初识K8s之前世今生、架构、组件、前景

一、K8s的前世今生

Kubernetes单词起源于希腊语, 是“舵手”或者“领航员、飞行员”的意思。

Kubernetes（简称K8s）的前世今生可以追溯到谷歌（Google）内部的一个项目，它起源于2003年，当时谷歌正面临着不断增长的应用程序和服务的管理挑战。这个项目最初被称为"Borg"，是一个早期的容器编排系统。Borg 的成功经验成为 Kubernetes 开发的契机。

Borg 的诞生：

谷歌的工程师们在面对大规模、分布式、可扩展应用的挑战时，创建了 Borg 系统，用于管理和运行谷歌的内部服务和应用。Borg 采用了容器化的思想，将应用程序打包成容器并在集群中运行。

Omega 的演进：

Borg 的经验在谷歌内部得到了积累和总结。在 Borg 的基础上，谷歌发展出了 Omega 系统，这是 Borg 的下一代版本，继续探索分布式系统管理的更高级别的抽象。

Kubernetes 的诞生：

2014年，Google 将 Borg 的一部分经验开源，推出了 Kubernetes 项目。Kubernetes 最初是由 Google、Red Hat、Microsoft 等公司共同推动的，旨在为云原生应用提供一个开源的容器编排和管理平台。可以说，k8s是站在Borg这个巨人的肩膀上而开发出的容器编排管理系统

推出后，Kubernetes 很快得到了开源社区的广泛关注和参与。云服务提供商、软件公司以及大量的开发者纷纷加入到 Kubernetes 的开发和维护中，形成了庞大的开源社区。

k8s 的发展历程可以简单概括为以下几个阶段：

1. 初始阶段（2014年-2015年）：

• 起源于 Google Borg： Kubernetes 的最初设计灵感来自于谷歌内部的 Borg 系统，这是一个用于管理谷歌大规模分布式应用的容器编排系统。

• 开源发布： Kubernetes 项目于2014年由 Google 公开发布，并吸引了早期的贡献者和用户。

2. 社区发展和CNCF托管（2015年-2017年）：

• 成为CNCF项目： 2015年，Kubernetes 成为云原生计算基金会（CNCF）的旗舰项目，进一步推动了其开源社区的发展。

• 生态系统的繁荣： Kubernetes 生态系统开始迅速增长，涌现出许多相关工具、项目和解决方案，形成了一个庞大而活跃的云原生生态。

3. 驱动创新和企业应用（2018年-2020年）：

• 版本迭代： Kubernetes 不断推出新的版本，引入新功能和改进，以满足不断增长的用户需求和新兴技术的挑战。

• 广泛应用于生产环境： Kubernetes 在企业中得到了广泛应用，成为构建和运行云原生应用的标准平台。许多大型组织和云服务提供商都采用了 Kubernetes。

• 持续推动云原生发展： Kubernetes 的成功促使了整个云原生生态系统的发展，包括容器编排、微服务、服务网格、持续交付等方面的创新。

4. 多云和混合云时代（2020年-至今）：

• 多云支持： Kubernetes 支持多云和混合云部署，使得用户可以在不同的云服务提供商之间轻松迁移和管理应用。

• 云原生安全： 安全性成为云原生领域的关键问题，Kubernetes 不断加强安全特性，以应对不断演进的安全威胁。

• K8s发展趋势： Kubernetes 面临着更多的挑战和机遇，包括边缘计算、机器学习和自动化运维等领域，未来发展趋势将受到新技术和用户需求的推动。

Kubernetes 的生命周期经历了从实验性项目到开源社区和企业广泛采用的阶段，它的成功不仅改变了应用开发和部署的方式，也推动了云原生技术的普及和创新。

二、K8s架构

K8s的架构为 Master / Node 模式

K8s集群至少需要一个master节点和一个node节点，master节点为控制节点，负责整个集群的管理与控制，主节点主要用于暴露API、调度任务和管理node节点。而工作节点负责运行各种任务容器。

在高可用的K8s集群中，会包含多个Master节点与Node节点，再通过两地三中心的部署方式，以保证其高可用性，即使部分节点宕机，也不会影响整个集群的正常运行

三、K8s组件、单元

1. Master节点

• kube-apiserver： 提供了 Kubernetes API 的接口，是整个集群的控制中心。
• etcd： 一个分布式键值存储系统，用于存储集群的配置信息、状态和元数据。
• kube-scheduler： 负责监视新创建的 Pod，并将其分配给集群中的节点。
• kube-controller-manager： 包含了一系列控制器，用于管理集群的各种资源，如节点、副本集、服务等。

2. Node节点

• kubelet： 负责维护容器的生命周期，与 Master 节点协作以确保容器按照 Pod 的规格运行。
• kube-proxy： 提供网络代理，并负责为服务提供集群内的网络通信和负载均衡。

3. Pod

最小部署单元，是一个或多个容器的组合，它们共享相同的网络和存储，并在同一主机上运行。

4. Controller

• ReplicaSet： 用于确保指定数量的 Pod 副本正在运行。
• Deployment： 提供声明性的方法，用于在集群中定义和更新应用程序。

5. Service

提供了一种稳定的网络端点，以便在应用程序组件之间创建逻辑连接。Service 可以是 ClusterIP、NodePort 或 LoadBalancer 类型。

6. Volume

用于持久化存储，允许容器之间共享数据，也支持各种存储后端，如本地存储、网络存储、云存储等。

7. Namespace

用于将集群划分为多个虚拟集群，每个 Namespace 提供一个独立的工作空间，避免资源冲突。

四、前景

Kubernetes已经被广泛接受，成为云原生生态系统的核心组件。许多大型企业和组织正在采用Kubernetes作为其容器化应用的标准编排平台。

Kubernetes生态系统不断壮大，支持各种附加工具和服务，如监控、日志记录、安全性、CI/CD等。未来Kubernetes的生态系统将继续扩展，为用户提供更多选择。

Kubernetes将继续朝着更自动化和智能化的方向发展。这包括自动伸缩、自动修复、智能调度等功能的改进，以提高系统的效率和可靠性。

总之，从技术发展趋势和应用需求来看，Kubernetes的发展前景非常广阔。未来几年，我们将看到Kubernetes在自动化、安全性、集成和扩展性等方面取得更大的进步，并在更多行业中得到广泛应用。