五个重要的 Kubernetes 概念让学习变得简单

Kubernetes 是最流行的开源容器编排解决方案。

开始使用 Kubernetes并不容易。

本文将帮助您了解 Kubernetes 的一些最重要的概念。

1.为什么我们需要容器编排？

大多数企业都在采用微服务架构。

微服务提供了创新的灵活性。

然而，微服务并不是免费的。我们没有部署几个应用程序，而是部署了数百个微服务。这导致复杂性增加。

容器可以帮助简化您的部署和可观察性挑战。但是，在管理基础架构和部署方面仍然存在挑战。示例：我想要 10 个微服务 A 容器实例，15 个微服务 B 容器实例，......等等多个微服务。此外，我的微服务还需要一些其他功能。一些典型特征包括：

• Auto Scaling- 根据需求扩展容器
• 服务发现- 帮助微服务找到另一个
• 负载均衡器- 在微服务的多个实例之间分配负载
• 自我修复- 进行健康检查并替换失败的实例
• 零停机部署- 无需停机即可发布新版本

2.什么是容器编排？

容器编排解决方案提供了微服务架构所需的大部分技术特性。您将能够创建一个包含多个 VM 实例的集群并将微服务部署到该集群。容器编排解决方案将管理集群和部署。

3.什么是 Kubernetes？

有许多容器编排平台：Docker Swarm、Mesosphere 和 Kubernetes 等。在过去的几年里，Kubernetes 已经成为容器编排领域的赢家。

4.什么是最重要的 Kubernetes 概念？

假设您想使用 Kubernetes 建立一个微服务架构。以下是工作流程的样子：

• 第 1 步：创建具有多个节点（或虚拟机）的容器编排的 Kubernetes 集群
• 第 2 步：部署和配置您的第一个微服务
• 第 3 步：部署和配置您的第二个微服务

现在让我们深入研究其中的每一个。

4.1 什么是集群？

集群是一组虚拟机。在集群中，有两种类型的节点：

• 主节点- 管理集群。您将所有部署指令发送到主节点。
• 工作节点- 所有微服务都在工作节点上运行。

以下是一些重要的主节点（控制平面）组件：

• API Server- 处理 K8S 集群的所有通信（来自节点和外部）
• 调度程序- 决定 pod 的位置
• 控制管理中心- 管理部署和副本集
• etcd- 存储集群状态的分布式数据库

工作节点的工作是运行您的微服务。此外，一个名为 Kubelet 的 Kubernetes 组件在每个 pod 上运行。Kubelet 使工作节点能够与主节点通信。

4.2 让我们部署一个微服务

假设我要部署微服务 A 的 V1 的 5 个实例。发出创建部署并为其设置多个实例的命令类似于您在下面看到的：

**create deployment** hello-world-rest-api --image=in28min/hello-world-rest-api:0.0.1.RELEASE
scale deployment hello-world-rest-api --replicas=5

这会将具有 5 个实例的微服务 A 的 v1 部署到 Kubernetes 集群。

在内部，Kubernetes 将创建

• 一个 ReplicaSet 和

为什么 Kubernetes 会这样做？

让我们深入挖掘。

4.3 什么是 Pod？

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元。一个 pod 代表你的微服务的一个实例。每个 Pod 都分配有一个临时IP 地址。

如果我在 Kubernetes 集群中运行 10 个微服务 A 实例和 12 个微服务 B 实例，那么我总共将运行 10 + 12 = 22 个 Pod。

4.4 什么是ReplicaSet？

我们将具有 5 个实例的微服务 A 部署到 Kubernetes 集群。这意味着您有 5 个 pod 正在运行。假设你杀死了一个豆荚。Kubernetes 会自动识别这一点并创建一个替换 pod。Kubernetes 监控您的 pod 的健康状况并替换不健康的 pod。Kubernetes 如何做到这一点？

这是 ReplicaSet 的工作。

ReplicaSet 确保指定数量的 pod 始终在运行。在上面的例子中，一个 ReplicaSet 确保了微服务 A 的 5 个实例始终在运行。

4.5 什么是部署？

如果一个 ReplicaSet 保证了特定数量的 pod，那么 Deployment 的作用是什么？

部署可确保您在发布微服务的新版本时具有灵活性。

部署代表微服务的所有版本。

目前，我们只有一个版本的微服务。但是，您可以部署新版本。比方说，我想在不停机的情况下部署微服务 V2。

这就是部署的工作。

当您部署现有微服务的新版本时，部署将为微服务 A 的 V2 创建一个新的 ReplicaSet。

你将会有：

• 一个部署代表微服务 A
• 微服务A V1的一个ReplicaSet
• 微服务 A V2 的一个 ReplicaSet

4.6 快速回顾 - 部署与副本集

kubectl create deployment microservice1 --image=microservice1:v1​

为每个微服务创建一个部署。Deployment 代表一个微服务（及其所有版本）。部署管理新版本，确保零停机时间。

副本集确保为特定微服务版本运行特定数量的 pod 。即使其中一个 pod 被杀死，副本集也会启动一个新的。

kubectl set image deployment microservice1 microservice1=microservice1:v2​

当你部署一个 V2 的微服务时，会创建一个新的 ReplicaSet（V2 ReplicaSet）。

部署根据配置的发布策略更新 V1 副本集和 V2 副本集。

4.7 什么是服务？

在 Kubernetes 中，每个 Pod 都有自己的 IP 地址。在以下情况下，您如何确保外部用户不受影响：

• 吊舱出现故障并被替换或
• 部署了新版本的微服务，并且旧版本的所有现有 Pod 都被新版本的 Pod 替换

解决方案：创建一个服务。

expose deployment name --type=LoadBalancer --port=80​

服务使用稳定的 IP 地址将您的部署暴露给外部世界。这可确保您的用户不会在 pod 上下移动时受到影响。

服务分为三类：

• ClusterIP：在集群内部 IP 上公开服务。用例：您希望您的微服务仅在集群内部可用（集群内通信）。
• LoadBalancer：使用云提供商的负载均衡器向外部公开服务。用例：您想为每个微服务创建单独的负载均衡器。
• NodePort：在每个节点的 IP 上的静态端口（NodePort）上公开服务。用例：您不想为每个微服务创建一个外部负载均衡器（您可以创建一个 Ingress 组件来对多个微服务进行负载均衡）。

5.接下来的步骤

• 尝试 Kubernetes 游乐场
• 在其中一个云平台中创建一个 Kubernetes 集群并使用它（GKE 有一个免费层。您可以尝试 AKS 和 EKS，但它们目前还不是免费层的一部分！）。