本章节主要介绍应用程序在服务器上部署方式演变以及kubernetes的概念、组件和工作原理。

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应用部署方式演变

在部署应用程序的方式上,主要经历了三个时代:

  • 传统部署:互联网早期,会直接将应用程序部署在物理机上

    优点:简单,不需要其它技术的参与

    缺点:不能为应用程序定义资源使用边界,很难合理地分配计算资源,而且程序之间容易产生影响

  • 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,提供了一定程度的安全性

    缺点:增加了操作系统,浪费了部分资源

  • 容器化部署:与虚拟化类似,但是共享了操作系统

    优点:

    可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等

    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

    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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容器化部署方式给带来很多的便利,但是也会出现一些问题,比如说:

  • 一个容器故障停机了,怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
  • 当并发访问量变大的时候,怎么样做到横向扩展容器数量

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:

  • Swarm:Docker自己的容器编排工具
  • Mesos:Apache的一个资源统一管控的工具,需要和Marathon结合使用
  • Kubernetes:Google开源的的容器编排工具

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,是谷歌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。目的是实现资源管理的自动化,主要提供了如下的主要功能:

  • 自我修复:一旦某一个容器崩溃,能够在1秒中左右迅速启动新的容器
  • 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
  • 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
  • 负载均衡:如果一个服务起动了多个容器,能够自动实现请求的负载均衡
  • 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
  • 存储编排:可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

kubernetes组件

一个kubernetes集群主要是由 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。

master:集群的控制平面,负责集群的决策 ( 管理 )

ApiServer : 资源操作的唯一入口,接收用户输入的命令,提供认证、授权、API注册和发现等机制

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

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、滚动更新等

Etcd:负责存储集群中各种资源对象的信息

node:集群的数据平面,负责为容器提供运行环境 ( 干活 )

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

KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡

Docker : 负责节点上容器的各种操作

下面,以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件调用关系:

  1. 首先要明确,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

  2. 一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件

  3. apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上

    在此时,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apiServer

  4. apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务

  5. 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中至此,

  6. 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
    

kubernetes概念

Master:集群控制节点,每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控

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

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1个或者多个容器

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

Service:pod对外服务的统一入口,下面可以维护者同一类的多个pod

Label:标签,用于对pod进行分类,同一类pod会拥有相同的标签

NameSpace:命名空间,用来隔离pod的运行环境

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参考

  1. 以上笔记来自于黑马视频课程整理.
  2. 视频入口:https://www.bilibili.com/video/BV1cK4y1L7Am

关于作者

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