背景介绍

1、部署方式的变迁

 

  • 传统部署时代:

  • 在物理服务器上运行应用程序

  • 无法为应用程序定义资源边界

  • 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。

  • 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

  • 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

  • 因为可轻松地添加或更新应用程序 ,所以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。

缺点:虚拟层冗余导致的资源浪费与性能下降

  • 容器部署时代:

  • 容器类似于 VM,但可以在应用程序之间共享操作系统(OS)。

  • 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。

  • 参照【Docker隔离原理- namespace 6项隔离(资源隔离)与 cgroups 8项资源限制(资源限制)】

裸金属:真正的物理服务器

2、容器的优势

  • **敏捷性:**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。
  • **及时性:**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。
  • **解耦性:**关注开发与运维的分离:在构建/发布时创建应用程序容器镜像,而不是在部署时。 从而将应用程序与基础架构分离。
  • **可观测性:**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。
  • **跨平台:**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。
  • **可移植:**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。
  • **简易性:**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。
  • **大分布式:**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。
  • **隔离性:**资源隔离:可预测的应用程序性能。
  • **高效性:**资源利用:高效率和**高密度

3、容器面临的问题

  • 弹性的容器化应用管理
  • 强大的故障转移能力
  • 高性能的负载均衡访问机制
  • 便捷的扩展
  • 自动化的资源监测
  • ......

4、为什么要用kubernetes

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。linux之上的一个服务编排框架;

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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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

  • .......

为了生产环境的容器化大规模应用编排,必须有一个自动化的框架。系统

5、什么是kubernetes

Kubernetes是Google在2014年6月开源的一个容器集群管理系统,使用Go语言开发,Kubernetes也叫K8S。
K8S是Google内部一个叫Borg的容器集群管理系统衍生出来的,Borg已经在Google大规模生产运行十年之久。
K8S主要用于自动化部署、扩展和管理容器应用,提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、监控等一整套功能。
2015年7月,Kubernetes v1.0正式发布,截止到2017年9月29日最新稳定版本是v1.8。
Kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。

6、kubernetes组要功能

  • 1、数据卷
    Pod中容器之间共享数据,可以使用数据卷。
  • 2、应用程序健康检查
    容器内服务可能进程堵塞无法处理请求,可以设置监控检查策略保证应用健壮性。
  • 3、复制应用程序实例
    控制器维护着Pod副本数量,保证一个Pod或一组同类的Pod数量始终可用。
  • 4、弹性伸缩
    根据设定的指标(CPU利用率)自动缩放Pod副本数。
  • 5、服务发现
    使用环境变量或DNS服务插件保证容器中程序发现Pod入口访问地址。
  • 6、负载均衡
    一组Pod副本分配一个私有的集群IP地址,负载均衡转发请求到后端容器。在集群内部其他Pod可通过这ClusterIP访问应用。
  • 7、滚动更新
    更新服务不中断,一次更新一个Pod,而不是同时删除整个服务。
  • 8、服务编排
    通过文件描述部署服务,使得应用程序部署变得更高效。
  • 9、资源监控
    Node节点组件集成cAdvisor资源收集工具,可通过Heapster汇总整个集群节点资源数据,然后存储到InfluxDB时序数据库,再由Grafana展示。
  • 10、提供认证和授权
    支持属性访问控制(ABAC)、角色访问控制(RBAC)认证授权策略。