開發(fā)人員如何理解kubernetes

概述

在JAVA開發(fā)中使用 docker run命令配合上自建的Docker倉庫可以很容易部署JAVA服務(wù)，但是使用Docker部署應(yīng)用會有幾個問題：

1. 一個docker run 不是部署服務(wù)的可靠方法，因為它創(chuàng)建的容器在單個機器運行。雖然Docker引擎提供了一些基本的管理功能，例如在容器崩潰或計算器重啟時自動重啟容器。但是它不能處理機器崩潰。無法保證服務(wù)的高可用！
2. 另一個問題是服務(wù)通常不是孤立存在，而是相互依賴的，例如數(shù)據(jù)庫和消息隊列。我們通常需要將服務(wù)及其依賴項作為一個單元部署或取消部署。

在開發(fā)過程中特別好用的方法是使用Docker Compose。Docker Compose是一個工具，它允許使用YAML文件以聲明方式定義一組容器，然后以組的形式啟動和停止這些容器。

但是使用Docker Compose也有個很明顯的問題就是它僅限于一臺機器。要可靠的部署服務(wù)，必須使用Docker編排框架，例如Kubernetes。

Kubernetes簡介

Kubernates是一個Docker編排框架，是Docker之上的一個軟件層，它將一組計算機硬件資源轉(zhuǎn)變成用于運行服務(wù)的單一資源池。它努力保持每個服務(wù)所需要的實例數(shù)量，并確保它們一直在線，即使服務(wù)實例或機器崩潰也是如此。容器的靈活性和Kubernetes的復(fù)雜性相結(jié)合是部署服務(wù)的一種強有力的方式。

Kubernetes有三個主要功能：

• 資源管理：將一組計算機視為由CPU、內(nèi)存和存儲卷構(gòu)成的資源池，將計算機集群視為一臺計算機。
• 調(diào)度：選擇要運行容器的機器。默認(rèn)情況下，調(diào)度考慮容器的資源需求和每個節(jié)點的可用資源。它還可以實現(xiàn)在同一節(jié)點部署具有親和性（affinity）的容器，或保持特定幾個容器分散部署在不同的節(jié)點上（反親和性，anti-affinity）
• 服務(wù)管理：實現(xiàn)命名和版本化服務(wù)的概念，這個概念可以直接映射到微服務(wù)架構(gòu)中的具體服務(wù)。編排框架確保始終運行所需數(shù)量的正常實例。它實現(xiàn)請求的負(fù)載均衡。編排框架也可以執(zhí)行服務(wù)的滾動升級，并允許你回滾到舊版本。

Kubernetes架構(gòu)

Kubernetes在一組機器上運行。Kubernetes集群中的計算機角色分為主節(jié)點和普通節(jié)點。集群中只有很少的幾個主節(jié)點（可能只有一個）和很多普通節(jié)點。

「主節(jié)點」負(fù)責(zé)管理集群。Kubernetes的「普通節(jié)點」稱為 “工作節(jié)點”，它會運行一個或多個Pod。Pod是Kubernetes的部署單元，由一組容器組成。

主節(jié)點運行多個組件，包括以下內(nèi)容：

• API服務(wù)器：用于部署和管理服務(wù)的REST API，例如，可被kubectl命令行使用。
• Etcd：存儲集群數(shù)據(jù)鍵值的NoSQL數(shù)據(jù)庫。
• 調(diào)度器：選擇要運行POD的節(jié)點。
• 控制器管理器：運行控制器，確保集群狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)匹配。例如，一種被稱為 復(fù)制（replication）控制器 的控制器通過啟動和終止實例來確保運行所需要的服務(wù)實例。

普通節(jié)點運行多個組件，包括以下內(nèi)容：

• Kubelet：創(chuàng)建和管理節(jié)點上運行的Pod。
• Kube-proxy：管理網(wǎng)絡(luò)，包括跨Pod的負(fù)載均衡。
• Pods：應(yīng)用程序服務(wù)。

接下來我們看一下Kubernetes上部署服務(wù)需要掌握的關(guān)鍵Kubernetes概念，掌握這幾個概念就抓住了Kubernetes的核心。

Kubernetes的關(guān)鍵概念

Kubernetes是很復(fù)雜的，但是，一旦掌握了一些「關(guān)鍵對象」的概念，就可以高效的使用Kubernetes。Kubernetes定義了許多類型的對象，從開發(fā)人員的角度來看，最重要的對象如下：

• Pod：

  Pod是Kubernetes的基本部署單元。它由一個或多個共享IP地址和存儲卷的容器組成。服務(wù)實例的pod通常由單個容器組成，例如運行 JVM 的容器。但在某些情況下，Pod包含一個或多個實現(xiàn)支持功能的 「邊車」（sidecar)容器。例如，Nginx 服務(wù)器可以有一個邊車容器，定期執(zhí)行 git pull 以下載最新版本的網(wǎng)站。Pod的生命周期很短,因為Pod的容器或它運行的節(jié)點可能會崩潰。

• Deployment：

  Deployment : Pod 的聲明性規(guī)范。Deployment是一個控制器，可確保始終運行所需數(shù)量的Pod實例 (服務(wù)實例)。它通過滾動升級和回滾來支持版本控制。

• Service：

  向應(yīng)用程序服務(wù)的客戶端提供的一個靜態(tài)/穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)地址。它是基礎(chǔ)設(shè)施提供的服務(wù)發(fā)現(xiàn)的一種形式。每個 Service具有一個 IP 地址和一個可解析為該 IP 地址的 DNS 名稱，并跨一個或多個 Pod對 TCP 和 UDP 流量進(jìn)行負(fù)載均衡處理。IP地址和 DNS 名稱只能在Kubernetes內(nèi)部訪問。

  Service默認(rèn)是使用ClusterIp模式，如果需要外部能訪問到這個Service則需要使用另外兩種類型的對象：NodePort 和 LoadBalancer。

• ConfigMap：

  名稱與值對的命名集合，用于定義一個或多個應(yīng)用程序服務(wù)的外部化配置。Pod容器的定義可以引用ConfigMap來定義容器的環(huán)境變量。它還可以使用ConfigMap在容器內(nèi)創(chuàng)建配置文件?？梢允褂肧ecret來存儲敏感信息（如密碼)，它也是 ConfigMap的一種形式。