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【K8S系列】从零开始学习 k8s:入门指南(一)

序言

任何一件事情,只要坚持六个月以上,你都可以看到质的飞跃。

今天学习一下K8s入门相关内容,希望此文,能帮助读者对K8s有一个初步的了解

文章标记颜色说明:

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1.背景介绍

k8s本身是一个很庞大的技术,读完这篇文章,希望你能在以下四个方面有一定的了解::

  • 了解容器技术、k8s、各大厂商使用k8s的情况
  • 理解掌握k8s的核心对象、架构层面
  • 掌握k8s的安装方式
  • k8s常见问题的解决方案

2.前情提要

在真正介绍k8s之前,需要先讲一下 架构对比和容器技术

2.1 架构对比

我们先一起看下单体架构

这张图是单体架构,那单体架构它有一个什么样的特点呢?

在单体架构最早期,如果要开设一个网站,在这种架构下面,所有的业务逻辑都是在一起,那么这种紧偶合的应用架构会导致,随着业务复杂性提升,整个网站的维护成本会变得很高,有时候可能会因为改一点功能,就牵一发动全身,维护成本极高

那么怎么解决这个问题呢?

可以看到,业界在架构层面一直在不断地探索。从单体应用,到分布式,到微服务到k8s到service mesh。这都是探索出来的一些方案。今天我们看下微服务

看下这张图一个应用系统,它被切分成了很多微服务,比如,我们修改某个服务里面的业务逻辑,只需要发布这个服务即可,其他服务不会受到影响

问题1:

但是,虽然说微服务解耦了系统复杂性,但是在另一个层面上也带来了一个挑战问题,就是微服和微服之间如何互相通讯,服务如何部署、管理。就变成了一个需要解决的问题

怎么解决的呢,肯定是解决了,而且还有很多方案,容器技术就是其中一种。

如果从 2013 年 Docker 项目发布开始算起,这次变革也不过 10 年时间。容器技术,就已经完全重塑了整个云计算市场的形态。

它不仅催生出了一批容器技术人,更培育出了一个有相当规模的开源技术市场。因此很多公司都争相把容器和 Kubernetes 项目树立为战略重心之一。

容器技术为什么这么受欢迎?容器技术是什么?

讲容器技术之前,先思考一下这个问题

问题2:

在paas阶段,平台已经被包装成一个服务了,那用户如何使用这个服务,如何把自己的应用打包放到paas平台,这是paas需要解决的用户层面的问题。我们带着这个问题,来看下容器技术。

2.2 容器技术

想到容器技术,首先会想到Container这个单词,它直译过来,是容器,集装箱,货柜

其实容器技术是一种沙盒技术。顾名思义,沙盒就是能够像一个集装箱一样,把我们的应用“装”起来的一种技术。

这样,应用与应用之间,就因为有了边界而不至于相互干扰;而被装进集装箱的应用,也可以被方便地搬来搬去,

容器技术的核心功能:是通过约束和修改进程的动态表现,从而为其创造出一个“边界”。进而为每个应用创造了独立的运行空间

那他底层是如何实现的呢?是使用Linux 容器最基础的两种技术:Namespace 和 Cgroups

  • Namespace:作用是“隔离”,它让应用进程只能看到该 Namespace 内的“世界”
  • Cgroups :作用是“限制”,它给这个“世界”围上了一圈看不见的墙

这么一折腾,进程就真的被“装”在了一个与世隔绝的房间里,而这些房间就是 PaaS 项目赖以生存的应用“沙盒”。

我们回忆一下刚刚说的那个paas如何给应用打包问题,这样是不是就已经解决了?对,就是解决了!

这也是 Docker 项目刚刚开源不久,就能够带领一家原本默默无闻的 PaaS 创业公司脱颖而出,又迅速占领了所有云计算领域头条的技术原因。

总结下,我们可以简单理解为,容器,就是一种特殊的进程。

2.3 容器技术的优点

** 容器技术有以下优点:**

  1. 一致的运行环境
  2. 更高效的利用系统资源
  3. 更快速的启动时间
  4. 持续交付和部署
  5. 更轻松的迁移
  6. 更轻松的维护和扩展

总结下来:安全性、隔离性、便携性、可配额

举个例子,一致的运行环境。主要是指:因为云端与本地服务器环境不同,应用的打包过程,一直是使用 PaaS 时最“痛苦”的一个步骤。

但有了容器之后,更准确地说,有了容器镜像之后,这个问题被非常优雅地解决了。

另外,因为容器是一个特殊的进程,他更小了,所以资源利用率和启动时间变得更高更快了。

2.4 容器编排

随着互联网需求的爆发,服务暴增,出现了容器编排,而且容器从最开始一个开发者手里的小工具,一跃成为了云计算领域的绝对主角;这也标志着它真正得到了市场和生态的认可。

而能够定义容器组织和管理规范的“容器编排”技术,就当仁不让地坐上了容器技术领域的“头把交椅”。

这其中,最具代表性的容器编排工具,属于:

  1. Docker 公司的 Compose+Swarm 组合

  2. Google 与 RedHat 公司共同主导的 Kubernetes 项目

3 K8S介绍

3.1 K8S是什么

有了前面内容的铺垫,现在我们来正式看下Kubernetes 是什么吧

他简称k8s,是谷歌开源的容器集群管理系统,他的前身Borg是一直以来都被誉为 Google 公司内部最强大的“秘密武器”。

这个说法,虽然有些夸张,但不算是吹牛可以看到,上图中,Borg处于架构最底层。

可以说:Borg 项目是谷歌内部整个基础设施技术栈的最底层,他是承载 Google 公司整个基础设施的核心依赖。

所以,Kubernetes 从一开始就比较幸运地站在了一个他人难以企及的高度:

而且在它的成长阶段,这个项目每一个核心特性的提出,几乎都脱胎于 Borg 系统的设计与经验。

更重要的是,这些特性在开源社区落地的过程中,又在整个社区的合力之下得到了极大的改进,修复了很多当年遗留在 Borg 体系中的缺陷和问题。

可以说,在某些功能层面,他比Borg更强大一些

Kubernetes 项目的本质:是为用户提供一个具有普遍意义的容器编排工具。

它着重解决的问题是:大规模集群中的各种运行任务之间的关系处理,这些关系的处理,是作业编排和管理系统最困难的地方。

其能力有:

• 基于容器的应用部署、维护和滚动升级

• 负载均衡和服务发现

• 跨机器和跨地区的集群调度

• 自动伸缩

• 无状态服务和有状态服务

• 插件机制保证扩展性

3.2 K8S设计思想

Kubernetes 项目最主要的设计思想:从更宏观的角度,以统一的方式来定义任务之间的各种关系,并且为将来支持更多种类的关系留有了很多余地。

而且,从一开始,Kubernetes 项目就没有像同时期的各种“容器云”项目那样,把 Docker 作为整个架构的核心,而仅仅把它作为最底层的一个容器运行时实现。

它真正的价值,在于提供了一套基于容器构建分布式系统的基础依赖。这也是k8s能长久发展的一个原因

可以从这四个方面了解一下:

可扩展性:

• 基于微服务部署应用

• 横向扩容缩容

• 自动扩容缩容

高可用:

• 基于replicaset,statefulset 的应用高可用

• Kubernetes 组件本身高可用

可移植性:

• 多种 host Os 选择

• 多种基础架构的选择

• 基于集群联邦建立混合云

安全:

• 基于 TLS 提供服务

• Serviceaccount 和 user

• 基于 namespace 的隔离

• secret

• Taints,psp,networkpolicy

3.3 K8S的优势

优势特点,主要是这8个层面:

资源利用:高效率/高密度

低耦合:松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务

可移植性和灵活性:K8s有很强的兼容性,它可以在各种基础设施和环境设置下运行

敏捷性:敏捷应用程序的创建和部署,与使用 VM 镜像相比,提高了容器镜像创建的简便性和效率

跨平台:跨云和操作系统,可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行

开源:CNCF负责管理K8s,这是一个完全开源、由社区驱动的项目

多云兼容性:

1.容器编排支持多云架构

2.轻松实现环境迁移/扩展

市场领导者:大部分公司都在使用K8s。根据一项调查,K8s被客户广泛使用 (88%),尤其在生产环境中(74%)

下一篇:从零开始学习 k8s:入门指南(二)


本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_36755535/article/details/129593749
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