Kubernetes 是什么?

Kubernetes 是一个可移植的,可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,方便了声明式配置和自动化。它拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 的服务,支持和工具广泛可用。

此页面是 Kubernetes 的概述。

Kubernetes 是一个可移植的、可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,可促进声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。

名称 Kubernetes 源于希腊语,意为 "舵手" 或 "飞行员"。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 建立在 Google 在大规模运行生产工作负载方面拥有十几年的经验的基础上,结合了社区中最好的想法和实践。

言归正传

让我们回顾一下为什么 Kubernetes 如此有用。

部署演进

传统部署时代: 早期,组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界,这会导致资源分配问题。例如,如果在物理服务器上运行多个应用程序,则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况,结果可能导致其他应用程序的性能下降。一种解决方案是在不同的物理服务器上运行每个应用程序,但是由于资源利用不足而无法扩展,并且组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代: 作为解决方案,引入了虚拟化功能,它允许您在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机(VM)。虚拟化功能允许应用程序在 VM 之间隔离,并提供安全级别,因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序自由地访问。

因为虚拟化可以轻松地添加或更新应用程序、降低硬件成本等等,所以虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源,并可以实现更好的可伸缩性。

每个 VM 是一台完整的计算机,在虚拟化硬件之上运行所有组件,包括其自己的操作系统。

容器部署时代: 容器类似于 VM,但是它们具有轻量级的隔离属性,可以在应用程序之间共享操作系统(OS)。因此,容器被认为是轻量级的。容器与 VM 类似,具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。由于它们与基础架构分离,因此可以跨云和 OS 分发进行移植。

容器因具有许多优势而变得流行起来。下面列出了容器的一些好处:

  • 敏捷应用程序的创建和部署:与使用 VM 镜像相比,提高了容器镜像创建的简便性和效率。
  • 持续开发、集成和部署:通过快速简单的回滚(由于镜像不可变性),提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
  • 关注开发与运维的分离:在构建/发布时而不是在部署时创建应用程序容器镜像,从而将应用程序与基础架构分离。
  • 可观察性不仅可以显示操作系统级别的信息和指标,还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
  • 跨开发、测试和生产的环境一致性:在便携式计算机上与在云中相同地运行。
  • 云和操作系统分发的可移植性:可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
  • 以应用程序为中心的管理:提高抽象级别,从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
  • 松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务:应用程序被分解成较小的独立部分,并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
  • 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。

为什么需要 Kubernetes,它能做什么?

容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中,您需要管理运行应用程序的容器,并确保不会停机。例如,如果一个容器发生故障,则需要启动另一个容器。如果系统处理此行为,会不会更容易?

这就是 Kubernetes 的救援方法!Kubernetes 为您提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。Kubernetes 会满足您的扩展要求、故障转移、部署模式等。例如,Kubernetes 可以轻松管理系统的 Canary 部署。

Kubernetes 为您提供:

  • 服务发现和负载均衡
    Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器,如果到容器的流量很大,Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。
  • 存储编排
    Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。
  • 自动部署和回滚
    您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态,它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如,您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器,删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。
  • 自动二进制打包
    Kubernetes 允许您指定每个容器所需 CPU 和内存(RAM)。当容器指定了资源请求时,Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。
  • 自我修复
    Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器,并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。
  • 密钥与配置管理
    Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,也无需在堆栈配置中暴露密钥。

Kubernetes 不是什么

Kubernetes 不是传统的、包罗万象的 PaaS(平台即服务)系统。由于 Kubernetes 在容器级别而不是在硬件级别运行,因此它提供了 PaaS 产品共有的一些普遍适用的功能,例如部署、扩展、负载均衡、日志记录和监视。但是,Kubernetes 不是单一的,默认解决方案是可选和可插拔的。Kubernetes 提供了构建开发人员平台的基础,但是在重要的地方保留了用户的选择和灵活性。

Kubernetes:

  • Kubernetes 不限制支持的应用程序类型。Kubernetes 旨在支持极其多种多样的工作负载,包括无状态、有状态和数据处理工作负载。如果应用程序可以在容器中运行,那么它应该可以在 Kubernetes 上很好地运行。
  • Kubernetes 不部署源代码,也不构建您的应用程序。持续集成(CI)、交付和部署(CI/CD)工作流取决于组织的文化和偏好以及技术要求。
  • Kubernetes 不提供应用程序级别的服务作为内置服务,例如中间件(例如,消息中间件)、数据处理框架(例如,Spark)、数据库(例如,mysql)、缓存、集群存储系统(例如,Ceph)。这样的组件可以在 Kubernetes 上运行,并且/或者可以由运行在 Kubernetes 上的应用程序通过可移植机制(例如,开放服务代理)来访问。
  • Kubernetes 不指定日志记录、监视或警报解决方案。它提供了一些集成作为概念证明,并提供了收集和导出指标的机制。
  • Kubernetes 不提供或不要求配置语言/系统(例如 jsonnet),它提供了声明性 API,该声明性 API 可以由任意形式的声明性规范所构成。
  • Kubernetes 不提供也不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 不仅仅是一个编排系统,实际上它消除了编排的需要。编排的技术定义是执行已定义的工作流程:首先执行 A,然后执行 B,再执行 C。相比之下,Kubernetes 包含一组独立的、可组合的控制过程,这些过程连续地将当前状态驱动到所提供的所需状态。从 A 到 C 的方式无关紧要,也不需要集中控制,这使得系统更易于使用且功能更强大、健壮、弹性和可扩展性。

接下来

最后修改 July 25, 2020 at 9:21 PM PST: update zh description what-is-kubernetes.md (9c83a4851)