什麼是 Kubernetes?

Kubernetes 是一個可移植的、可擴展的開源平臺,用於管理容器化的工作負載和服務,可促進聲明式配置和自動化。 Kubernetes 擁有一個龐大且快速增長的生態系統。Kubernetes 的服務、支持和工具廣泛可用。

名稱 Kubernetes 源於希臘語,意爲“舵手”或“飛行員”。Google 在 2014 年開源了 Kubernetes 項目。 Kubernetes 建立在 Google 在大規模運行生產工作負載方面擁有十幾年的經驗 的基礎上,結合了社區中最好的想法和實踐。

時光回溯

讓我們回顧一下爲什麼 Kubernetes 如此有用。

 

傳統部署時代:

早期,組織在物理服務器上運行應用程序。無法爲物理服務器中的應用程序定義資源邊界,這會導致資源分配問題。 例如,如果在物理服務器上運行多個應用程序,則可能會出現一個應用程序佔用大部分資源的情況, 結果可能導致其他應用程序的性能下降。 一種解決方案是在不同的物理服務器上運行每個應用程序,但是由於資源利用不足而無法擴展, 並且組織維護許多物理服務器的成本很高。

虛擬化部署時代:

作爲解決方案,引入了虛擬化。虛擬化技術允許你在單個物理服務器的 CPU 上運行多個虛擬機(VM)。 虛擬化允許應用程序在 VM 之間隔離,並提供一定程度的安全,因爲一個應用程序的信息 不能被另一應用程序隨意訪問。

虛擬化技術能夠更好地利用物理服務器上的資源,並且因爲可輕鬆地添加或更新應用程序 而可以實現更好的可伸縮性,降低硬件成本等等。

每個 VM 是一臺完整的計算機,在虛擬化硬件之上運行所有組件,包括其自己的操作系統。

容器部署時代:

容器類似於 VM,但是它們具有被放寬的隔離屬性,可以在應用程序之間共享操作系統(OS)。 因此,容器被認爲是輕量級的。容器與 VM 類似,具有自己的文件系統、CPU、內存、進程空間等。 由於它們與基礎架構分離,因此可以跨雲和 OS 發行版本進行移植。

容器因具有許多優勢而變得流行起來。下面列出的是容器的一些好處:

  • 敏捷應用程序的創建和部署:與使用 VM 鏡像相比,提高了容器鏡像創建的簡便性和效率。
  • 持續開發、集成和部署:通過快速簡單的回滾(由於鏡像不可變性),支持可靠且頻繁的 容器鏡像構建和部署。
  • 關注開發與運維的分離:在構建/發佈時而不是在部署時創建應用程序容器鏡像, 從而將應用程序與基礎架構分離。
  • 可觀察性不僅可以顯示操作系統級別的信息和指標,還可以顯示應用程序的運行狀況和其他指標信號。
  • 跨開發、測試和生產的環境一致性:在便攜式計算機上與在雲中相同地運行。
  • 跨雲和操作系統發行版本的可移植性:可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方運行。
  • 以應用程序爲中心的管理:提高抽象級別,從在虛擬硬件上運行 OS 到使用邏輯資源在 OS 上運行應用程序。
  • 鬆散耦合、分佈式、彈性、解放的微服務:應用程序被分解成較小的獨立部分, 並且可以動態部署和管理 - 而不是在一臺大型單機上整體運行。
  • 資源隔離:可預測的應用程序性能。
  • 資源利用:高效率和高密度。

爲什麼需要 Kubernetes,它能做什麼?

容器是打包和運行應用程序的好方式。在生產環境中,你需要管理運行應用程序的容器,並確保不會停機。 例如,如果一個容器發生故障,則需要啓動另一個容器。如果系統處理此行爲,會不會更容易?

這就是 Kubernetes 來解決這些問題的方法! Kubernetes 爲你提供了一個可彈性運行分佈式系統的框架。 Kubernetes 會滿足你的擴展要求、故障轉移、部署模式等。 例如,Kubernetes 可以輕鬆管理系統的 Canary 部署。

Kubernetes 爲你提供:

  • 服務發現和負載均衡

    Kubernetes 可以使用 DNS 名稱或自己的 IP 地址公開容器,如果進入容器的流量很大, Kubernetes 可以負載均衡並分配網絡流量,從而使部署穩定。

  • 存儲編排

    Kubernetes 允許你自動掛載你選擇的存儲系統,例如本地存儲、公共雲提供商等。

  • 自動部署和回滾

    你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需狀態,它可以以受控的速率將實際狀態 更改爲期望狀態。例如,你可以自動化 Kubernetes 來爲你的部署創建新容器, 刪除現有容器並將它們的所有資源用於新容器。

  • 自動完成裝箱計算

    Kubernetes 允許你指定每個容器所需 CPU 和內存(RAM)。 當容器指定了資源請求時,Kubernetes 可以做出更好的決策來管理容器的資源。

  • 自我修復

    Kubernetes 重新啓動失敗的容器、替換容器、殺死不響應用戶定義的 運行狀況檢查的容器,並且在準備好服務之前不將其通告給客戶端。

  • 密鑰與配置管理

    Kubernetes 允許你存儲和管理敏感信息,例如密碼、OAuth 令牌和 ssh 密鑰。 你可以在不重建容器鏡像的情況下部署和更新密鑰和應用程序配置,也無需在堆棧配置中暴露密鑰。

Kubernetes 不是什麼

Kubernetes 不是傳統的、包羅萬象的 PaaS(平臺即服務)系統。 由於 Kubernetes 在容器級別而不是在硬件級別運行,它提供了 PaaS 產品共有的一些普遍適用的功能, 例如部署、擴展、負載均衡、日誌記錄和監視。 但是,Kubernetes 不是單體系統,默認解決方案都是可選和可插拔的。 Kubernetes 提供了構建開發人員平臺的基礎,但是在重要的地方保留了用戶的選擇和靈活性。

Kubernetes:

  • 不限制支持的應用程序類型。 Kubernetes 旨在支持極其多種多樣的工作負載,包括無狀態、有狀態和數據處理工作負載。 如果應用程序可以在容器中運行,那麼它應該可以在 Kubernetes 上很好地運行。
  • 不部署源代碼,也不構建你的應用程序。 持續集成(CI)、交付和部署(CI/CD)工作流取決於組織的文化和偏好以及技術要求。
  • 不提供應用程序級別的服務作爲內置服務,例如中間件(例如,消息中間件)、 數據處理框架(例如,Spark)、數據庫(例如,mysql)、緩存、集羣存儲系統 (例如,Ceph)。這樣的組件可以在 Kubernetes 上運行,並且/或者可以由運行在 Kubernetes 上的應用程序通過可移植機制(例如, 開放服務代理)來訪問。
  • 不要求日誌記錄、監視或警報解決方案。 它提供了一些集成作爲概念證明,並提供了收集和導出指標的機制。
  • 不提供或不要求配置語言/系統(例如 jsonnet),它提供了聲明性 API, 該聲明性 API 可以由任意形式的聲明性規範所構成。
  • 不提供也不採用任何全面的機器配置、維護、管理或自我修復系統。
  • 此外,Kubernetes 不僅僅是一個編排系統,實際上它消除了編排的需要。 編排的技術定義是執行已定義的工作流程:首先執行 A,然後執行 B,再執行 C。 相比之下,Kubernetes 包含一組獨立的、可組合的控制過程, 這些過程連續地將當前狀態驅動到所提供的所需狀態。 如何從 A 到 C 的方式無關緊要,也不需要集中控制,這使得系統更易於使用 且功能更強大、系統更健壯、更爲彈性和可擴展。

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/

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