公司。

业务应用层

• 镜像管理：使用Harbor私有镜像仓库服务；

• 日志管理：使用Elasticsearch、Filebeat 和 Kibana技术栈；

• 监控告警管理：使用Cadvisor、Prometheus和Grafana技术栈；

• 微服务架构：使用Service Mesh服务网格中的Istio方案；

• Devops：使用Gitlab、Jenkins等持续集成工具；

• 单体应用：无状态类服务使用deployment，有状态类服务则使用Statefulset，若是关联的服务较多且复杂则使用Helm。

• 规划好Namespace：应当作到每一个namespace专属用于某类型的应用，如monitor namespace统一管理诸如监控告警和日志管理方面的pod、service、pvc、ingress等资源。这样，能够较为方便的管理和区分K8s上的各类应用。

服务访问层

外部客户端访问K8s集群内的服务、负载均衡和路由规则定义使用Traefik Ingress实现。此外，应当实现Ingress服务HA高可用，能够想象在K8s集群中，大量的出入口流量都进过Ingress，其负载是很是大的，其重要程度不言而喻，所以实现HA就很是重要。ingress controller节点（不管是基于nginx仍是traefik实现）应当至少为2个节点，并在这些节点上，部署Keepalived和HAproxy共同维护一个VIP地址，将其提供给ingress使用。

架构以下图所示

在该架构中，Ingress节点通常使用独立的服务器，即只作将集群外部流量接入到集群内部。除了使用external Ip来暴露ingress的Service到集群外部，还可使用hostNetwork，若是是公有云，还可使用LoadBalance。这样Ingress Controller将监听节点的80和443端口，经过热备的形式部署多个ingress节点，并在每一个节点上部署Keepalived，多个节点共同维护一个VIP，实现Ingress服务的高可用。

如上图所示，部署两个ingress节点172.16.10.11和172.16.10.12。公网ip映射或转发到内网的VIP地址172.16.10.10上（若是VIP自己是公网IP则能够不用转发）。ingress controller的副本数replicaCount为2，将被调度到node1和node2这两个节点上。同时，使用pod反亲和性禁止ingress pod调度在同一个节点上。

k8s部署应用前准备工做及注意事项

1、部署的项目状况一、业务架构及服务(dubbo,spring cloud)二、第三方服务，例如mysql,redis,zookeeper,eruka,mq三、服务以前怎么通讯？四、资源消耗：硬件资源，带宽。2、部署项目时用到的k8s资源一、使用namespace进行不一样项目隔离，或者隔离不一样环境(test,prod,dev)二、无状态应用(deployment)三、有状态应用(statefulset,pv,pvc)四、暴露外部访问(service，ingress)五、secret，configmap3、项目基础镜像4、编排部署镜像为交付物。一、项目构建(java).CI/CD环境这个阶段自动完成(代码拉取-》代码编译构建-》镜像打包-》推送到镜像仓库)。二、编写yaml文件，使用这个镜像。5、工做流程kubectl -> yaml -> 镜像仓库拉取镜像 -> Service（集群内部访问）/Ingress 暴露给外部用户。