k8s从初识到上天系列第一篇：初识kubernetes

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一：初识kubernetes

1：官网地址

概述 | Kubernetes

2：简介

        Kubernetes 也称为 K8s，是用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统。

        它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现。Kubernetes源自Google 15 年生产环境的运维经验，同时凝聚了社区的最佳创意和实践。

        Kubernetes 是一个可移植、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，所谓管理容器和编排容器，就是对容器进行负载均衡和对容器内的服务做服务发现，让我们的服务能变得配置自动化，这是k8s的一个核心目标。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态，其服务、支持和工具的使用范围相当广泛。

        docker解决了容器从0到1的问题，并不能对容器进行编排和管理。k8s可以编排管理生产级别的容器系统，起初k8s的作用就是用来编排和管理docker这样的容器。总之k8s不仅仅可以管理docker还可以管理各种各样的虚拟容器技术。

        从 2014年第一个版本发布以来，Kuberetes 迅速获得开源社区的追捧，包括Red Hat、Vware 在内的很多有影响力的公司加入到开发和推广的阵营目前 Kubernetes 已经成为发展最快、市场占有率最高的容器编排引攀产品。

        总之k8s简称就是k8s，主要是对容器进行编排和管理，而不是要替换容器，同时他作为舵手，可以将各种各样的容器docker等容器技术进行管理。

二：为什么需要k8s

        这张图的意思就是k8s可以编排各种各样的容器，然后讲各种各样的容器编排到一个节点上。 

1：传统部署时代

        早期，各个组织是在物理服务器上运行应用程序。 由于无法限制在物理服务器中运行的应用程序资源使用，因此会导致资源分配问题。 例如，如果在同一台物理服务器上运行多个应用程序， 则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，而导致其他应用程序的性能下降。

        一种解决方案是将每个应用程序都运行在不同的物理服务器上， 但是当某个应用程式资源利用率不高时，剩余资源无法被分配给其他应用程式, 而且维护许多物理服务器的成本很高。

2：虚拟化部署时代

        因此，虚拟化技术被引入了。虚拟化技术允许你在单个物理服务器的CPU上运行多台虚拟机(VH)。虚拟化能使应用程序在不同  之间被彼此隔离，且能提供一定程度的安全性， 因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序随意访问。

        虚拟化技术能够更好地利用物理服务器的资源，并且因为可轻松地添加或更新应用程序, 而因此可以具有更高的可扩缩性，以及降低硬件成本等等的好处。

        通过虚拟化，你可以将一组物理资源呈现为可丢弃的虚拟机集群。每个 V 是一台完整的计算机，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自己的操作系统。

3：容器部署时代

        容器类似于 VM，但是更宽松的隔离特性，使容器之间可以共享操作系统(0S)。 因此，容器比起 VM 被认为是更轻量级的。且与 VM 类似，每个容器都具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。 由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和 0S 发行版本进行移植。容器的出现解决了应用和基础环境异构的问题，让应用可以做到一次构建，多次部署。不可否认容器是打包和运行应用程序的好方式，因此容器方式部署变得流行起来。但随着容器部署流行，仅仅是基于容器的部署仍有一些问题没有解决: 

        生产环境中， 你需要管理运行着应用程序的容器，并确保服务不会下线。 例如，如果一个容器发生故障，则你需要启动另一个容器。

        高并发时，你需要启动多个应用程序容器为系统提高高可用，并保证多个容器能负载均衡

        在维护、升级版本时，你需要将运行应用程序容器从新部署，部署时必须对之前应用容器备份，一旦出现错误，需要手动启动之前容器保证系统运行。

        如果以上行为交由给系统处理，是不是会更容易一些?那么谁能做到这些? 答案就是：k8s

        docker这种容器技术是从0到1解决了应用与环境异构的问题，但是容器本身的自身编排、管理、拓展、负载均衡的问题。

三：k8s能做什么？

        容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中，你需要管理运行着应用程序的容器，并确保服务不会下线。 例如，如果一个容器发生故障，则你需要启动另一个容器。如果此行为交由给系统处理，是不是会更容易一些?

        这就是 Kubernetes 要来做的事情! Kubernetes 为你提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。Kubernetes 会满足你的扩展要求、故障转移你的应用、提供部署模式等。例如，Kubernetes 可以轻松管理系统的 Canary(金丝雀)部署。Kubernetes 为你提供：

1：服务发现和负载均衡

        Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的IP 地址来暴露容器。如果进入容器的流量很大，Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。

        我们的容器可能一开始就是1个，流量了之后，我们可能会开启更多的容器。此时暴露出来的容器会将新启动容器被k8s发现记录，然后通过负载算法，承接分担流量。

2：存储编排

        Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等

        咱们日后互联网公司为了应对线上大量的高并发，我们容器会产生一些数据，这些数据我们希望是可以共享的。这些内容允许我们存储到nfs上【NFS（Network File System）是一种网络文件共享协议，允许不同的计算机系统之间通过网络共享文件和目录。它允许远程计算机像访问本地文件一样访问和操作共享的文件系统】或者使用阿里云、腾讯云这样的云技术。所有的容器去读取云存储。其实这样就是实现了各种应用实例，跨机器跨节点共享非本机上的数据卷。

3：自动部署和回滚

        你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态，它可以以受控的速率将实际状态更改为期望状态。 例如，你可以自动化Kubernetes 来为你的部署创建新容器，删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

4：自动完成装箱计算/自动资源调度

        你为 Kubernetes 提供许多节点组成的集群，在这个集群上运行容器化的任务。你告诉 Kubernetes 每个容器需要多少 CPU和内存(RAM)。Kubernetes 可以将这些容器按实际情况调度到你的节点上，以最佳方式利用你的资源。

5：自我修复

        Kubernetes 将重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器， 并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

6：密钥与配置管理

        Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。 你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露密钥。

        所以，k8s一定是一个集群，多个节点。将来我们在一个节点上去玩k8s没意义。

四：k8s不能做什么

1：k8s不是什么？

        Kubernetes 不是传统的、包罗万象的 PaaS(平台即服务)系统。什么叫PaaS，在我们整套系统中保罗万象，你需要Redis直接连接使用即可，Mongo直接连接使用即可，Es直接连接使用即可，整套系统中有各种各样的组件，供你挑选使用。K8s是单纯的管理容器的，他的所有内容都是面对容器的。

        由于 Kubernetes 是在容器级别运行，而非在硬件级别，它提供了 Paas 产品共有的一些普遍适用的功能， 例如部署、扩展、负载均衡，允许用户集成他们的日志记录、监控和警报方案。 但是Kubernetes 不是单体式(monolithic)系统，那些默认解决方案都是可选、可插拔的。 Kubernetes 为构建开发人员平台提供了基础，但是在重要的地方保留了用户选择权，能有更高的灵活性。

2：k8s不能干什么

        不限制支持的应用程序类型。 Kubernetes 旨在支持极其多种多样的工作负载，包括无状态、有状态和数据处理工作负载。 如果应用程序可以在容器中运行，那么它应该可以在 Kubernetes 上很好地运行。

        不部署源代码，也不构建你的应用程序。 持续集成(CI)、交付和部署(CI/CD)工作流取决于组织的文化和偏好以及技术要求。也就是说k8s不是CI/CD工具，不能构建完直接运行实例让你使用，但是可以集成这样的工具，让你使用，例如Jenkins。

        不提供应用程序级别的服务作为内置服务(没有任何的内置服务)，例如中间件(例如消息中间件)、数据处理框架(例如 Spark)、数据库(例如 MySQL)、缓存、集群存储系统(例如 Ceph)。这样的组件可以在 Kubernetes 上运行，并且/或者可以由运行在 Kubernetes 上的应用程序通过可移植机制(例如开放服务代理)来访问。

        不是日志记录、监视或警报的解决方案。 它集成了一些功能作为概念证明，并提供了收集和导出指标的机制。

        不提供也不要求配置用的语言、系统(例如 jsonnet)，它提供了声明性API,该声明性 API 可以由任意形式的声明性规范所构成。

        不提供也不采用任何全面的机器配置、维护、管理或自我修复系统。

        此外，Kubernetes,不仅仅是一个编排系统，实际上它消除了编排的需要。 编排的技术定义是执行已定义的工作流程:首先执行 A、然后执行 B，再执行C。而 Kubernetes 包含了一组独立可组合的控制过程，可以连续地将当前状态驱动到所提供的预期状态。 你不需要在乎如何从 A 移动到C，也不需要集中控制，这使得系统更易于使用且功能更强大、 系统更健壮，更为弹性和可扩展。