Kubernetes - 实战：Kubernetes基础介绍

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

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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。

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