Kubernetes是什么?

Kubernetes官方文档有点晦涩抽象,结合自己的理解来巩固一下学习到的Kubernetes知识点。

简介

简单来说,k8s是一个大规模编排容器的管理系统。k8s是为了解决应用容器化部署的相关问题而诞生的,应用的部署方式经历了三个发展阶段:传统部署方式–>虚拟化部署方式–>容器化部署方式。

以下摘自官方文档:


应用部署的演化过程

传统部署时代:

早期,各个组织机构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, 并且维护许多物理服务器的成本很高。

个人理解:早期一般选择传统部署方式,应用都部署在一台物理服务器上,由于应用之间没有隔离性,可能由于应用A内存泄漏了,导致其它应用内存不足下线了,这种情况就十分不安全。

虚拟化部署时代:

作为解决方案,引入了虚拟化。虚拟化技术允许你在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机(VM)。 虚拟化允许应用程序在 VM 之间隔离,并提供一定程度的安全,因为一个应用程序的信息 不能被另一应用程序随意访问。

虚拟化技术能够更好地利用物理服务器上的资源,并且因为可轻松地添加或更新应用程序 而可以实现更好的可伸缩性,降低硬件成本等等。

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。

个人理解:为了解决传统部署方式带来的问题,虚拟化部署方式是在物理服务器上通过虚拟化技术开通几个虚拟机,然后将应用部署到虚拟机上,由于虚拟机有隔离性,即使某个应用炸了,只会影响这个应用所在的虚拟机的环境,而其它虚拟机环境的应用仍然可以正常运行,但是虚拟机有一个缺点就是太笨重了,通常一个虚拟机需要几个G的大小。

容器部署时代:

容器类似于 VM,但是它们具有被放宽的隔离属性,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 发行版本进行移植。

容器因具有许多优势而变得流行起来。下面列出的是容器的一些好处:

  • 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),支持可靠且频繁的 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。
  • 跨云和操作系统发行版本的可移植性: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。

个人理解:为了解决虚拟机笨重的问题,Docker的出现开启了容器化的时代。每个容器镜像相比虚拟机来说很小,是轻量级的,每个应用都依赖镜像以容器化的方式部署,十分方便。


但是对于大型互联网公司的明星产品来说,用户体量所带来的巨大流量迫使应用采用微服务的架构模式,服务划分众多,比如订单服务、库存服务、短信服务等等,每个服务可能都需要十几个应用来支撑高并发,这么多的应用采用容器化部署的方式,并且可能不同的服务应用同时部署在好几十台物理服务器上,这种情况就会使得应用容器的管理十分复杂。而k8s的出现就是为了解决这种问题,并且它还有其它优点,总体来说k8s主要作用就是编排,编其实就是将相同的应用分组管理起来,排就是排列应用,可能应用A在一个物理服务器上挂了,k8s再将其在其它服务器上启动一个新的应用,只有先将应用编起来,才好排。

作用

以下摘自官方文档:


容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中,你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 来解决这些问题的方法! Kubernetes 为你提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。 Kubernetes 会满足你的扩展要求、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 为你提供:

  • 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,如果进入容器的流量很大, Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。

    个人理解:相当于k8s有注册中心的功能,提供了通过服务名访问应用的方式,以及访问一个服务通过负载均衡将请求平衡到服务下的多个应用中,可以联想到Nacos的注册中心功能。

  • 存储编排

    Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。

    个人理解:k8s提供一个统一的存储管理机制来管理应用所需的挂载到硬盘上的存储空间,应用需要存储空间时可以找k8s申请,当应用挂掉了k8s会将这个应用所申请的存储空间删除。

  • 自动部署和回滚

    你可以使用 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 更改为期望状态。例如,你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器, 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

    个人理解:当一个发行版本有问题了,k8s可以很方便的将应用回滚到上一个稳定的版本。

  • 自动完成装箱计算

    Kubernetes 允许你指定每个容器所需 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。

    个人理解:当有三台机器都部署了应用A,有一天突然二号机器挂了,同时二号机器还部署了应用B,此时k8s能够监控到这种情况,会在k8s集群中选择一台其它的机器来启动应用A和应用B,而且只有在两个应该启动成功时才会通知给客户端。

  • 密钥与配置管理

    Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。 你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。

    个人理解:k8s可以管理每个应用的配置信息,类似于Spring Cloud中的配置中心功能,可以联想到Nacos的配置中心功能。


作者

chengzhy

发布于

2022-04-24

更新于

2022-04-24

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