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一、应用部署方式的演变

在部署应用程序的方式上,主要经历了三个时代:

1. 传统部署:

  • 互联网早期,会直接将应用部署在物理机上。
  • 优点:简单,不需要其他的技术参与。
  • 缺点:不能为应用程序定义资源的使用边界,很难合理的分配计算机资源,而且程序之间容易产生影响。

2. 虚拟化部署:

  • 可以在一台物理机上运行多个虚拟机,每个虚拟机都是独立的一个环境。
  • 优点:程序环境不会相互产生影响,提供了一定程序上的安全性。
  • 缺点:增加了操作系统,浪费了部分资源。

3. 容器化部署:

  • 和虚拟化类似,但是共享了操作系统。
  • 优点:
    • ①可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存和进程空间等。
    • ②运行应用程序所需要的资源都被容器包装,并和底层基础架构解耦。
    • ③容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署。

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二、容器化部署方式产生的问题及解决方案

容器化部署方式带来了很多的便利,但是也会带来一些问题,比如:

  1. 一旦容器故障停机了,怎么让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器。
  2. 当并发访问量变大的时候,怎么做到横向扩展容器数量。
  3. ……

这些容器管理的问题统称为容器编排问题,为了解决这些容器编排问题,就产生了一些容器编排的软件:

  1. Swarm:Docker自己的容器编排工具。
  2. Mesos:Apache的一个资源统一管控的工具,需要和Marathon结合。
  3. Kubernetes:Google开源的容器编排工具。

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三、kubernetes简介

Kubernetes,是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案,是Google严格保密十几年的秘密武器--Borg系统的一个开源版本,于2014年9月发布第一个版本,2015年7月发布第一个正式版本。

Kubernetes的本质是一组服务器集群,它可以在集群的每个节点上运行特定的程序,来对节点中的容器进行管理。它的目的就是实现资源管理的自动化,主要提供了如下的功能:

  1. 自我修复:一旦某一个容器崩溃,能够在1秒左右迅速启动新的容器。
  2. 弹性伸缩:可以根据需要,自动对集群中正在运行的容器数量进行调整。
  3. 服务发现:服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务。
  4. 负载均衡:如果一个服务启动了多个容器,能够自动实现请求的负载均衡。
  5. 版本回退:如果发现新发布的程序版本有问题,可以立即回退到原来的版本。
  6. 存储编排:可以根据容器自身的需求自动创建存储卷。
  7. ……

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四、kubernetes组件

1. Kubernetes组件介绍

一个kubernetes集群主要由控制节点(master)、工作节点(node)构成,每个节点上都会安装不同的组件。

控制节点(master):集群的控制平面,负责集群的决策。

  1. API Server:集群操作的唯一入口,接收用户输入的命令,提供认证、授权、API注册和发现等机制。
  2. Scheduler:负责集群资源调度,按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上。
  3. ControllerManager:负责维护集群的状态,比如程序部署安排、故障检测、自动扩展和滚动更新等。
  4. Etcd:负责存储集群中各种资源对象的信息。

工作节点(node):集群的数据平面,负责为容器提供运行环境。

  1. Kubelet:负责维护容器的生命周期,即通过控制Docker,来创建、更新、销毁容器。
  2. KubeProxy:负责提供集群内部的服务发现和负载均衡。
  3. Docker:负责节点上容器的各种操作。

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2. kubernetes组件调用关系的应用示例

  1. 以部署一个Nginx服务来说明Kubernetes系统各个组件调用关系:
  2. 首先需要明确,一旦Kubernetes环境启动之后,master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中。
  3. 一个Nginx服务的安装请求首先会被发送到master节点上的API Server组件。
  4. API Server组件会调用Scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到那个node节点上。此时,它会从etcd中读取各个node节点的信息,然后按照一定的算法进行选择,并将结果告知API Server。
  5. API Server调用Controller-Manager去调用Node节点安装Nginx服务。
  6. Kubelet接收到指令后,会通知Docker,然后由Docker来启动一个Nginx的Pod。Pod是Kubernetes的最小操作单元,容器必须跑在Pod中
  7. 一个Nginx服务就运行了,如果需要访问Nginx,就需要通过kube-proxy来对Pod产生访问的代理,这样,外界用户就可以访问集群中的Nginx服务了。

五、kubernetes资源概念

  1. Master:集群控制节点,每个集群要求至少有一个Master节点来负责集群的管控。

  2. Node:工作负载节点,由Master分配容器到这些Node工作节点上,然后Node节点上的Docker负责容器的运行。

  3. Pod:Kubernetes的最小控制单元,容器都是运行在Pod中的,一个Pod中可以有一个或多个容器。

  4. Controller:控制器,通过它来实现对Pod的管理,比如启动Pod、停止Pod、伸缩Pod的数量等等。

  5. Service:Pod对外服务的统一入口,其下面可以维护同一类的多个Pod。

  6. Label:标签,用于对Pod进行分类,同一类Pod会拥有相同的标签。

  7. NameSpace:命名空间,用来隔离Pod的运行环境。

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Q.E.D.


只有创造,才是真正的享受,只有拚搏,才是充实的生活。