降本提效，是創(chuàng)新開發(fā)的永恒話題。過去10年中，開發(fā)者紛紛擁抱容器技術(shù)以提高部署效率，降低運(yùn)維負(fù)擔(dān)。隨著像 Docker 這類容器引擎使用量的不斷增長，作為 Docker 管理系統(tǒng)的 Kubernetes（簡稱 K8s）順勢而出，幫助開發(fā)者構(gòu)建并簡化復(fù)雜的容器編排工作。

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一、Kubernetes 基本概念

Kubernetes 是一個于2014年開源的容器編排系統(tǒng)，用于在云中擴(kuò)展容器化應(yīng)用程序。它可以管理容器的生命周期，根據(jù)應(yīng)用程序需求創(chuàng)建和銷毀容器，并提供了許多其他功能。Kubernetes 的興起標(biāo)志著應(yīng)用程序開發(fā)和部署方式的轉(zhuǎn)變。

二、為什么選擇 Kubernetes

究竟是什么讓 Kubernetes快速成為運(yùn)行云原生應(yīng)用程序的新興行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具呢？從開發(fā)者視角來看，本地上云過程中，不可避免需要跨越不同機(jī)型、網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境來協(xié)調(diào)資源，這就更需要確保容器化應(yīng)用程序的高可用性和可擴(kuò)展性。

作為可移植、可擴(kuò)展的開源平臺，Kubernetes 幫助容器化應(yīng)用程序的開發(fā)人員開發(fā)更可靠的基礎(chǔ)架構(gòu)，來快速響應(yīng)高峰流量或重啟失敗等關(guān)鍵事件，并通過創(chuàng)建可擴(kuò)展的容器組或 Pod 來優(yōu)化云基礎(chǔ)設(shè)施的容器編排部署和管理，為基礎(chǔ)設(shè)施提供自動化修復(fù)能力。

三、管理器、節(jié)點(diǎn)和控制平面

為保障集群穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，Kubernetes設(shè)置了用以運(yùn)行和維護(hù)集群的基本組件——管理器、節(jié)點(diǎn)和控制平面。

• 管理器：Kubernetes 管理器通常是一個單獨(dú)的服務(wù)器，它通過指示節(jié)點(diǎn)運(yùn)行應(yīng)用程序?qū)嵗臄?shù)量和位置來對集群進(jìn)行運(yùn)維。
• 節(jié)點(diǎn)：Kubernetes 節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行應(yīng)用程序的工作服務(wù)器，用戶可以創(chuàng)建并確定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；每個節(jié)點(diǎn)還會運(yùn)行 kubelet 和 kube-proxy 2個節(jié)點(diǎn)組件。
• 控制平面：控制平面負(fù)責(zé)對集群做出全局決策的驅(qū)動功能，由 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler 和 etcd 組件共同構(gòu)成。

Kubernetes 控制平面組件

四、理解 Kubernetes 對象

在Kubernetes 中，對象代表Kubernetes 系統(tǒng)所需的持久化實(shí)體，借此可展示出整個集群的狀態(tài)。Kubernetes API 可通過 Pod、Services、Volumes 和 Namespaces 這4個基本對象描述正在運(yùn)行的容器化應(yīng)用程序、運(yùn)行節(jié)點(diǎn)、可用資源等。這些資源可通過對象清單的方式來定義。

Pod.yaml 文件示例

如上所示，對象清單由4個必要部分組成，分別是使用的 API 版本、想要定義的資源類型、關(guān)于資源的元數(shù)據(jù)、用戶期望的對象狀態(tài)。

五、理解 Kubernetes 控制器

Kubernetes 通過設(shè)置控制器來監(jiān)控集群的公共狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)由當(dāng)前狀態(tài)向期望狀態(tài)調(diào)節(jié)的自動化過程。Kubernetes 常見控制器主要包括ReplicaSet、Deployments 和 Jobs。

• ReplicaSet：ReplicaSet 是負(fù)責(zé)保持給定數(shù)量副本 Pod 可用性的控制器。
• Deployments：Deployments 能為 Pod 提供聲明式更新以及其他功能，正在取代 ReplicaSet。
• Jobs：Jobs 是支持批處理的控制器，它會創(chuàng)建單個或多個 Pod，并保持自動化執(zhí)行。

六、理解 Kubernetes 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

Kubernetes 集群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能簡化將現(xiàn)有應(yīng)用程序從 VM 移植到容器和 Pod 的過程。Kubernetes 網(wǎng)絡(luò)模型的基本要求如下：

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