隨著容器化技術(shù)的普及和微服務(wù)架構(gòu)的廣泛應(yīng)用，K8s逐漸成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的容器編排平臺，然而，K8s 的復(fù)雜性和資源消耗在某些場景下也成為了一個(gè)很重要的限制因素。為了解決這些問題，Rancher Labs 推出了K3s。

那么，K8s是什么？K3s又是什么？它們之間有什么關(guān)聯(lián)和區(qū)別？這篇文章，我們將對 K3s 與 K8s 進(jìn)行詳細(xì)的分析與對比。

一、K8s

1. 什么是 K8s?

K8s，全稱 Kubernetes，它是一個(gè)開源的容器編排平臺，由 Google發(fā)起，旨在自動化部署、擴(kuò)展和管理容器化應(yīng)用，為分布式系統(tǒng)提供強(qiáng)大的工具鏈和平臺。

2. K8s的核心組件

(1) Master 節(jié)點(diǎn)組件：

• kube-apiserver：提供 Kubernetes API 服務(wù)，是整個(gè)集群的控制平面。
• etcd：分布式鍵值存儲，用于保存集群的全部數(shù)據(jù)。
• kube-scheduler：負(fù)責(zé)將 Pods 調(diào)度到合適的節(jié)點(diǎn)上。
• kube-controller-manager：運(yùn)行各種控制器，管理集群狀態(tài)。

(2) Worker 節(jié)點(diǎn)組件：

• kubelet：負(fù)責(zé)與節(jié)點(diǎn)上容器運(yùn)行時(shí)通信，管理 Pod 生命周期。
• kube-proxy：處理網(wǎng)絡(luò)代理和負(fù)載均衡。
• 容器運(yùn)行時(shí)：如 Docker、containerd 等，執(zhí)行容器。

如下圖：

3. K8s的工作原理

Kubernetes通過聲明式的配置管理集群狀態(tài)，用戶通過 YAML 或 JSON 文件描述期望的集群狀態(tài)，K8s 通過其控制器不斷調(diào)整實(shí)際狀態(tài)以匹配期望狀態(tài)。調(diào)度器決定 Pod 運(yùn)行的位置，控制器管理 Pods、ReplicaSets、Deployments 等資源，確保應(yīng)用的高可用與可擴(kuò)展。

二、K3s

1. 什么是 K3s?

K3s 是由 Rancher Labs 開發(fā)的輕量級 Kubernetes 發(fā)行版，旨在簡化 Kubernetes 的部署和管理，適用于資源受限的環(huán)境，如邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備等。K3s 減少了 Kubernetes 的一些組件和依賴，使其更加輕便且易于安裝。

2. K3s的核心組件

• 簡化的控制平面：將多個(gè)組件打包，減少資源占用。
• 輕量級的 etcd：使用 SQLite 作為默認(rèn)數(shù)據(jù)存儲，也支持外部 etcd。
• 內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)插件：采用 Flannel 作為默認(rèn) CNI 插件。
• 內(nèi)置的服務(wù)與關(guān)聯(lián)工具：如 Traefik 作為默認(rèn)的 ingress 控制器。

如下圖：

3. K3s的工作原理

K3s 在保持 Kubernetes 核心功能的基礎(chǔ)上，通過移除不必要的插件和組件、優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)，減少了資源消耗和復(fù)雜度。它支持 ARM 架構(gòu)，適合在邊緣設(shè)備上運(yùn)行，并提供一鍵安裝腳本，簡化了部署過程。

三、K3s 與 K8s的對比

雖然 K3s支持大多數(shù)Kubernetes的API和功能，但它有以下關(guān)鍵特點(diǎn)使其與眾不同：

• 更低的資源需求：K3s比完整的Kubernetes集群占用更少的內(nèi)存、CPU和磁盤空間，使其成為資源受限環(huán)境的理想選擇。
• 更簡便的安裝與維護(hù)：K3s可以通過一個(gè)命令快速安裝，無需繁瑣的配置過程。它還能自動處理證書管理和其他日常任務(wù)，進(jìn)一步簡化了部署和維護(hù)。
• 單一二進(jìn)制文件：與Kubernetes將組件拆分為多個(gè)二進(jìn)制文件不同，K3s將所有必要的組件集成到一個(gè)二進(jìn)制文件中。這不僅減少了攻擊面，也簡化了更新和維護(hù)。
• 更輕量級的聯(lián)網(wǎng)：K3s采用了一種更輕量級的聯(lián)網(wǎng)方式，減少了對網(wǎng)絡(luò)組件如kube-proxy的需求，并簡化了復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)設(shè)置。
• 精簡的功能集：盡管 K3s支持大多數(shù)核心Kubernetes功能，但它有意排除了一些高級特性，如自動擴(kuò)展和高級網(wǎng)絡(luò)插件支持。這種設(shè)計(jì)選擇使得K3s能夠保持其輕量級特性，專注于核心功能。

四、如何選擇？

1. 使用場景分析

K8s 比較適合以下的場景：

• 大規(guī)模企業(yè)應(yīng)用：需要支持?jǐn)?shù)千個(gè) Pod、復(fù)雜的服務(wù)網(wǎng)格和多租戶環(huán)境。
• 高可用性系統(tǒng)：需要支持多數(shù)據(jù)中心部署、自動故障恢復(fù)和滾動更新。
• 復(fù)雜的 CI/CD 流水線：需要集成多種工具和自動化流程。

K3s 比較適合以下的場景：

• 邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)：需要在資源受限的邊緣設(shè)備上運(yùn)行，且對延遲敏感。
• 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：設(shè)備數(shù)量多且多為低功耗、低性能設(shè)備。
• 開發(fā)與測試環(huán)境：快速搭建輕量級集群，方便開發(fā)人員進(jìn)行測試和迭代。

2. 性能與資源考慮

如果環(huán)境資源充足，且需要全面的 Kubernetes 功能支持，選擇 K8s。

如果資源有限，或需要在嵌入式設(shè)備、邊緣節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，選擇 K3s。

3. 管理與維護(hù)

• K8s：維護(hù)復(fù)雜，需要專業(yè)的 DevOps 團(tuán)隊(duì)，適合有能力管理大規(guī)模集群的企業(yè)。
• K3s：維護(hù)簡便，適合小團(tuán)隊(duì)或希望快速部署容器編排平臺的用戶。

4. 成本效益

• K8s：可能需要更多的硬件資源和人力投入，適合需要高性能和高可用性的應(yīng)用。
• K3s：降低了硬件和管理成本，適合預(yù)算有限或希望快速上線的項(xiàng)目。

五、結(jié)論

本文，我們分析以及對比了 K8s 和 K3s，K8s 作為當(dāng)前最流行的容器編排平臺，擁有強(qiáng)大的功能和廣泛的社區(qū)支持，適用于大規(guī)模和復(fù)雜的應(yīng)用場景，然而，K8s 的資源消耗和復(fù)雜性在某些場景下成為限制因素。K3s 作為輕量級的 K8s 發(fā)行版，通過簡化架構(gòu)和減少資源占用，填補(bǔ)了在資源受限環(huán)境下的需求。

在實(shí)際應(yīng)用中，選擇 K3s 還是 K8s，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場景、資源情況和管理能力來決定，對于需要全面功能支持和高可用性的企業(yè)級應(yīng)用，K8s 依然是首選；而對于邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、小規(guī)模部署或快速開發(fā)測試環(huán)境，K3s 則是更為合適的選擇。