Kubernetes 是一款生產(chǎn)級的開源系統(tǒng)，用于容器化應(yīng)用程序的自動部署、擴展和管理。本文關(guān)于使用 Kubernetes 來管理容器。-- Abhinav Nath Gupta（作者）
“容器”已成為最新的流行語之一。但是，這個詞到底意味著什么呢？說起“容器”，人們通常會把它和 Docker 聯(lián)系起來，Docker 是一個被定義為軟件的標準化單元容器。該容器將軟件和運行軟件所需的環(huán)境封裝到一個易于交付的單元中。
容器是一個軟件的標準單元，用它來打包代碼及其所有依賴項，這樣應(yīng)用程序就可以從一個計算環(huán)境到另一個計算環(huán)境快速可靠地運行。容器通過創(chuàng)建類似于 ISO 鏡像的方式來實現(xiàn)此目的。容器鏡像是一個輕量級的、獨立的、可執(zhí)行的軟件包，其中包含運行應(yīng)用程序所需的所有信息，包括代碼、運行時、系統(tǒng)工具、系統(tǒng)庫和設(shè)置。
容器鏡像在運行時變成容器，對于 Docker 容器，鏡像在 Docker 引擎上運行時變成容器。容器將軟件與環(huán)境隔離開來，確保不同環(huán)境下的實例，都可以正常運行。
什么是容器管理？
容器管理是組織、添加或替換大量軟件容器的過程。容器管理使用軟件來自動化創(chuàng)建、部署和擴展容器。這一過程就需要容器編排，容器編排是一個自動對基于容器的應(yīng)用程序進行部署、管理、擴展、聯(lián)網(wǎng)和提供可用性的工具。
Kubernetes
Kubernetes 是一個可移植的、可擴展的開源平臺，用于管理容器化的工作負載和服務(wù)，它有助于配置和自動化。它最初由 google 開發(fā)，擁有一個龐大且快速增長的生態(tài)系統(tǒng)。Kubernetes 的服務(wù)、技術(shù)支持和工具得到廣泛應(yīng)用。
Google 在 2014 年開源了 Kubernetes 項目。Kubernetes 建立在 Google 十五年大規(guī)模運行生產(chǎn)工作負載的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，并結(jié)合了社區(qū)中最好的想法和實踐以及聲明式句法的使用。
下面列出了與Kubernetes生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的一些常用術(shù)語。
Pod：Pod 是 Kubernetes 應(yīng)用程序的基本執(zhí)行單元，是你創(chuàng)建或部署的 Kubernetes 對象模型中的最小和最簡單的單元。Pod 代表在 Kubernetes 集群上運行的進程。
Pod 將運行中的容器、存儲、網(wǎng)絡(luò) IP（唯一）和控制容器應(yīng)如何運行的命令封裝起來。它代表 Kubernetes 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的單個部署單元，代表一個應(yīng)用程序的單個實例，該程序可能包含一個或多個緊密耦合并共享資源的容器。
Kubernetes 集群中的 Pod 有兩種主要的使用方式。第一種是運行單個容器。即“一個容器一個 Pod”，這種方式是最常見的。第二種是運行多個需要一起工作的容器。
Pod 可能封裝一個由緊密關(guān)聯(lián)且需要共享資源的多個同位容器組成的應(yīng)用程序。
副本集(ReplicaSet)：副本集的目的是維護在任何給定時間運行的一組穩(wěn)定的副本容器集。 副本集包含有關(guān)一個特定 Pod 應(yīng)該運行多少個副本的信息。為了創(chuàng)建多個 Pod 以匹配副本集條件，Kubernetes 使用 Pod 模板。副本集與其 Pod 的鏈接是通過后者的 metas.ownerReferences 字段實現(xiàn)，該字段指定哪個資源擁有當前對象。
服務(wù)(Services)：服務(wù)是一種抽象，用來公開一組 Pod 功能。使用 Kubernetes，你無需修改應(yīng)用程序即可使用陌生服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制。Kubernetes 給 Pod 提供了其自己的 IP 地址和一組 Pod 的單個 DNS 名稱，并且可以在它們之間負載平衡。
服務(wù)解決的一個主要問題是 Web 應(yīng)用程序前端和后端的集成。由于 Kubernetes 將幕后的 IP 地址提供給 Pod，因此當 Pod 被殺死并復(fù)活時，IP 地址會更改。這給給定的后端 IP 地址連接到相應(yīng)的前端 IP 地址帶來一個大問題。服務(wù)通過在 Pod 上提供抽象來解決此問題，類似于負載均衡器。
卷(Volumes)： Kubernetes 卷具有明確的生命周期，與圍繞它的 Pod 相同。 因此，卷超過了 Pod 中運行的任何容器的壽命，并且在容器重新啟動后保留了數(shù)據(jù)。當然，當 Pod 不存在時，該卷也將不再存在。也許比這更重要的是 Kubernetes 支持多種類型的卷，并且 Pod 可以同時使用任意數(shù)量的卷。
卷的核心只是一個目錄，其中可能包含一些數(shù)據(jù)，Pod 中的容器可以訪問該目錄。該目錄是如何產(chǎn)生的，它后端基于什么存儲介質(zhì)，其中的數(shù)據(jù)內(nèi)容是什么，這些都由使用的特定卷類型來決定的。
為什么選擇 Kubernetes？
容器是捆綁和運行應(yīng)用程序的好方法。在生產(chǎn)環(huán)境中，你需要管理運行應(yīng)用程序的容器，并確保沒有停機時間。例如，如果一個容器發(fā)生故障，則需要啟動另一個容器。如果由系統(tǒng)自動實現(xiàn)這一操作，豈不是更好？ Kubernetes 就是來解決這個問題的！Kubernetes 提供了一個框架來彈性運行分布式系統(tǒng)。該框架負責擴展需求、故障轉(zhuǎn)移、部署模式等。例如，Kubernetes 可以輕松管理系統(tǒng)的金絲雀部署。
Kubernetes 為用戶提供了:
- 服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負載平衡
- 存儲編排
- 自動退出和回退
- 自動打包
- 自我修復(fù)
- 秘密配置管理
Kubernetes 可以做什么？
在本文中，我們將會看到一些從頭構(gòu)建 Web 應(yīng)用程序時如何使用 Kubernetes 的代碼示例。我們將在 Python 中使用 Flask 創(chuàng)建一個簡單的后端服務(wù)器。
對于那些想從頭開始構(gòu)建 Web 應(yīng)用程序的人，有一些前提條件，即：
- 對 Docker、Docker 容器和 Docker 鏡像的基本了解。可以訪問 這里 快速了解。
- 系統(tǒng)中應(yīng)該安裝 Docker。
- 系統(tǒng)中應(yīng)該安裝 Kubernetes，有關(guān)如何在本地計算機上安裝的說明，請訪問 這里 。
現(xiàn)在，創(chuàng)建一個目錄，如下代碼片段所示：
mkdir flask-kubernetes/App && cd flask-kubernetes/app
接下來，在 flask-kubernetes/app 目錄中，創(chuàng)建一個名為 main.py 的文件，如下面的代碼片段所示：
touch main.py
在新創(chuàng)建的 main.py 文件中，粘貼下面代碼：
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route("/")
def hello():
return "Hello from Kubernetes!"
if __name__ == "__main__":
app.run(host='0.0.0.0')
使用下面命令在本地安裝 Flask：
pip install Flask==0.10.1
Flask 安裝后，執(zhí)行下面的命令：
python app.py
應(yīng)該在本地 5000 端口運行 Flask 服務(wù)器，這是 Flask 應(yīng)用程序的默認端口，并且你可以在 http://localhost:5000 上看到輸出 “Hello from Kubernetes!”。服務(wù)器在本地運行之后，我們創(chuàng)建一個供 Kubernetes 使用的 Docker 鏡像。創(chuàng)建一個名為 Dockerfile 的文件，并將以下代碼片段粘貼到其中：
FROM python:3.7 RUN mkdir /app WORKDIR /app ADD . /app/ RUN pip install -r requirements.txt EXPOSE 5000 CMD ["python", "/app/main.py"]
Dockerfile 文件的說明如下：
- Docker 將從 DockerHub 獲取 Python 3.7 鏡像。
- 將在鏡像中創(chuàng)建一個應(yīng)用程序目錄。
- 它將一個 /app 目錄設(shè)置為工作目錄。
- 將內(nèi)容從主機中的應(yīng)用程序目錄復(fù)制到鏡像應(yīng)用程序目錄。
- 發(fā)布端口 5000。
- 最后，它運行命令，啟動 Flask 服務(wù)器。
接下來，我們將使用以下命令創(chuàng)建 Docker 鏡像：
docker build -f Dockerfile -t flask-kubernetes:latest .
創(chuàng)建 Docker 鏡像后，我們可以使用以下命令在本地運行該鏡像進行測試：
docker run -p 5001:5000 flask-kubernetes
通過運行容器在本地完成測試之后，我們需要在 Kubernetes 中部署它。我們將首先使用 kubectl 命令驗證 Kubernetes 是否正在運行。如果沒有報錯，則說明它正在工作。如果有報錯，請參考 該信息 。
接下來，我們創(chuàng)建一個部署文件。這是一個 Yaml 文件，其中包含有關(guān) Kubernetes 的說明，該說明涉及如何以聲明性的方式創(chuàng)建 Pod 和服務(wù)。因為我們有 Flask Web 應(yīng)用程序，我們將創(chuàng)建一個 deployment.yaml 文件，并在其中包含 Pod 和服務(wù)聲明。
創(chuàng)建一個名為 deployment.yaml 的文件并向其中添加以下內(nèi)容，然后保存：
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: flask-kubernetes -service spec: selector: app: flask-kubernetes ports: - protocol: "TCP" port: 6000 targetPort: 5000 type: LoadBalancer --- apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: flask-kubernetes spec: replicas: 4 template: metadata: labels: app: flask-kubernetes spec: containers: - name: flask-kubernetes image: flask-kubernetes:latest imagePullPolicy: Never ports: - containerPort: 5000
使用以下命令將 yaml 文件發(fā)送到 Kubernetes：
kubectl apply -f deployment.yaml
如果執(zhí)行以下命令，你會看到 Pod 正在運行：
kubectl get pods
現(xiàn)在，導(dǎo)航至 http://localhost:6000，你應(yīng)該會看到 “Hello from Kubernetes!”消息。成功了！ 該應(yīng)用程序現(xiàn)在正在 Kubernetes 中運行！
Kubernetes 做不了什么？
Kubernetes 不是一個傳統(tǒng)的，包羅萬象的 PaaS（平臺即服務(wù)）系統(tǒng)。 由于 Kubernetes 運行在容器級別而非硬件級別，因此它提供了 PaaS 產(chǎn)品共有的一些普遍適用功能，如部署、擴展、負載平衡、日志記錄和監(jiān)控。Kubernetes 為開發(fā)人員平臺提供了構(gòu)建塊，但在重要的地方保留了用戶的選擇和靈活性。
- Kubernetes 不限制所支持的應(yīng)用程序的類型。如果應(yīng)用程序可以在容器中運行，那么它應(yīng)該可以在 Kubernetes 上更好地運行。
- 它不部署和構(gòu)建源代碼。
- 它不決定日志記錄、監(jiān)視或警報解決方案。
- 它不提供或不要求配置語言/系統(tǒng)。它提供了一個聲明式的 API 供所有人使用。
- 它不提供或不采用任何全面的機器配置、維護、管理或自我修復(fù)系統(tǒng)。
via: https://opensourceforu.com/2019/11/demystifying-kubernetes/
作者： Abhinav Nath Gupta 選題： lujun9972 譯者： Morisun029 校對： wxy
本文由 LCTT 原創(chuàng)編譯， linux中國 榮譽推出
