8分钟入门 K8S

2019年4月30日 | 作者 Omer Hamerman | 译者 郭旭东 | 3300字 | 阅读大约需要7分钟
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读完 Kubernetes: Up and Running 后,我写下了这篇文章。旨在为那些认为文章 TL;DR 的人进行一些总结,这同时也是一种强迫自己检查所阅读内容的好方法。

基于 Google Borg 的开源系统 K8S( Kubernetes ) 是一个非常强大的容器编排调度系统。 其整个生态系统,包括:工具,模块,附加组件等,都是使用 Golang 语言编写的,这使得 K8S 及其周边生态系统基本上是面向 API 对象、运行速度非常快的二进制文件的集合,并且这些二进制文件都有很好的文档记录,易于编写和构建应用程序。

在深入了解之前,我想先介绍一下 K8S 的竞争对手:ECS 、 Nomad 和 Mesos 。ECS 是 AWS 自己的业务编排解决方案,而最近 AWS 上也引入了一个托管的 K8S 系统 – EKS 。两者都提供 FARGATE ,允许用户运行其应用并忽略其运行物理资源。

K8S 作为一个开源系统,在采用量上毫无疑问是最大赢家,同时它也可以以托管形式在三个主要云提供商上提供服务。然而,它比其他系统更加复杂。K8S 可以处理几乎任何类型的容器化工作负载,但这并不意味着每个人都需要它。用户也可以选择其他解决方案,例如,单独部署在 AWS 上的互联网产品可以在生产环境很好的使用 ECS 而非 K8S。

话虽如此,k8s也有其神奇之处 – 它可以在任何地方部署,同时拥有一个活跃的社区和数百个核心开发人员,以及其广泛生态系统中的数千个其他开源贡献者。它快速、新颖、模块化和面向 API ,使其成为对于构建插件和服务非常友好的系统。

话不多说,这里把 K8S 分为的11个部分介绍

1. Pods

Pods 是 K8S 中创建或部署的最小基本单位。一个 pod 可以由多个容器组成,这些容器将形成一个部署在单个节点上的单元。一个 pod 包含一个容器之间共享的 IP。在微服务中, pod 将是执行某些后端工作或提供传入请求的微服务的单个实例。

2. Nodes

Node 就是服务器。它们是 K8S 部署其 pod 的“裸机”(也可以是虚拟机)。Nodes 为 K8S 提供可用的群集资源,以保持数据,运行作业,维护工作负载和创建网络路由。

3. Labels & Annotations

Labels 是 K8S 及其终端用户过滤和筛选系统中类似资源的方式,也是一个资源需要“访问”或与另一个资源关联的粘合剂。例如:一个 Service 想要开放 Deployment 的端口。无论是监控,记录,日志,测试,任何k8s资源都应添加 Labels 以供进一步检查。例如: app=worker ,一个给系统中所有工作 pod 的标签,稍后可以使用 kubectl 工具或 k8s api 使用 --selector 字段进行选择。

Annotations 与 Labels 非常类似,但是它通常以字符串的形式用于存储元数据,但他不能用于标识和选择对象,通常也不会被 Kubernetes 直接使用,其主要目的是方便工具或用户的阅读和查找等。

4. 服务发现

作为编排调度器,控制不同工作负载的资源,K8S 管理 pods 、jobs 和其他任何需要网络通信的物理资源。 K8S 使用 etcd 管理这些。 etcd 是 K8S 的“内部”数据库, Master 节点使用它来知道一切资源都在哪里。K8S 还为您的服务提供了实时的 “服务发现” - 所有 Pod 都使用的自定义 DNS 服务(CoreDNS),您可以通过解析其他服务的名称来获取其 IP 地址和端口。它不需要任何设置,在 K8S 集群中“开箱即用”。

5. ReplicaSets

虽然 pod 运行任务,但通常单个实例是不够的。出于对冗余和负载处理的考虑,需要进行复制容器,即“弹性缩放”。K8S 使用 ReplicaSet 来实现伸缩扩展。根据副本的数量来表示系统的期望状态,并且在任何给定时刻保持系统的当前状态。

这也是配置自动扩展的地方,在系统负载高时创建新的副本,以及在不再需要这些资源来支持运行工作负载时减少扩展。简单的讲就是:少则增加,多增删除。

6. DaemonSets

有时,某些应用程序在每个节点上只需要一个实例。最好的例子就是像 FileBeat 这样的日志采集组件。为了让 agent 从节点上收集日志,它需要运行在所有节点上,但只需要一个实例即可。为了创建满足上面需求的的工作负载,K8S 使用 DaemonSets 来完成这个工作。

7. StatefulSets

虽然大多数微服务都是无状态的应用程序,但是还是有一部分并不是。有状态的工作负载需要由某种可靠的磁盘卷来支持。虽然应用程序容器本身可以是不变的,并且可以用更新的版本或更健康的实例来替换它们,但是即使使用其他副本也是需要持久化的数据。为此,StatefulSets 允许部署整个生命周期内需要运行在同一节点的应用程序。它还保留了它的 “名称” ; 容器内的 hostname 和整个集群中服务发现的名称。一个包含3个 ZooKeeper 的 StatefulSet 可以命名为 zk-1zk-2zk-3 还可以扩展为包含其他成员,如 zk-4zk-5 等… StatefulSets 还需要管理 PVC 。

8. Jobs

K8S 核心团队考察了绝大多数需要使用编排系统的应用程序。虽然大多数应用程序需要持续的正常运行时间来处理服务请求,例如 Web 服务,但有时也需要运行批量任务并在任务完成后进行清理。如果您愿意,可以使用小型无服务器环境。而在 K8S 中实现这一功能,可以使用 Job 资源。Jobs 正是听起来的那样,一个工作负载容器来完成特定的工作,并在成功后被销毁。一个很好的例子是设置一组 worker ,从要处理和存储的队列中读取任务。一旦队列为空,直到下一批准备好进行处理,都不再需要启动 worker。

9. ConfigMaps & Secrets

如果您还不熟悉 Twelve-Factor App manifest十二要素应用》 ,可以点击链接了解一下。现代应用程序的一个关键概念是无环境,可通过注入的环境变量进行配置。应用程序应完全与其所在位置无关。ConfigMaps 在 K8S 中实现这一重要概念。其本质上是环境变量的 key-value 列表,这些变量被传递给正在运行的工作负载以确定不同的 runtime 行为。

SecretsConfigMaps 类似,通过加密的方式防止密钥、密码、证书等敏感信息泄漏。

我个人认为在任何系统上使用密码的最佳选择是 Hashicorp 的 Vault 。请务必阅读我去年写的关于它的文章,关于 Vault 可以为你的产品提供的功能,以及我的一位同事写的另一篇更具技术性的[文章](https://medium.com/prodopsio/taking-your-hashicorp-vault-to-the-next-level-8549e7988b24)。

10. Deployments

为了使新版本快速替换原有的应用程序,我们希望将构建、测试和发布在一块来实现 short feedback loops 。K8S 使用 Deployments 来不断部署新软件,Deployments 是一组用来描述特定运行工作负载的元数据。例如:发布新版本,bug 修复,甚至是回滚(这是k8s的另一个内部选项)。

在 K8S 中部署软件有两个主要策略

  1. Replacement:将使用新副本替换您的整个工作负载,整个过程需要强制停机。

  2. RollingUpdate:k8s通过两种特定配置来实现使用新的 Pods 实例滚动更新:

    1. MaxAvailable : 该设置表示在部署新版本时可用的工作负载的百分比(或确切数量),100%表示“我有2个容器,保持2个存活并在整个部署期间正常提供服务”。
    2. MaxSurge : 该设置表示升级期间总 Pod 数最多可以超出期望的百分比(或数量),100%表示“我有 X 个容器,再部署 X 个容器,然后开始推出旧容器”。

11. Storage

K8S 在存储上添加了一层抽象,工作负载可以为不同的任务请求特定的存储,甚至可以管理持续的时间可以超过某个pod的生命周期。为了简短起见,我想向您介绍我最近发布的关于k8s存储的文章,特别是为什么它不能完全解决数据库部署等数据持久性要求。

概念性理解

K8S 是根据一些指导方向设计和开发的,考虑到社区的性质,每个特征、概念和想法都被内置于系统中。此外,终端用户会以某种方式使用该系统,作为一个开源和免费的系统,不属于任何人,你可以用它做任何你想要做的事。

面向 API :系统中的每个部分都以一种可通过记录良好且可操作的 API 进行交互的方式进行构建。核心开发人员确保作为终端用户的您可以进行更改,查询和更新,用来提供更好的用户体验。

工具友好 : 作为上面一点的衍生,K8S 是热衷于在其 API 周围创建工具的。它将自身做为一个原始平台,以可定制的方式构建,以供其他人使用,并进一步开发用于不同的工具。有些已经变得非常有名并被广泛使用,如 Spinnaker ,Istio 和许多其他功工具。

声明性状态 : 鼓励用户使用具有声明性描述的系统而不是命令式描述。这意味着系统的状态和组件最好被描述为在某种版本控制(如 git )中管理的代码,而不会因为某一处手动更改也对整体有影响。这样,k8s更容易灾难恢复 ,易于在团队之间分享和传递。

最后

本文试图将重点放在 K8S 的介绍和主要概念上,当然,K8S 还有其他非常重要的领域,比如物理系统构建模块,如 kubeletkube-proxyapi-server 和终端操作工具:kubectl。我将在下一篇文章中讨论以及介绍这些很酷的功能。

原文地址: https://medium.com/prodopsio/an-8-minute-introduction-to-k8s-94fda1fa5184

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