Kubernetes详解（一）概述-优快云博客

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Kubernetes 也称为 K8s，是一个开源的容器编排引擎，用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统。

回顾容器的发展

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。

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（VM）。虚拟化能使应用程序在不同 VM 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 VM 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。

容器部署时代

容器类似于VM，但是更宽松的隔离特性，是容器之间可以共享操作系统，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 OS 发行版本进行移植

容器因具有许多优势而变得流行起来，例如：

敏捷应用程序的创建和部署：和虚拟机相比，容器只需要一个操作系统的最小单元，所有容器镜像的创建更加简便。
持续开发、集成、部署：通过简单的回滚（由于容器的不可变性），提高了可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
关注开发与运维的分离：在构建、发布时创建应用程序容器镜像，而不是在部署时，从而将应用程序与基础架构分离。
可观察性：不仅可以显示 OS 级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
跨开发、测试和生产的环境一致性：在笔记本计算机上也可以和在云中运行一样的应用程序。
跨云和操作系统发行版本的可移植性：可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分，并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
资源隔离：可预测的应用程序性能。
资源利用：高效率和高密度

为什么需要Kubernetes

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 部署。

Kubernetes 为你提供：

服务发现和负载均衡

Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址来曝露容器。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。

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。

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。

自动完成装箱计算

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。

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。

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

搭建Kubernetes环境

minkube

完整的kubernetes一般都运行在大规模的计算集群上。Google推荐的学习kubernetes的方法是通过minukube。

minikube是一个迷你版的Kubernetes，集成了Kubernetes的绝大多数功能特性，适合初学者。

下载安装minikube

访问 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/，下载安装对应的版本

lighthouse@VM-16-2-ubuntu:~$ curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100 99.0M  100 99.0M    0     0   473k      0  0:03:34  0:03:34 --:--:--  904k

lighthouse@VM-16-2-ubuntu:~$ chmod +x ./minikube-linux-amd64 
lighthouse@VM-16-2-ubuntu:~$ sudo mv minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

lighthouse@VM-16-2-ubuntu:~$ minikube version
minikube version: v1.34.0
commit: 210b148df93a80eb872ecbeb7e35281b3c582c61

minikube kubectl

minikube kubectl 是一个方便的命令，它可以让你使用 Minikube 自带的 kubectl 命令行工具。

minikube kubectl
# kubectl controls the Kubernetes cluster manager.

minikube start
# Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "default" namespace by default

minikube status
# minikube
# type: Control Plane
# host: Running
# kubelet: Running
# apiserver: Running
# kubeconfig: Configured

minikube node list
# minikube        192.168.49.2

alias kubectl="minikube kubectl --"
source <(kubectl completion bash)

echo 'alias kubectl="minikube kubectl --"' >> ~/.bashrc
echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc

minikube用于管理本地Kubernetes集群
kubectl操作Kubernetes

kubectl version --short 
# Flag --short has been deprecated, and will be removed in the future. The --short output will become the default.
# Client Version: v1.26.1
# Kustomize Version: v4.5.7
# Server Version: v1.26.1

kubectl get nodes
# NAME       STATUS   ROLES           AGE     VERSION
# minikube   Ready    control-plane   8m29s   v1.26.1

当前只有一个控制平面节点(Master节点)