混合云環境中擴展Kubernetes遇到的挑戰及解決方案
流量突增時，我們需要擴展應用程序以滿足用戶需求。本文分享了擴展Kubernetes以及管理混合云環境時可能遇到的挑戰，以及如何簡單高效地完成Kubernetes擴展。
引 言
假設您的業務是在線的：您擁有自己的數據中心，擁有用于運行您網站的私有云。您需要部署許多服務器來運行應用程序并存儲其數據。
也許大多數時候，您的網站的整體流量非常穩定。但也許也有時候，網站的流量會面臨突然的增長，這時您該如何應對?
首先，您需要能夠擴展應用程序，以應對流量增加。若您不想在每年只使用幾次的新硬件上額外花錢，您可以考慮轉向混合云模式。
從私有云轉向混合云，可以大大節省時間和成本。將應用程序(部分)擴展到公有云后，您就只需在使用它們時、僅為您所使用的資源付費。
但是，您該如何選擇公有云?您可以選擇多個公有云嗎?
簡短來說，回答是肯定的，您很有可能需要選擇多個公有云提供商。您也許有不同的團隊，需要處理不同的應用程序，有不同的要求，因此一個云提供商可能無法滿足您的所有需求。此外，許多組織需要遵守某些法律、法規和政策，這些法律、法規和政策要求他們的數據必須實際駐留在某些特定地點。使用多個公有云的策略可以幫助組織滿足這些嚴格的、多樣化的要求。他們還可以從多個數據中心區域或可用區域中進行選擇，以盡可能接近最終用戶，從而為他們提供***性能和最小延遲。
跨云擴展的挑戰
你已經決定使用云了，所以讓我們回過頭來思考一下最初的問題。您的應用程序具有針對您的應用程序的微服務部署架構，這一架構上運行著需要擴展的容器。而這，就是Kubernetes發揮作用的地方。Kubernetes這一解決方案，可幫助您管理和編排節點集群中的容器化應用程序。雖然Kubernetes將幫助您管理和擴展部署、節點和集群，但它無法幫助您輕松地跨云提供商管理和擴展它們。這一點我們會在稍后詳細介紹。
Kubernetes集群是一組機器(物理/虛擬)，Kubernetes為集群提供資源以運行應用程序。首先，您需要了解的基本Kubernetes概念是：
Pod是控制一個或多個容器的單元，它會作為一個應用程序來被調度。通常，您應該為每個應用程序創建一個Pod，以便您可以單獨擴展和控制它們。
節點組件是Kubernetes中的worker machine。節點可以是虛擬機(VM)或物理機，具體取決于集群。每個節點都包含運行pod所需的服務，并由主組件管理。
主組件管理著Pod的生命周期。如果Pod死亡，Controller會創建一個新的Pod;如果你對Pod進行擴容或縮容，那么Controller會創建/銷毀你的Pod。有關Controller類型的更多信息，可以參閱此處：
https://kubernetes.io/docs/con ... aset/
這三個組件的作用是擴展和調度容器。主組件指示調度和擴容的命令，然后節點相應地根據命令來編排pod。
上述只是Kubernetes非常基礎的概念，這篇《零基礎入門│帶你理解Kubernetes》可以帶你更詳細地理解Kubernetes。
嘗試使用Kubernetes解決跨云擴展的問題時，會遇到一些關鍵挑戰：
- 難以管理多個云、多個集群，設置用戶，設置策略
- 安裝和配置的復雜性
- 不同環境的用戶或團隊會有不同體驗
Rancher可以幫助您解決上述難題。Rancher是一個開源的容器管理平臺，用于在生產中運行Kubernetes。Rancher的下述功能可以幫助我們管理和擴展我們的應用程序，無論計算資源是在本地托管還是在多個云上托管：
- 跨多個集群和云的通用基礎架構管理
- 簡單易用的Kubernetes配置和部署界面
- 一鍵輕松擴展Pod和集群
- 訪問控制和用戶管理(ldap，AD)
- 工作負載、RBAC、政策和項目管理
- 在多云、甚至有可能是多個任何可以運行Kubernetes的基礎架構上，Rancher都可以成為您的多個Kubernetes集群的單一控制點。
下面讓我們看看我們如何管理兩個不同區域的多個Kubernetes集群。
啟動Rancher 2.0實例
首先，啟動Rancher 2.0實例。具體方法可以參照這個快速上手指南：https://rancher.com/quick-start/
上手Rancher和Kubernetes
讓我們在兩個不同的地區的GCP中創建兩個托管的Kubernetes集群。為此，您需要一個服務帳戶密鑰。
在Global選項卡中，我們可以看到所有可用的集群及其狀態。從Provisioning狀態開始，集群準備好后，狀態會變成Active。
現在我們已經從Kubernetes集群中為每個節點部署了許多pod。這些pod將由Kubernetes和Rancher的內部系統使用。
下面繼續為兩個集群部署工作負載。按順序選擇默認項目; 這將打開Workloads選項卡。單擊Deploy，將***個集群的名稱及Docker鏡像設置為httpd，第二個集群的設置為nginx，因為我們希望將我們的Web服務器暴露給Port映射區域。選擇一個四層負載均衡中的Internet流量。
如果單擊nginx / httpd工作負載，您將看到Rancher實際上按照Kubernetes的建議創建了一個部署來管理ReplicaSet。您還將看到這個ReplicaSet創建的Pod。
擴展Pod和集群
Rancher實例正在管理兩個集群：
- us-east1b-cluster,運行5個httpd Pod
- europe-west4-a cluster,運行1個 nginx Pod
單擊Scale列下的“-”(減號圖標)，可以減少httpd Pod。我們很快就看到Pod數量減少了。
若想要擴展pod，請單擊Scale列下的“+”(加號圖標)。完成后，您可以立即看到Pod正在被創建，以及ReplicaSet正在擴展事件。使用Pod的右側菜單嘗試刪除其中一個pod，留意觀察ReplicaSet如何重新創建它，以匹配所需的狀態。
如此一來，***個集群的httpd Pod數從5個變到了2個，第二個集群的nginx Pod從1個變到了7個?，F在，第二個集群看起來幾乎耗盡了資源。
通過Rancher，我們還可以通過添加額外的節點來擴展集群。下面嘗試這樣做一下，讓我們將節點數編輯為5。
雖然是Rancher向我們展示了“協調集群”，但其實是Kubernetes在幕后升級集了群主服務器并調整節點池的大小。
稍等一下，最終你應該看到5個節點啟動并運行。
讓我們檢查一下Global選項卡，這樣我們就可以對Rancher正在管理的所有集群有一個全局的了解。
現在我們可以添加更多Pod(如果我們想的話)，因為現在我們有新的可用資源了。下面試著把pod數變為13。
最重要的是，所有這些操作都是在沒有停機的情況下完成的。在向上或向下擴展Pod或調整集群大小時，為httpd / nginx部署***公有IP，HTTP響應狀態代碼始終為200。
總 結
讓我們回顧一下我們的Kubernetes集群縮放練習：
- 我們使用Rancher創建了兩個集群
- 我們部署了含有1個 nginx Pod和5個httpd Pod的工作負載
- 對這兩個部署進行擴容和縮容
- 調整了集群的大小
所有這些操作，都是通過在Rancher友好且直觀的UI上，通過一些簡單點擊而完成的。當然，您也可以完全使用API完成這些操作。
在任何一種情況下，您都有一個中心點，您可以從中管理所有Kubernetes集群，觀察其狀態或根據需要擴展部署。如果您正在尋找一種工具來幫助您在混合/多云、多區域集群中進行基礎架構管理和容器編排，那么開源的Rancher Kubernetes平臺可能非常適合您。
