Kubernetes 是最流行的開源容器編排解決方案。

開始使用 Kubernetes并不容易。

本文將幫助您了解 Kubernetes 的一些最重要的概念。

1.為什么我們需要容器編排？

大多數(shù)企業(yè)都在采用微服務(wù)架構(gòu)。

微服務(wù)提供了創(chuàng)新的靈活性。

然而，微服務(wù)并不是免費(fèi)的。我們沒有部署幾個應(yīng)用程序，而是部署了數(shù)百個微服務(wù)。這導(dǎo)致復(fù)雜性增加。

容器可以幫助簡化您的部署和可觀察性挑戰(zhàn)。但是，在管理基礎(chǔ)架構(gòu)和部署方面仍然存在挑戰(zhàn)。示例：我想要 10 個微服務(wù) A 容器實(shí)例，15 個微服務(wù) B 容器實(shí)例，......等等多個微服務(wù)。此外，我的微服務(wù)還需要一些其他功能。一些典型特征包括：

• Auto Scaling- 根據(jù)需求擴(kuò)展容器
• 服務(wù)發(fā)現(xiàn)- 幫助微服務(wù)找到另一個
• 負(fù)載均衡器- 在微服務(wù)的多個實(shí)例之間分配負(fù)載
• 自我修復(fù)- 進(jìn)行健康檢查并替換失敗的實(shí)例
• 零停機(jī)部署- 無需停機(jī)即可發(fā)布新版本

2.什么是容器編排？

容器編排解決方案提供了微服務(wù)架構(gòu)所需的大部分技術(shù)特性。您將能夠創(chuàng)建一個包含多個 VM 實(shí)例的集群并將微服務(wù)部署到該集群。容器編排解決方案將管理集群和部署。

3.什么是 Kubernetes？

有許多容器編排平臺：Docker Swarm、Mesosphere 和 Kubernetes 等。在過去的幾年里，Kubernetes 已經(jīng)成為容器編排領(lǐng)域的贏家。

4.什么是最重要的 Kubernetes 概念？

假設(shè)您想使用 Kubernetes 建立一個微服務(wù)架構(gòu)。以下是工作流程的樣子：

• 第 1 步：創(chuàng)建具有多個節(jié)點(diǎn)（或虛擬機(jī)）的容器編排的 Kubernetes 集群
• 第 2 步：部署和配置您的第一個微服務(wù)
• 第 3 步：部署和配置您的第二個微服務(wù)

現(xiàn)在讓我們深入研究其中的每一個。

4.1 什么是集群？

集群是一組虛擬機(jī)。在集群中，有兩種類型的節(jié)點(diǎn)：

• 主節(jié)點(diǎn)- 管理集群。您將所有部署指令發(fā)送到主節(jié)點(diǎn)。
• 工作節(jié)點(diǎn)- 所有微服務(wù)都在工作節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。

以下是一些重要的主節(jié)點(diǎn)（控制平面）組件：

• API Server- 處理 K8S 集群的所有通信（來自節(jié)點(diǎn)和外部）
• 調(diào)度程序- 決定 pod 的位置
• 控制管理中心- 管理部署和副本集
• etcd- 存儲集群狀態(tài)的分布式數(shù)據(jù)庫

工作節(jié)點(diǎn)的工作是運(yùn)行您的微服務(wù)。此外，一個名為 Kubelet 的 Kubernetes 組件在每個 pod 上運(yùn)行。Kubelet 使工作節(jié)點(diǎn)能夠與主節(jié)點(diǎn)通信。

4.2 讓我們部署一個微服務(wù)

假設(shè)我要部署微服務(wù) A 的 V1 的 5 個實(shí)例。發(fā)出創(chuàng)建部署并為其設(shè)置多個實(shí)例的命令類似于您在下面看到的：

**create deployment** hello-world-rest-api --image=in28min/hello-world-rest-api:0.0.1.RELEASE
scale deployment hello-world-rest-api --replicas=5

這會將具有 5 個實(shí)例的微服務(wù) A 的 v1 部署到 Kubernetes 集群。

在內(nèi)部，Kubernetes 將創(chuàng)建

• 部署
• 一個 ReplicaSet 和
• 5個豆莢

為什么 Kubernetes 會這樣做？

讓我們深入挖掘。

4.3 什么是 Pod？

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署單元。一個 pod 代表你的微服務(wù)的一個實(shí)例。每個 Pod 都分配有一個臨時(shí)IP 地址。

如果我在 Kubernetes 集群中運(yùn)行 10 個微服務(wù) A 實(shí)例和 12 個微服務(wù) B 實(shí)例，那么我總共將運(yùn)行 10 + 12 = 22 個 Pod。

4.4 什么是ReplicaSet？

我們將具有 5 個實(shí)例的微服務(wù) A 部署到 Kubernetes 集群。這意味著您有 5 個 pod 正在運(yùn)行。假設(shè)你殺死了一個豆莢。Kubernetes 會自動識別這一點(diǎn)并創(chuàng)建一個替換 pod。Kubernetes 監(jiān)控您的 pod 的健康狀況并替換不健康的 pod。Kubernetes 如何做到這一點(diǎn)？

這是 ReplicaSet 的工作。

ReplicaSet 確保指定數(shù)量的 pod 始終在運(yùn)行。在上面的例子中，一個 ReplicaSet 確保了微服務(wù) A 的 5 個實(shí)例始終在運(yùn)行。

4.5 什么是部署？

如果一個 ReplicaSet 保證了特定數(shù)量的 pod，那么 Deployment 的作用是什么？

部署可確保您在發(fā)布微服務(wù)的新版本時(shí)具有靈活性。

部署代表微服務(wù)的所有版本。

目前，我們只有一個版本的微服務(wù)。但是，您可以部署新版本。比方說，我想在不停機(jī)的情況下部署微服務(wù) V2。

這就是部署的工作。

當(dāng)您部署現(xiàn)有微服務(wù)的新版本時(shí)，部署將為微服務(wù) A 的 V2 創(chuàng)建一個新的 ReplicaSet。

你將會有：

• 一個部署代表微服務(wù) A
• 微服務(wù)A V1的一個ReplicaSet
• 微服務(wù) A V2 的一個 ReplicaSet

部署英國

4.6 快速回顧 - 部署與副本集

kubectl create deployment microservice1 --image=microservice1:v1?

為每個微服務(wù)創(chuàng)建一個部署。Deployment 代表一個微服務(wù)（及其所有版本）。部署管理新版本，確保零停機(jī)時(shí)間。

副本集確保為特定微服務(wù)版本運(yùn)行特定數(shù)量的 pod 。即使其中一個 pod 被殺死，副本集也會啟動一個新的。

kubectl set image deployment microservice1 microservice1=microservice1:v2?

當(dāng)你部署一個 V2 的微服務(wù)時(shí)，會創(chuàng)建一個新的 ReplicaSet（V2 ReplicaSet）。

部署根據(jù)配置的發(fā)布策略更新 V1 副本集和 V2 副本集。

4.7 什么是服務(wù)？

在 Kubernetes 中，每個 Pod 都有自己的 IP 地址。在以下情況下，您如何確保外部用戶不受影響：

• 吊艙出現(xiàn)故障并被替換或
• 部署了新版本的微服務(wù)，并且舊版本的所有現(xiàn)有 Pod 都被新版本的 Pod 替換

解決方案：創(chuàng)建一個服務(wù)。

expose deployment name --type=LoadBalancer --port=80?

服務(wù)使用穩(wěn)定的 IP 地址將您的部署暴露給外部世界。這可確保您的用戶不會在 pod 上下移動時(shí)受到影響。

服務(wù)分為三類：

• ClusterIP：在集群內(nèi)部 IP 上公開服務(wù)。用例：您希望您的微服務(wù)僅在集群內(nèi)部可用（集群內(nèi)通信）。
• LoadBalancer：使用云提供商的負(fù)載均衡器向外部公開服務(wù)。用例：您想為每個微服務(wù)創(chuàng)建單獨(dú)的負(fù)載均衡器。
• NodePort：在每個節(jié)點(diǎn)的 IP 上的靜態(tài)端口（NodePort）上公開服務(wù)。用例：您不想為每個微服務(wù)創(chuàng)建一個外部負(fù)載均衡器（您可以創(chuàng)建一個 Ingress 組件來對多個微服務(wù)進(jìn)行負(fù)載均衡）。

5.接下來的步驟

• 嘗試 Kubernetes 游樂場
• 在其中一個云平臺中創(chuàng)建一個 Kubernetes 集群并使用它（GKE 有一個免費(fèi)層。您可以嘗試 AKS 和 EKS，但它們目前還不是免費(fèi)層的一部分！）。