这时候就需要我们的主角 Kubernetes 上场了,先来了解一下 K8s 的基本概念,后面再介绍实践,由浅入深步步为营。
关于 K8s 的基本概念我们将会围绕如下七点展开:
Docker 的管理痛点
什么是 K8s?
云架构 & 云原生
K8s 架构原理
K8s 核心组件
K8s 的服务注册与发现
关键问题
Docker 的管理痛点
如果想要将 Docker 应用于庞大的业务实现,是存在困难的编排、管理和调度问题。
于是,我们迫切需要一套管理系统,对 Docker 及容器进行更高级更灵活的管理。
Kubernetes 应运而生!Kubernetes,名词源于希腊语,意为「舵手」或「飞行员」。
Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目,建立在 Google 在大规模运行生产工作负载方面拥有十几年的经验的基础上,结合了社区中最好的想法和实践。
K8s 是 Kubernetes 的缩写,用 8 替代了 「ubernete」,下文我们将使用简称。
什么是 K8s ?
K8s 是一个可移植的、可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,可促进声明式配置和自动化。
K8s 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。K8s 的服务、支持和工具广泛可用。
通过 K8s 我们可以:
快速部署应用
快速扩展应用
无缝对接新的应用功能
节省资源,优化硬件资源的使用
K8s 有如下特点:
可移植:支持公有云,私有云,混合云,多重云 multi-cloud。
可扩展:模块化,插件化,可挂载,可组合。
自动化:自动部署,自动重启,自动复制,自动伸缩/扩展。
云架构 & 云原生
①云和 K8s 是什么关系
云就是使用容器构建的一套服务集群网络,云由很多的大量容器构成。K8s 就是用来管理云中的容器。
②常见几类云架构
常见几类云架构如上图所示:
On-Premises(本地部署)。
IaaS(基础设施即服务):用户:租用(购买|分配权限)云主机,用户不需要考虑网络,DNS,硬件环境方面的问题;运营商:提供网络,存储,DNS,这样服务就叫做基础设施服务。
PaaS(平台即服务):MySQL/ES/MQ/…
SaaS(软件即服务):钉钉,财务管理。
Serverless:无服务,不需要服务器。站在用户的角度考虑问题,用户只需要使用云服务器即可,在云服务器所在的基础环境,软件环境都不需要用户关心。
如果觉得不好理解,推荐阅读这篇文章:如何通俗解释 IaaS、PaaS、SaaS 的区别:
https://www.zhihu.com/question/21641778/answer/62523535
可以预见:未来服务开发都是 Serverless,企业都构建了自己的私有云环境,或者是使用公有云环境。
③云原生
为了让应用程序(项目,服务软件)都运行在云上的解决方案,这样的方案叫做云原生。
云原生有如下特点:
容器化,所有服务都必须部署在容器中
微服务,Web 服务架构式服务架构
CI/CD
DevOps
K8s 架构原理
①K8s 架构
概括来说 K8s 架构就是一个 Master 对应一群 Node 节点。下面我们来逐一介绍 K8s 架构图中的 Master 和 Node。
Master 节点结构如下:
apiserver 即 K8s 网关,所有的指令请求都必须要经过 apiserver。
Scheduler 调度器,使用调度算法,把请求资源调度到某一个 Node 节点。
Controller 控制器,维护 K8s 资源对象。
etcd 存储资源对象。
Node 节点结构如下:
Kubelet 在每一个 Node 节点都存在一份,在 Node 节点上的资源操作指令由 Kubelet 来执行。
Kube-proxy 代理服务,处理服务间负载均衡。
Pod 是 K8s 管理的基本单元(最小单元),Pod 内部是容器,K8s 不直接管理容器,而是管理 Pod。
Docker 运行容器的基础环境,容器引擎。
Fluentd 日志收集服务。
在介绍完 K8s 架构后,我们又引入了很多技术名词。不要着急,先有整体概念,再各个击破。请耐心阅读下文,相信你一定会有不一样的收获。
K8s 核心组件
①K8s 组件
K8s 是用来管理容器,但是不直接操作容器,最小操作单元是 Pod (间接管理容器):
一个 Master 有一群 Node 节点与之对应。
Master 节点不存储容器,只负责调度、网管、控制器、资源对象存储。
容器的存储在 Node 节点,容器是存储在 Pod 内部的)。
Pod 内部可以有一个容器,或者多个容器。
Kubelet 负责本地 Pod 的维护。
Kube-proxy 负责负载均衡,在多个 Pod 之间来做负载均衡。
②Pod 是什么?
解释如下:
Pod 也是一个容器,这个容器中装的是 Docker 创建的容器,Pod 用来封装容器的一个容器,Pod 是一个虚拟化分组。
Pod 相当于独立主机,可以封装一个或者多个容器。
Pod 有自己的 IP 地址、主机名,相当于一台独立沙箱环境。
③Pod 到底用来干什么?
通常情况下,在服务部署时候,使用 Pod 来管理一组相关的服务。一个 Pod 中要么部署一个服务,要么部署一组有关系的服务。
一组相关的服务是指:在链式调用的调用连路上的服务。
④Web 服务集群如何实现?
实现服务集群:只需要复制多方 Pod 的副本即可,这也是 K8s 管理的先进之处,K8s 如果继续扩容,只需要控制 Pod 的数量即可,缩容道理类似。
⑤Pod 底层网络,数据存储是如何进行的?
具体如下:
Pod 内部容器创建之前,必须先创建 Pause 容器。
服务容器之间访问 localhost ,相当于访问本地服务一样,性能非常高。
⑥ReplicaSet 副本控制器
控制 Pod 副本「服务集群」的数量,永远与预期设定的数量保持一致即可。
当有 Pod 服务宕机时候,副本控制器将会立马重新创建一个新的 Pod,永远保证副本为设置数量。
副本控制器:标签选择器-选择维护一组相关的服务(它自己的服务)
ReplicationController 副本控制器:单选。
ReplicaSet 副本控制器:单选,复合选择。
selector:
app = web
Release = stable
在新版的 K8s 中,建议使用 ReplicaSet 作为副本控制器,ReplicationController 不再使用了。
⑦Deployment 部署对象
Deployment 部署对象如下:
服务部署结构模型
滚动更新
ReplicaSet 副本控制器控制 Pod 副本的数量。但是,项目的需求在不断迭代、不断的更新,项目版本将会不停的的发版。版本的变化,如何做到服务更新?
部署模型:
ReplicaSet 不支持滚动更新,Deployment 对象支持滚动更新,通常和 ReplicaSet 一起使用。
Deployment 管理 ReplicaSet,RS 重新建立新的 RS,创建新的 Pod。
⑧MySQL 使用容器化部署,存在什么样的问题?
问题如下:
容器是生命周期的,一旦宕机,数据丢失
Pod 部署,Pod 有生命周期,数据丢失
对于 K8s 来说,不能使用 Deployment 部署有状态服务。
通常情况下,Deployment 被用来部署无状态服务,那么对于有状态服务的部署,使用 StatefulSet 进行有状态服务的部署。
什么是有状态服务?
有实时的数据需要存储。
有状态服务集群中,把某一个服务抽离出去,一段时间后再加入机器网络,如果集群网络无法使用。
什么是无状态服务?
没有实时的数据需要存储。