什么是Kubernetes：開源容器編排系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Kubernetes Khronicles是Vultr的系列文章，重點(diǎn)介紹有關(guān)Kubernetes開源容器編排的信息和見解。在本文中，Vultr的Cloud Native技術(shù)主管David Dymko準(zhǔn)確解釋了Kubernetes是什么，并分享了有關(guān)容器協(xié)調(diào)器內(nèi)部工作的詳細(xì)信息。

Kubernetes已成為用于自動(dòng)化容器化應(yīng)用程序的部署，擴(kuò)展和管理的主流開源編排工具。Kubernetes最初由Google的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并于2014年發(fā)布，現(xiàn)已由Cloud Native Computing Foundation正式維護(hù)。Kubernetes已迅速成為容器編排的黃金標(biāo)準(zhǔn)，原因有以下幾個(gè)：廣泛的社區(qū)支持，與云無(wú)關(guān)的事實(shí)（種類...請(qǐng)參閱以下有關(guān)插件的更多信息），并且它提供了生產(chǎn)級(jí)編排。

以下是Kubernetes的概念，工作原理，常見的Kubernetes術(shù)語(yǔ)以及開發(fā)人員如何使用Kubernetes進(jìn)行構(gòu)建和擴(kuò)展的詳細(xì)信息。

什么是Kubernetes？

Kubernetes源自希臘語(yǔ)中的“舵手”（舵手像集裝箱船一樣操縱船的人），它解釋了Kubernetes（或K8s）的標(biāo)志性符號(hào)為何是輪轂。Kubernetes是一個(gè)開放源代碼的容器編排工具，它使開發(fā)人員可以快速，輕松地部署，擴(kuò)展和管理容器化的應(yīng)用程序。

這是另一種思考方式：Kubernetes是一種工具，可讓您管理所有云計(jì)算，將它們視為1個(gè)巨型資源池而不是多個(gè)實(shí)例。Kubernetes不會(huì)讓多個(gè)服務(wù)器運(yùn)行各種CPU和內(nèi)存資源（您可能沒有使用這些服務(wù)器來(lái)充分利用CPU能力和內(nèi)存池的全部容量），而是會(huì)嘗試使用您所購(gòu)買的資源來(lái)優(yōu)化所有計(jì)算資源的分配。充分地

由于一些關(guān)鍵差異?因素，Kubernetes成為粉絲的最愛：

• Kubernetes實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)和可伸縮性
  假設(shè)我們部署了一個(gè)容器，并且始終希望它運(yùn)行2個(gè)實(shí)例。Kubernetes將監(jiān)視并確保始終有2個(gè)正在運(yùn)行。如果要崩潰，它將啟動(dòng)一個(gè)新實(shí)例以確保所需的2狀態(tài)正在運(yùn)行。

  有了可伸縮性，如果我們決定總是要運(yùn)行5個(gè)實(shí)例而不是2個(gè)實(shí)例，那么在幾次按鍵操作中就可以運(yùn)行該實(shí)例的5個(gè)副本而不是2個(gè)實(shí)例。僅當(dāng)有足夠的工作程序節(jié)點(diǎn)資源來(lái)支持此工作時(shí)，這才有可能...但是，如果您擁有集群自動(dòng)伸縮器，則它將在需要時(shí)自動(dòng)部署新的工作程序節(jié)點(diǎn)。

• Kubernetes的垃圾箱打包
  允許定義容器需要多少CPU和RAM。Kubernetes將確保容器具有請(qǐng)求的可用資源，然后將選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鞒绦蚬?jié)點(diǎn)。由于您不會(huì)浪費(fèi)CPU /內(nèi)存，因此可以降低成本。
• Kubernetes的負(fù)載平衡
  如果您正在運(yùn)行應(yīng)用程序的多個(gè)容器，則Kubernetes將在這些容器之間分配流量。
• Kubernetes服務(wù)發(fā)現(xiàn)
  部署容器時(shí)，可以通過(guò)稱為服務(wù)的Kubernetes類型公開它們，其行為類似于DNS。這使您的容器可以輕松地相互通信。

Kubernetes如何工作？

Kubernetes通過(guò)部署包含控制平面的主節(jié)點(diǎn)來(lái)工作。控制平面具有各種組件，例如：

• ETCD：這是一個(gè)包含所有集群配置的鍵/值存儲(chǔ)
• Kube Scheduler：這將檢查您所請(qǐng)求的配置并確定最佳位置
• Kube控制器管理器：控制器監(jiān)視集群中的狀態(tài)，并努力確保您定義的所需狀態(tài)是當(dāng)前狀態(tài)。
• API服務(wù)器：這是集群的核心。控制平面內(nèi)和控制平面外的所有組件均與API服務(wù)器通信。

雖然控制平面的作用就像操作的大腦，但工作節(jié)點(diǎn)是您部署應(yīng)用程序的地方。然后，工作程序節(jié)點(diǎn)與運(yùn)行在工作程序節(jié)點(diǎn)本身上的一些組件通信回控制平面。

• Kubelet：這被認(rèn)為是“節(jié)點(diǎn)代理”，它將工作程序節(jié)點(diǎn)注冊(cè)到控制平面，并且還管理其給定節(jié)點(diǎn)上的Pod。
• Kube代理：這是一個(gè)在每個(gè)工作節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)代理，并管理整個(gè)群集中的網(wǎng)絡(luò)配置。
• 容器運(yùn)行時(shí)：您的集群使用哪個(gè)容器運(yùn)行時(shí)取決于云提供商。流行的運(yùn)行時(shí)是ContainerD。

Kubernetes插件

由于Kubernetes與云無(wú)關(guān)，因此每個(gè)提供商都負(fù)責(zé)提供兩個(gè)核心插件。為了獲得正在運(yùn)行的云的全部好處，這些至關(guān)重要：

• 集裝箱存放接口
• 云控制器管理器

當(dāng)你部署Vultr神鷹（一terraform模塊，規(guī)定一個(gè)Kubernetes集群與Vultr CCM和CSI），所有這些插件都已經(jīng)建立。換句話說(shuō)，您的集群很容易成為Vultr就緒的。

其他需要考慮的Kubernetes插件：

• 外部DNS
• 自動(dòng)潔牙機(jī)

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常見的Kubernetes術(shù)語(yǔ)定義

在使用Kubernetes進(jìn)行運(yùn)行之前，需要了解一些關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)：

• Kubernetes集群：一組運(yùn)行容器化應(yīng)用程序的節(jié)點(diǎn)。
• Kubernetes運(yùn)算符：Kubernetes的擴(kuò)展，可讓您構(gòu)建自己的自定義資源。
• Kubernetes節(jié)點(diǎn)：取決于群集的虛擬或物理工作節(jié)點(diǎn)。
• Kubernetes容器：Kubernetes中最小，最基本的可部署對(duì)象。吊艙可容納容器。吊艙可以容納1個(gè)或多個(gè)容器。
• Kubernetes機(jī)密：可讓您存儲(chǔ)和管理敏感信息，例如密碼，OAuth令牌和ssh密鑰。
• Kubernetes服務(wù)：如果您希望公開部署（一個(gè)或多個(gè)）以便從集群內(nèi)部（或外部）訪問(wèn)，則使用
• Kubectl：?Kubernetes命令行工具，可讓您針對(duì)Kubernetes集群運(yùn)行命令
• Minikube：?一種工具，可讓您在本地運(yùn)行Kubernetes。

開發(fā)人員如何使用Kubernetes？

隨著崛起微服務(wù)，Kubernetes已經(jīng)普及上升為它允許開發(fā)者輕松地構(gòu)建分布式應(yīng)用程序。微服務(wù)提供了一種構(gòu)建和部署應(yīng)用程序的方式。無(wú)需構(gòu)建單個(gè)大型“整體”應(yīng)用程序，而是構(gòu)建小型的“小規(guī)?！睉?yīng)用程序，它們可以很好地完成一件事和一件事。然后，您將有多個(gè)可以協(xié)同工作但彼此獨(dú)立的應(yīng)用程序。由于這些組件彼此獨(dú)立，因此您可以根據(jù)需要擴(kuò)展某些應(yīng)用程序。

例如：在黑色星期五期間，您可能希望啟動(dòng)更多POS系統(tǒng)實(shí)例來(lái)處理大量交易。在“傳統(tǒng)”應(yīng)用程序中，您將必須部署整個(gè)應(yīng)用程序的多個(gè)實(shí)例，這可能很浪費(fèi)。

與Kubernetes一樣，CI / CD（連續(xù)集成/連續(xù)交付）也適用于微服務(wù)。您可以完全自動(dòng)化應(yīng)用程序部署?？紤]以下示例：您可能具有CI / CD管道，該管道會(huì)將您的應(yīng)用程序構(gòu)建到容器中，然后更新Kubernetes配置以使用此最新容器，而不僅僅是將代碼提交到存儲(chǔ)庫(kù)。

另一個(gè)示例涉及使用Kubernetes輕松調(diào)度批處理作業(yè)。在這種用例中，您可以安排工作負(fù)載在滿足您需求的特定時(shí)間運(yùn)行。使用Kubernetes，因?yàn)樗鼈兪侨萜鳎运鼘⒈徊渴?，完成其工作然后被刪除。您不必?fù)?dān)心僅為該批處理作業(yè)使用專用實(shí)例，Kubernetes將確保您的作業(yè)在需要時(shí)運(yùn)行。

總體而言，微服務(wù)設(shè)計(jì)有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

1. 高效地管理云資源（潛在的成本節(jié)省）
2. 獨(dú)立縮放應(yīng)用程序的特定部分

關(guān)于Vultr的Kubernetes引擎

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