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开发人员如何理解kubernetes

 概述

在JAVA开发中使用 docker run命令配合上自建的Docker仓库可以很容易部署JAVA服务,但是使用Docker部署应用会有几个问题:

一个docker run 不是部署服务的可靠方法,因为它创建的容器在单个机器运行。虽然Docker引擎提供了一些基本的管理功能,例如在容器崩溃或计算器重启时自动重启容器。但是它不能处理机器崩溃。无法保证服务的高可用! 另一个问题是服务通常不是孤立存在,而是相互依赖的,例如数据库和消息队列。我们通常需要将服务及其依赖项作为一个单元部署或取消部署。

在开发过程中特别好用的方法是使用Docker Compose。Docker Compose是一个工具,它允许使用YAML文件以声明方式定义一组容器,然后以组的形式启动和停止这些容器。

但是使用Docker Compose也有个很明显的问题就是它仅限于一台机器。要可靠的部署服务,必须使用Docker编排框架,例如Kubernetes。

Kubernetes简介

Kubernates是一个Docker编排框架,是Docker之上的一个软件层,它将一组计算机硬件资源转变成用于运行服务的单一资源池。它努力保持每个服务所需要的实例数量,并确保它们一直在线,即使服务实例或机器崩溃也是如此。容器的灵活性和Kubernetes的复杂性相结合是部署服务的一种强有力的方式。

Kubernetes有三个主要功能:

资源管理:将一组计算机视为由CPU、内存和存储卷构成的资源池,将计算机集群视为一台计算机。 调度:选择要运行容器的机器。默认情况下,调度考虑容器的资源需求和每个节点的可用资源。它还可以实现在同一节点部署具有亲和性(affinity)的容器,或保持特定几个容器分散部署在不同的节点上(反亲和性,anti-affinity) 服务管理:实现命名和版本化服务的概念,这个概念可以直接映射到微服务架构中的具体服务。编排框架确保始终运行所需数量的正常实例。它实现请求的负载均衡。编排框架也可以执行服务的滚动升级,并允许你回滚到旧版本。

Kubernetes架构

Kubernetes架构

Kubernetes在一组机器上运行。Kubernetes集群中的计算机角色分为主节点和普通节点。集群中只有很少的几个主节点(可能只有一个)和很多普通节点。

「主节点」负责管理集群。Kubernetes的「普通节点」称为 “工作节点”,它会运行一个或多个Pod。Pod是Kubernetes的部署单元,由一组容器组成。

主节点运行多个组件,包括以下内容:

API服务器:用于部署和管理服务的REST API,例如,可被kubectl命令行使用。 Etcd:存储集群数据键值的NoSQL数据库。 调度器:选择要运行POD的节点。 控制器管理器:运行控制器,确保集群状态与预期状态匹配。例如,一种被称为 复制(replication)控制器 的控制器通过启动和终止实例来确保运行所需要的服务实例。

普通节点运行多个组件,包括以下内容:

Kubelet:创建和管理节点上运行的Pod。 Kube-proxy:管理网络,包括跨Pod的负载均衡。 Pods:应用程序服务。

接下来我们看一下Kubernetes上部署服务需要掌握的关键Kubernetes概念,掌握这几个概念就抓住了Kubernetes的核心。

Kubernetes的关键概念

Kubernetes是很复杂的,但是,一旦掌握了一些「关键对象」的概念,就可以高效的使用Kubernetes。Kubernetes定义了许多类型的对象,从开发人员的角度来看,最重要的对象如下:

Pod:

Pod是Kubernetes的基本部署单元。它由一个或多个共享IP地址和存储卷的容器组成。服务实例的pod通常由单个容器组成,例如运行 JVM 的容器。但在某些情况下,Pod包含一个或多个实现支持功能的 「边车」(sidecar)容器。例如,Nginx 服务器可以有一个边车容器,定期执行 git pull 以下载最新版本的网站。Pod的生命周期很短,因为Pod的容器或它运行的节点可能会崩溃。

Deployment:

Deployment : Pod 的声明性规范。Deployment是一个控制器,可确保始终运行所需数量的Pod实例 (服务实例)。它通过滚动升级和回滚来支持版本控制。

Service:

向应用程序服务的客户端提供的一个静态/稳定的网络地址。它是基础设施提供的服务发现的一种形式。每个 Service具有一个 IP 地址和一个可解析为该 IP 地址的 DNS 名称,并跨一个或多个 Pod对 TCP 和 UDP 流量进行负载均衡处理。IP地址和 DNS 名称只能在Kubernetes内部访问。

Service默认是使用ClusterIp模式,如果需要外部能访问到这个Service则需要使用另外两种类型的对象:NodePort 和 LoadBalancer。

ConfigMap:

名称与值对的命名集合,用于定义一个或多个应用程序服务的外部化配置。Pod容器的定义可以引用ConfigMap来定义容器的环境变量。它还可以使用ConfigMap在容器内创建配置文件。可以使用Secret来存储敏感信息(如密码),它也是 ConfigMap的一种形式。

 

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