什么是 Kubernetes

Kubernetes，从官方网站上可以看到，它是一个工业级的容器编排平台。Kubernetes 这个单词是希腊语，它的中文翻译是“舵手”或者“飞行员”。在一些常见的资料中也会看到“ks”这个词，也就是“k8s”，它是通过将8个字母“ubernete ”替换为“8”而导致的一个缩写。

架构设计

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K8S 出现的原因

传统部署的缺点：传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作。当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。
解决方案：新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在 build 或 release 的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚拟机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。所以，Kubernetes出现了，它的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes 提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。
总结：Kubernetes 是 Google 开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。在Kubernetes 中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。
简而言之：
当你的应用只是跑在一台机器，直接一个 docker + docker-compose 就够了，方便轻松；
当你的应用需要跑在 3，4 台机器上，你依旧可以每台机器单独配置运行环境 + 负载均衡器；
当你应用访问数不断增加，机器逐渐增加到十几台、上百台、上千台时，每次加机器、软件更新、版本回滚，都会变得非常麻烦、痛不欲生，再也不能好好的摸鱼了，人生浪费在那些没技术含量的重复性工作上。
Kubernetes 可以为你提供集中式的管理集群机器和应用，加机器、版本升级、版本回滚，那都是一个命令就搞定的事，不停机的灰度更新，确保高可用、高性能、高扩展。

Kubernetes 的三个阶段

三个阶段
大致来说，在部署应用程序的方式上，我们主要经历了三个时代：

  • 传统部署时代：早期，企业直接将应用程序部署在物理机上。由于物理机上不能为应用程序定义资源使用边界，我们也就很难合理地分配计算资源。例如：如果多个应用程序运行在同一台物理机上，可能发生这样的情况：其中的一个应用程序消耗了大多数的计算资源，导致其他应用程序不能正常运行。应对此问题的一种解决办法是，将每一个应用程序运行在不同的物理机上。然而，这种做法无法大规模实施，因为资源利用率很低，且企业维护更多物理机的成本昂贵。
  • 虚拟化部署时代：针对上述问题，虚拟化技术应运而生。用户可以在单台物理机的CPU上运行多个虚拟机（Virtual Machine）。
    • 虚拟化技术使得应用程序被虚拟机相互分隔开，限制了应用程序之间的非法访问，进而提供了一定程度的安全性。
    • 虚拟化技术提高了物理机的资源利用率，可以更容易地安装或更新应用程序，降低了硬件成本，因此可以更好地规模化实施。
    • 每一个虚拟机可以认为是被虚拟化的物理机之上的一台完整的机器，其中运行了一台机器的所有组件，包括虚拟机自身的操作系统。
  • 容器化部署时代：容器与虚拟机类似，但是降低了隔离层级，共享了操作系统。因此，容器可以认为是轻量级的。
    • 与虚拟机相似，每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
    • 运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
    • 容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署

      Kubernetes 核心的功能

      自动装箱

      容器的自动装箱，我们也会把它叫做 scheduling，就是“调度”，把一个容器放到一个集群的某一个机器上，Kubernetes 会帮助我们去做存储的编排，让存储的声明周期与容器的生命周期能有一个连接。简单来讲，就是基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器。

      自我修复（自愈能力）

      Kubernetes 会帮助我们去做自动化的容器的恢复。在一个集群中，经常会出现宿主机的问题或者说是 OS 的问题，导致容器本身的不可用，Kubernetes 会自动地对这些不可用的容器进行恢复。
  1. 当容器失败时，会对容器进行重启。
  2. 当所部署的 Node 节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度。

    密钥配置和管理

    Kubernetes 会帮助我们去做应用的自动发布与应用的回滚，以及与应用相关的配置密文的管理；而且可以在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新密钥和应用配置，类似热部署。

    批处理

    提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景，对于 job 类型任务，Kubernetes 可以去做批量的执行。

    存储编排

    自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要存储系统可以来自于本地目录、网络存储(NFS、Gluster、Ceph 等)、公共云存储服务。

    版本回退

    可以根据应用部署情况，对应用容器运行的应用，进行历史版本即时回退。

    服务发现

    用户不需使用额外的服务发现机制，就能够基于 Kubernetes 自身能力实现服务发现和负载均衡。

    水平扩展

    为了让这个集群、这个应用更富有弹性，Kubernetes 也支持水平的伸缩。通过简单的命令、用户 UI 界面或基于 CPU 等资源使用情况，对应用容器进行规模扩大或规模剪裁。

    参考链接

    https://kuboard.cn/learning/k8s-bg/what-is-k8s.html#kubernetes%E7%9A%84%E5%8A%9F%E8%83%BD
    https://edu.aliyun.com/lesson_1651_16894?spm=5176.10731542.0.0.2ca77abd7fyMf7#_16894