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Kubernetes的主要優(yōu)勢(shì)在于，它提供了一個(gè)便捷有效的平臺(tái)，讓用戶可以在物理機(jī)和虛擬機(jī)集群上調(diào)度與運(yùn)行容器。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，Kubernetes是一個(gè)支持彈性運(yùn)行的分布式系統(tǒng)框架，是一種支撐其他平臺(tái)的平臺(tái)型基礎(chǔ)設(shè)施，可以幫助用戶在生產(chǎn)環(huán)境中依托容器實(shí)施的基礎(chǔ)架構(gòu)。

Kubernetes的本質(zhì)在于實(shí)現(xiàn)操作任務(wù)自動(dòng)化，包括應(yīng)用擴(kuò)展、故障轉(zhuǎn)移和部署模式等，因而它能代替用戶執(zhí)行大部分煩瑣的操作任務(wù)，減輕用戶負(fù)擔(dān)，降低出錯(cuò)的概率。

簡(jiǎn)言之，Kubernetes整合并抽象了底層的硬件和系統(tǒng)環(huán)境等基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)外提供了一個(gè)統(tǒng)一的資源池供終端用戶通過(guò)API進(jìn)行調(diào)用。Kubernetes具有以下幾個(gè)重要特性。

01 自動(dòng)裝箱

構(gòu)建于容器之上，基于資源依賴及其他約束自動(dòng)完成容器部署且不影響其可用性，并在同一節(jié)點(diǎn)通過(guò)調(diào)度機(jī)制混合運(yùn)行關(guān)鍵型應(yīng)用和非關(guān)鍵型應(yīng)用的工作負(fù)載，以提升資源利用率。

02 自我修復(fù)(自愈)

支持容器故障后自動(dòng)重啟、節(jié)點(diǎn)故障后重新調(diào)度容器到其他可用節(jié)點(diǎn)、健康狀態(tài)檢查失敗后關(guān)閉容器并重新創(chuàng)建等自我修復(fù)機(jī)制。

03 水平擴(kuò)展

支持通過(guò)簡(jiǎn)單命令或UI手動(dòng)水平擴(kuò)展，以及基于CPU等資源負(fù)載率的自動(dòng)水平擴(kuò)展機(jī)制。

04 服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡

Kubernetes通過(guò)其附加組件之一的KubeDNS(或CoreDNS)為系統(tǒng)內(nèi)置了服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，它會(huì)為每個(gè)Service配置DNS名稱，并允許集群內(nèi)的客戶端直接使用此名稱發(fā)出訪問(wèn)請(qǐng)求，而Service通過(guò)iptables或ipvs內(nèi)置了負(fù)載均衡機(jī)制。

05 自動(dòng)發(fā)布和回滾

Kubernetes支持“灰度”更新應(yīng)用程序或其配置信息，它會(huì)監(jiān)控更新過(guò)程中應(yīng)用程序的健康狀態(tài)，以確保不會(huì)在同一時(shí)刻殺掉所有實(shí)例，而此過(guò)程中一旦有故障發(fā)生，它會(huì)立即自動(dòng)執(zhí)行回滾操作。

06 密鑰和配置管理

Kubernetes的ConfigMap實(shí)現(xiàn)了配置數(shù)據(jù)與Docker鏡像解耦，需要時(shí)，僅對(duì)配置做出變更而無(wú)須重新構(gòu)建Docker鏡像，這為應(yīng)用開發(fā)部署提供了很大的靈活性。

此外，對(duì)于應(yīng)用所依賴的一些敏感數(shù)據(jù)，如用戶名和密碼、令牌、密鑰等信息，Kubernetes專門提供了Secret對(duì)象使依賴解耦，既便利了應(yīng)用的快速開發(fā)和交付，又提供了一定程度上的安全保障。

07 存儲(chǔ)編排

Kubernetes支持Pod對(duì)象按需自動(dòng)掛載不同類型存儲(chǔ)系統(tǒng)，這包括節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)、公有云服務(wù)商的云存儲(chǔ)(如AWS和GCP等)，以及網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)，例如NFS、iSCSI、Gluster、Ceph、Cinder和Flocker等。

08 批量處理執(zhí)行

除了服務(wù)型應(yīng)用，Kubernetes還支持批處理作業(yè)、CI(持續(xù)集成)，以及容器故障后恢復(fù)。

另一方面，以應(yīng)用為中心的Kubernetes本身并未直接提供一套完整的“開箱即用”的應(yīng)用管理體系，需要基礎(chǔ)設(shè)施工程師基于云原生社區(qū)和生態(tài)的實(shí)際需求手動(dòng)構(gòu)建。

換句話說(shuō)，在典型的生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)景中，Kubernetes還需要同網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、遙測(cè)(監(jiān)控和日志)、鏡像倉(cāng)庫(kù)、負(fù)載均衡器、CI/CD工具鏈及其他服務(wù)整合，以提供完整且API風(fēng)格統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，如圖1-17所示。

▲圖1-17 完整的容器編排系統(tǒng)

下面對(duì)容器編排系統(tǒng)中的要素進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

• Docker Registry和工件倉(cāng)庫(kù)：通過(guò)Harbor工件倉(cāng)庫(kù)、Docker Registry等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。
• 網(wǎng)絡(luò)：借助Flannel、Calico或WeaveNet等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。
• 遙測(cè)：借助Prometheus和EFK棧(或者由Promtail、Loki和Grafana組成的PLG棧)等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。
• 容器化工作負(fù)載：借助Kubernetes內(nèi)置的工作負(fù)載控制器資源，甚至由社區(qū)擴(kuò)展而來(lái)的各種Operator完成應(yīng)用的自動(dòng)化編排，包括自愈和自動(dòng)擴(kuò)縮容等;而便捷的應(yīng)用打包則要借助Helm或Kustomize等項(xiàng)目完成。
• 基于容器編排系統(tǒng)的CI/CD：借助Jenkins、Tekton、Flagger或Kepton等項(xiàng)目，甚至遵循GitOps規(guī)范實(shí)現(xiàn)應(yīng)用交付、發(fā)布和部署等。

關(guān)于作者：馬永亮，北京馬哥教育科技有限公司，創(chuàng)始人兼CEO。精通泛Linux運(yùn)維領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)，關(guān)注容器領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)。

本文摘編自《Kubernetes進(jìn)階實(shí)戰(zhàn)(第2版)》，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。

(ISBN：9787111694441)