Kubernetes

又称K8S（首字母是K与为字母S之间有8个字符，所以简称K8S），是一种可自动实施Linux容器操作的开源平台，它可以帮助用户省去应用容器化过程的许多手动部署和扩展操作。可以理解为将运行在Linux容器的多组主机聚集在一起，由Kubernetes帮助轻松搞笑的管理这些集群。也就是说，可以将运行 Linux 容器的多组主机聚集在一起，由 Kubernetes 帮助轻松高效地管理这些集群。而且，这些集群可跨公共云、私有云或混合云部署主机。Kubernetes 是理想的托管平台。
Kubernetes最初由Google工程师开发和设计。Google是最早研发Linux容器技术的企业之一（组建了cgroups），曾公开分享介绍Google如何将一切都运行于容器之中（这是Google云服务背后的技术）。Google每周会启用超过20亿个容器，全都由内部平台Borg支撑。Borg是Kubernetes的前身，多年开发Borg的经验成了Kubernetes中许多技术的主要因素。
红帽是第一批与 Google 合作研发 Kubernetes 的公司之一，2015 年，Google 将 Kubernetes 项目捐赠给新成立的云原生计算基金会。
Kubernetes是谷歌使用了将近20年的一个云产品，是Borg的一个开源版本。Borg是谷歌的一个久负盛名的内部使用的大规模集群管理系统，它基于容器技术，目的是实现资源管理的自动化，以及跨多个数中心的资源利用率的最大化。十几年来，谷歌一直通过 Borg 系统管理着数量庞大的应用程序集群。由于谷歌员工都签署了保密协议，即便离职也不能泄露Borg的内部设计，所以外界一直无法了解关于它的更多信息。直到2015年4月，传闻许久的 Borg 论文伴随 Kuberneters 的高调宣传被谷歌首次公开，大家才得以了解它的更多内幕。正是由于站在 Borg 这个前辈的肩膀上，吸取了 Borg 过去十年间的经验与教训，所以 Kubernetes 一经开源就一鸣惊人，并迅速称霸了容器技术领域。
Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。因为它是一个可移植的、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。
Kubernetes 源于希腊语，意为 “舵手” 或 “飞行员”。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。Kubernetes 建立在 Google 在大规模运行生产工作负载方面拥有十几年的经验的基础上，结合了社区中最好的想法和实践。

Kubernetes项目的架构，由Master和Node两种节点组成，分别对应控制节点（Master）和计算节点（Node）。其中，控制节点（Master），由三个紧密协作的独立组件组合而成，它们分别是负责API服务的kube-apiserver，负责调度的kube-scheduler，以及负责容器编排的kube-controller-manager。整个集群的持久化数据，则由kube-apiserver处理后保存在Etcd中。

为什么需要Kubernetes

真正的生产型应用会涉及多个容器。这些容器必须跨多个服务器主机进行部署。容器安全性需要多层部署，因此会比较复杂。但Kubernetes有助于解决这一问题。Kubernetes可以提供所需的编排和管理功能，以便针对这些工作负载大规模部署容器。借助Kubernetes编排功能，可以构建跨多个容器的应用服务、跨集群调度、扩展这些容器，并长期持续管理这些容器的健康状态。

Pod、节点、容器和集群都是什么？

节点(Node)

Node 是机器。它们是 Kubernetes 用于部署 Pod 的“裸机”（或虚拟机）。Node 为 Kubernetes 提供可用的集群资源用于以保持数据、运行作业、维护工作负载、创建网络路由等。
节点是Kubernetes中最小的计算硬件单元。它是集群中单个机器的表示。在大多数生产系统中，节点很可能是数据中心中的物理机器，或者是托管在像谷歌云平台这样的云供应商上的虚拟机。
把机器看作一个“节点”，可以让我们插入一个抽象层。不必担心任何单个机器的独特特性，而是可以简单地将每台机器看作一组可以使用的CPU和RAM资源。这样，任何机器都可以替代Kubernetes集群中的任何其他机器。

集群(Cluster)

虽然使用单个节点是有用的，但它与Kubernetes理念不同。一般来说，应该将集群看作一个整体，而无需担心单个节点的状态。
在Kubernetes中，节点汇聚资源，形成更强大的机器。当将程序部署到集群中时，它将智能地处理将工作分配给各个节点。如果添加或删除了任何节点，集群将根据需要在工作中进行转换。这对程序或程序员来说都不重要，因为机器实际上是在运行代码。

持久卷(Persistent Volumes)

因为在集群上运行的程序不能保证在特定的节点上运行，所以无法将数据保存到文件系统中的任意位置。如果一个程序试图将数据保存到一个文件中，但随后又被转移到一个新的节点上，那么该文件将不再是程序期望的位置。由于这个原因，与每个节点相关的传统本地存储被当作临时缓存来保存程序，但本地保存的任何数据都不能持久。

为了永久存储数据，Kubernetes使用持久卷(PersistentVolumes)。虽然所有节点的CPU和RAM资源都被集群有效地汇集和管理，但持久的文件存储却不是。相反，本地或云驱动器可以作为持久卷附加到集群上。这可以看作是将外部硬盘插入到集群中。持久卷提供了可以挂载到集群的文件系统，而不与任何特定节点相关联。

容器(Container)

在Kubernetes上运行的程序被打包成Linux容器。容器是一个被广泛接受的标准，因此已经有许多预先构建的映像可以部署在Kubernetes上。
容器化允许创建自足式的Linux执行环境。任何程序和它的所有依赖项都可以打包成一个文件，然后在网络上共享。任何人都可以下载该容器并在其基础设施上部署它，所需的设置非常少。创建一个容器可以通过编程方式完成，从而形成强大的CI和CD管道。
可以将多个程序添加到单个容器中，但是如果可能的话，应该将自己限制为每个容器的一个进程。拥有很多小容器比一个大容器好。如果每个容器都有一个紧密的焦点，那么更新更容易部署，并且问题更容易诊断。

Pod

与过去使用的其他系统不同，Kubernetes不直接运行容器。相反，它将一个或多个容器封装到一个称为Pod的高级结构中。相同Pod中的任何容器都将共享相同的名称空间和本地网络。容器可以很容易地与其他容器在相同的容器中进行通信，就像它们在同一台机器上同时保持一定程度的隔离。
Pod被用作Kubernetes的复制单元。如果应用程序太受欢迎，单个的Pod实例无法承载负载，那么可以配置Kubernetes以在必要时将Pod的新副本部署到集群。即使在没有重载的情况下，在生产系统中任何时候都要有多个副本，以保证负载均衡和故障抵抗。
Pod可以容纳多个容器，但在可能的情况下应该限制自己。因为Pod作为一个单位被放大和缩小时，所有在一个Pod里的容器都必须在一起缩放，不管它们是否需要。这将导致资源的浪费和成本增加。为了解决这个问题，Pod应该保持尽可能小的大小。

部署(Deployment)

虽然Pod是Kubernetes的基本计算单元，但它们通常不是直接在集群上启动的。相反，Pod通常由一个抽象层来管理：部署。
部署的主要目的是声明一个Pod应该同时运行多少个副本。当将部署添加到集群中时，它将自动地旋转加速所需的Pod数量，然后监视它们。如果一个Pod消失，部署将自动重新创建它。使用部署，不必手动处理Pod。只需声明系统的期望状态，它将自动管理。

入口(Ingress)

使用上面描述的概念，可以创建一个节点集群，并将Pod部署到集群上。不过，还有一个问题需要解决：允许外部通信流进入你的应用程序。
默认情况下，Kubernetes提供隔离舱和外部世界。如果想要与运行在Pod中的服务通信，就必须打开一个通信通道。称作入口(ingress)。
有多种方法可以将入口添加到集群中。最常见的方法是添加入口控制器或负载均衡器。这两个选项之间的精确权衡超出了本文的范围，但是必须知道，在可以与Kubernetes进行实验之前，需要处理的是入口。

初识Kubernetes