Docker 不香嗎，為啥還要 K8s？

這時(shí)候就需要我們的主角 Kubernetes 上場了，先來了解一下 K8s 的基本概念，后面再介紹實(shí)踐，由淺入深步步為營。

關(guān)于 K8s 的基本概念我們將會圍繞如下七點(diǎn)展開：

• Docker?的管理痛點(diǎn)

• 什么是 K8s？

• 云架構(gòu) & 云原生

• K8s?架構(gòu)原理

• K8s?核心組件

• K8s?的服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)

• 關(guān)鍵問題

如果想要將 Docker 應(yīng)用于龐大的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，是存在困難的編排、管理和調(diào)度問題。

于是，我們迫切需要一套管理系統(tǒng)，對 Docker 及容器進(jìn)行更高級更靈活的管理。

Google 在 2014 年開源了 Kubernetes 項(xiàng)目，建立在 Google 在大規(guī)模運(yùn)行生產(chǎn)工作負(fù)載方面擁有十幾年的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了社區(qū)中最好的想法和實(shí)踐。

K8s 是 Kubernetes 的縮寫，用 8 替代了 「ubernete」，下文我們將使用簡稱。

K8s 是一個(gè)可移植的、可擴(kuò)展的開源平臺，用于管理容器化的工作負(fù)載和服務(wù)，可促進(jìn)聲明式配置和自動(dòng)化。

K8s 擁有一個(gè)龐大且快速增長的生態(tài)系統(tǒng)。K8s 的服務(wù)、支持和工具廣泛可用。

通過 K8s 我們可以：

• 快速部署應(yīng)用

• 快速擴(kuò)展應(yīng)用

• 無縫對接新的應(yīng)用功能

• 節(jié)省資源，優(yōu)化硬件資源的使用

K8s 有如下特點(diǎn)：

• 可移植：支持公有云，私有云，混合云，多重云 multi-cloud。

• 可擴(kuò)展：模塊化，插件化，可掛載，可組合。

• 自動(dòng)化：自動(dòng)部署，自動(dòng)重啟，自動(dòng)復(fù)制，自動(dòng)伸縮/擴(kuò)展。

云就是使用容器構(gòu)建的一套服務(wù)集群網(wǎng)絡(luò)，云由很多的大量容器構(gòu)成。K8s 就是用來管理云中的容器。

②常見幾類云架構(gòu)

?常見幾類云架構(gòu)如上圖所示：

• On-Premises（本地部署）。

• IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）：用戶：租用（購買|分配權(quán)限）云主機(jī)，用戶不需要考慮網(wǎng)絡(luò)，DNS，硬件環(huán)境方面的問題；運(yùn)營商：提供網(wǎng)絡(luò)，存儲，DNS，這樣服務(wù)就叫做基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

• PaaS（平臺即服務(wù)）：MySQL/ES/MQ/...

• SaaS（軟件即服務(wù)）：釘釘，財(cái)務(wù)管理。

• Serverless：無服務(wù)，不需要服務(wù)器。站在用戶的角度考慮問題，用戶只需要使用云服務(wù)器即可，在云服務(wù)器所在的基礎(chǔ)環(huán)境，軟件環(huán)境都不需要用戶關(guān)心。

如果覺得不好理解，推薦閱讀這篇文章：如何通俗解釋 IaaS、PaaS、SaaS 的區(qū)別：

https://www.zhihu.com/question/21641778/answer/62523535

為了讓應(yīng)用程序（項(xiàng)目，服務(wù)軟件）都運(yùn)行在云上的解決方案，這樣的方案叫做云原生。

• 容器化，所有服務(wù)都必須部署在容器中

• 微服務(wù)，Web?服務(wù)架構(gòu)式服務(wù)架構(gòu)

• CI/CD

• DevOps

• apiserver 即 K8s 網(wǎng)關(guān)，所有的指令請求都必須要經(jīng)過 apiserver。

• Scheduler 調(diào)度器，使用調(diào)度算法，把請求資源調(diào)度到某一個(gè) Node 節(jié)點(diǎn)。

• Controller 控制器，維護(hù) K8s 資源對象。

• etcd 存儲資源對象。

• Kubelet 在每一個(gè) Node 節(jié)點(diǎn)都存在一份，在 Node 節(jié)點(diǎn)上的資源操作指令由 Kubelet 來執(zhí)行。

• Kube-proxy 代理服務(wù)，處理服務(wù)間負(fù)載均衡。

• Pod 是 K8s 管理的基本單元（最小單元），Pod 內(nèi)部是容器，K8s 不直接管理容器，而是管理 Pod。

• Docker 運(yùn)行容器的基礎(chǔ)環(huán)境，容器引擎。

• Fluentd 日志收集服務(wù)。

• 一個(gè) Master 有一群 Node 節(jié)點(diǎn)與之對應(yīng)。

• Master 節(jié)點(diǎn)不存儲容器，只負(fù)責(zé)調(diào)度、網(wǎng)管、控制器、資源對象存儲。

• 容器的存儲在 Node 節(jié)點(diǎn)，容器是存儲在 Pod 內(nèi)部的）。

• Pod 內(nèi)部可以有一個(gè)容器，或者多個(gè)容器。

• Kubelet 負(fù)責(zé)本地 Pod 的維護(hù)。

• Kube-proxy 負(fù)責(zé)負(fù)載均衡，在多個(gè) Pod 之間來做負(fù)載均衡。

• Pod 也是一個(gè)容器，這個(gè)容器中裝的是 Docker 創(chuàng)建的容器，Pod 用來封裝容器的一個(gè)容器，Pod 是一個(gè)虛擬化分組。

• Pod 相當(dāng)于獨(dú)立主機(jī)，可以封裝一個(gè)或者多個(gè)容器。

• Pod 內(nèi)部容器創(chuàng)建之前，必須先創(chuàng)建 Pause 容器。

• 服務(wù)容器之間訪問 localhost ，相當(dāng)于訪問本地服務(wù)一樣，性能非常高。

• ReplicationController 副本控制器：單選。

• ReplicaSet 副本控制器：單選，復(fù)合選擇。

selector：
????app?=?web
????Release?=?stable

• 服務(wù)部署結(jié)構(gòu)模型

• 滾動(dòng)更新

• ReplicaSet 不支持滾動(dòng)更新，Deployment 對象支持滾動(dòng)更新，通常和 ReplicaSet 一起使用。

• Deployment 管理 ReplicaSet，RS 重新建立新的 RS，創(chuàng)建新的 Pod。

• 容器是生命周期的，一旦宕機(jī)，數(shù)據(jù)丟失

• Pod?部署，Pod?有生命周期，數(shù)據(jù)丟失

• 有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)需要存儲。

• 有狀態(tài)服務(wù)集群中，把某一個(gè)服務(wù)抽離出去，一段時(shí)間后再加入機(jī)器網(wǎng)絡(luò)，如果集群網(wǎng)絡(luò)無法使用。

• 沒有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)需要存儲。

• 無狀態(tài)服務(wù)集群中，把某一個(gè)服務(wù)抽離出去，一段時(shí)間后再加入機(jī)器網(wǎng)絡(luò)，對集群服務(wù)沒有任何影響。

• 部署模型

• 有狀態(tài)服務(wù)

• Pod 相當(dāng)于一個(gè)容器，Pod 有獨(dú)立 IP 地址，也有自己的 Hostname，利用 Namespace 進(jìn)行資源隔離，獨(dú)立沙箱環(huán)境。

• Pod 內(nèi)部封裝的是容器，可以封裝一個(gè)，或者多個(gè)容器（通常是一組相關(guān)的容器）。

• Pod 有自己獨(dú)立的 IP 地址。

• Pod 內(nèi)部容器之間訪問采用 Localhost 訪問。

簡單來說，Service 資源對象包括如下三部分：

• Pod IP：Pod 的 IP 地址。

• Node IP：物理機(jī) IP 地址。

• Cluster IP：虛擬 IP ，是由 K8s 抽象出的 Service 對象，這個(gè) Service 對象就是一個(gè) VIP 的資源對象。

• Service 和 Pod 都是一個(gè)進(jìn)程，Service 也不能對外網(wǎng)提供服務(wù)。

• Service 和 Pod 之間可以直接進(jìn)行通信，它們的通信屬于局域網(wǎng)通信。

• 把請求交給 Service 后，Service 使用 iptable，ipvs 做數(shù)據(jù)包的分發(fā)。

• 不同的業(yè)務(wù)有不同的 Service。

• Service 和 Pod 通過標(biāo)簽選擇器進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

selector：
??? app=x 選擇一組訂單的服務(wù) pod ，創(chuàng)建一個(gè) service；
????通過 endpoints 存放一組 pod ip；

• 自動(dòng)化運(yùn)維平臺，創(chuàng)業(yè)型公司，中小型企業(yè)，使用 K8s 構(gòu)建一套自動(dòng)化運(yùn)維平臺，自動(dòng)維護(hù)服務(wù)數(shù)量，保持服務(wù)永遠(yuǎn)和預(yù)期的數(shù)據(jù)保持一致性，讓服務(wù)可以永遠(yuǎn)提供服務(wù)。這樣最直接的好處就是降本增效。

• 充分利用服務(wù)器資源，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，有很多服務(wù)器資源「物理機(jī)」，為了充分利用服務(wù)器資源，使用 K8s 構(gòu)建私有云環(huán)境，項(xiàng)目運(yùn)行在云。這在大型互聯(lián)網(wǎng)公司尤為重要。

• 服務(wù)的無縫遷移，項(xiàng)目開發(fā)中，產(chǎn)品需求不停的迭代，更新產(chǎn)品。這就意味著項(xiàng)目不停的發(fā)布新的版本，而 K8s 可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目從開發(fā)到生產(chǎn)無縫遷移。

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