如果將服務(wù)器應(yīng)用程序通過容器移動(dòng)到云平臺(tái)中，則需要進(jìn)行一些容器編排，Kubernetes在此將發(fā)揮重要作用。

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人們可能已經(jīng)注意到，很多企業(yè)現(xiàn)在都在采用Kubernetes，例如AWS、IBM/Red Hat、Microsoft、VMware等。甚至擁有自己的容器編排程序Docker Swarm的Docker現(xiàn)在也支持Kubernetes。那么為什么每個(gè)人都這么做?

隨著越來越多的企業(yè)繼續(xù)將應(yīng)用程序從服務(wù)器和虛擬機(jī)遷移到容器，通常都會(huì)采用Kubernetes。

在以往，企業(yè)在服務(wù)器硬件上運(yùn)行服務(wù)器程序。隨后出現(xiàn)了虛擬機(jī)(VM)，可以在一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。這使企業(yè)能夠在一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行十次或更多的服務(wù)器實(shí)例。這反過來又使企業(yè)能夠在這些虛擬機(jī)之上按需運(yùn)行，這既節(jié)省了成本，又帶來了很大的靈活性。

企業(yè)可以在單個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行更多服務(wù)器程序，這將帶來更多的成本節(jié)省和靈活性。這正是容器所提供的優(yōu)勢。

人們將會(huì)看到虛擬機(jī)管理程序(例如Hyper-V、KVM和Xen)通過仿真虛擬硬件而起作用。這使得它們在系統(tǒng)需求方面供過于求，但是，容器使用共享的操作系統(tǒng)。這意味著它們比管理程序效率更高。

容器并不是虛擬化硬件，而是位于單個(gè)Linux實(shí)例之上。這意味著企業(yè)可以在小容器中運(yùn)行應(yīng)用程序。實(shí)際上，用戶可以運(yùn)行的服務(wù)器應(yīng)用程序?qū)嵗龜?shù)是在相同硬件上的虛擬化的四到十倍。

容器還適合進(jìn)行持續(xù)集成(CI)/持續(xù)部署/(CD)。這是一種Devops方法，旨在鼓勵(lì)開發(fā)人員盡早且經(jīng)常地將其代碼集成到共享存儲(chǔ)庫中，然后快速有效地部署代碼。

最后，容器使開發(fā)人員能夠輕松地打包、傳輸和運(yùn)行任何應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序輕巧、可遷移、自給自足，幾乎可以在任何地方運(yùn)行。

那么有一個(gè)問題，就是如何管理所有這些容器?使用容器，單個(gè)服務(wù)器可能有數(shù)十個(gè)工作負(fù)載開始、工作和結(jié)束。這就是Kubernetes發(fā)揮作用的地方。

Kubernetes的發(fā)展歷史

Kubernetes的起源始于谷歌公司的Borg。它是用于谷歌大規(guī)模工作管理的大型內(nèi)部集群管理系統(tǒng)。此后不久，谷歌公司在2014年發(fā)布了第一版Kubernetes。這個(gè)開源的容器編排程序可以將容器部署到一組機(jī)器中，提供運(yùn)行狀況管理和復(fù)制功能，并使容器易于相互連接以及與其他程序連接。

因此，Kubernetes具有兩個(gè)主要優(yōu)勢。得益于其Borg血統(tǒng)，它已經(jīng)通過了全球比較大的容器用戶谷歌公司的測試。而且，通過使其開源，Kubernetes擺脫了成為谷歌公司特定程序的負(fù)擔(dān)。尤其是在2018年8月，谷歌公司將Kubernetes項(xiàng)目的云計(jì)算資源移交給了新家，即獨(dú)立的云原生計(jì)算平臺(tái)(CNCF)時(shí)。

自從CNCF接管Kubernetes以來，它已經(jīng)從一個(gè)由谷歌公司和Red Hat公司主導(dǎo)的項(xiàng)目變成了一個(gè)擁有數(shù)千個(gè)貢獻(xiàn)者的項(xiàng)目。在此期間，幾乎消除了所有競爭。根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Red Monk公司的說法，目前仍然存在競爭者，但即使到2017年，名列《財(cái)富》雜志100強(qiáng)的50%以上的公司使用Kubernetes作為其容器編排平臺(tái)。

Kubernetes可以做些什么

谷歌公司首席工程師兼Kubernetes首席架構(gòu)師Brian Grant表示，“Kubernetes是一個(gè)可遷移的、可擴(kuò)展的開源平臺(tái)，用于管理容器化的工作負(fù)載和服務(wù)，同時(shí)促進(jìn)聲明性配置和自動(dòng)化。”那么這意味著什么呢?

Kubernetes運(yùn)行在Linux之上，可與Pod、一個(gè)或多個(gè)容器的組一起部署到單個(gè)節(jié)點(diǎn)，物理服務(wù)器或虛擬機(jī)。其命令通常通過Kubernetes的命令行配置工具kubectl發(fā)送，它定義了工作的元數(shù)據(jù)和規(guī)范。這些描述由以JavaScript對象表示法(JSON)或YAML編寫的聲明性語句組成。這些通過Kubernetes API描述了用戶需要運(yùn)行的應(yīng)用程序，它們需要哪些容器映像以及創(chuàng)建集群所需狀態(tài)所需的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源。

Kubernetes主站將接受命令，找出如何使用可用資源以優(yōu)秀的方式運(yùn)行它們，并通過Pod生命周期事件生成器(PLEG)將用戶的行進(jìn)命令中繼到Pod。用戶無需擔(dān)心確切的細(xì)節(jié)。

Kubernetes會(huì)找出最適合該任務(wù)的節(jié)點(diǎn)。Kubernetes分配資源并分配完成工作所需的Pod。因此，Kubernetes可以自動(dòng)設(shè)置、監(jiān)視和管理容器。

具體來說，Kubernetes使用戶能夠完成以下任務(wù)：

• 控制和自動(dòng)化應(yīng)用程序部署和更新。使用它，可以描述已部署容器的所需狀態(tài)。然后，Kubernetes以受控的速率將容器化應(yīng)用程序的實(shí)際狀態(tài)更改為所需狀態(tài)。例如，用戶可以創(chuàng)建新容器、刪除現(xiàn)有容器或更新容器的軟件內(nèi)容。
• 自動(dòng)化容器配置。用戶為Kubernetes提供了一個(gè)節(jié)點(diǎn)集群，可用于運(yùn)行容器化任務(wù)。然后，告訴Kubernetes每個(gè)容器需要多少CPU和內(nèi)存(RAM)。然后，Kubernetes會(huì)自動(dòng)將容器安裝到節(jié)點(diǎn)上，以充分利用可用資源。簡而言之，它可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展容器化應(yīng)用程序及其資源。
• 存儲(chǔ)編排。Kubernetes使用戶能夠自動(dòng)掛載選擇的存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括本地存儲(chǔ)、公共云提供商或存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。
• 跨節(jié)點(diǎn)編排容器。容器通過使用其域名服務(wù)器(DNS)ID或IP地址公開。如果容器流量很高，Kubernetes還可以負(fù)載均衡并分配網(wǎng)絡(luò)流量以保持穩(wěn)定性。
• 自我修復(fù)。Kubernetes重新啟動(dòng)失敗的容器，替換容器，關(guān)閉不響應(yīng)用戶定義的運(yùn)行狀況檢查的容器，并且在容器準(zhǔn)備好之前不將其通告給客戶端。
• 安全管理。Kubernetes允許用戶存儲(chǔ)和管理身份驗(yàn)證數(shù)據(jù)，例如密碼、OAuth令牌和SSH密鑰。

綜合所有這些，Kubernetes具有三大優(yōu)勢。

首先是穩(wěn)定性，Kubernetes管理用戶的容器。如果虛擬機(jī)、服務(wù)器甚至集群出現(xiàn)故障，Kubernetes將自動(dòng)啟動(dòng)更多容器來承載負(fù)載。

然后是連續(xù)性。 Kubernetes使用戶可以修補(bǔ)應(yīng)用程序或?qū)⑵渫耆亩粫?huì)影響其操作。新的容器是在線購買的，而舊容器將會(huì)過期，并且它們提供的服務(wù)將繼續(xù)運(yùn)行。IT穩(wěn)定性過去完全取決于服務(wù)器的正常運(yùn)行時(shí)間。現(xiàn)在，有了容器和Kubernetes，一切都與服務(wù)正常運(yùn)行時(shí)間有關(guān)。

另一個(gè)相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是彈性。Kubernetes自動(dòng)維護(hù)活動(dòng)容器。這些稱為副本集。當(dāng)Pod不能隨身帶走其所有容器化應(yīng)用程序時(shí)，副本集具有所需的容器，該容器已經(jīng)啟動(dòng)并可以運(yùn)行以接管負(fù)載。

簡而言之，當(dāng)以前的方法失敗或需要大量停機(jī)時(shí)，基于Kubernetes的IT結(jié)構(gòu)將與新軟件一起運(yùn)行。

Kubernetes不能做什么

Kubernetes并不是萬能的，不能什么都做。

例如，Kubernetes不是平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)系統(tǒng)。Kubernetes提供了類似于PaaS的服務(wù)的構(gòu)建塊，但是與Cloud Foundry不同，它沒有提供構(gòu)建云原生應(yīng)用程序所需的編程工具。而且，盡管當(dāng)然可以在Kubernetes上構(gòu)建和使用持續(xù)集成(CI)/持續(xù)部署/(CD)系統(tǒng)，但它并不是固有的持續(xù)集成(CI)/持續(xù)部署/(CD)。另外，作為一種管理容器的方法，它不附帶應(yīng)用程序級別的服務(wù)，例如中間件或數(shù)據(jù)庫。

正因?yàn)槿绱耍琄ubernetes有著大量的發(fā)行版，其中包括針對Kubernetes的Amazon Elastic Container Service(EKS)、Azure Kubernetes Service(AKS)、Google Kubernetes Engine(GKE)、IBM Cloud Kubernetes Service、Red Hat的OpenShift、Pivotal Container Service(PKS)和VMware Kubernetes引擎。除了提供在特定云上部署Kubernetes所需的工具外，它們每個(gè)都有其自己的特殊附加功能。

為什么Kubernetes是未來的選擇

隨著繼續(xù)將應(yīng)用程序從服務(wù)器和虛擬機(jī)遷移到容器，Kubernetes是不可避免的。即使使用諸如Ansible、Puppet或Salt之類的DevOps工具，對于系統(tǒng)管理員來說，根本也沒有實(shí)際的方法來管理數(shù)百或數(shù)千個(gè)臨時(shí)容器。它需要一個(gè)專用工具，而該工具就是Kubernetes。過去和現(xiàn)在都有其他容器編排工具。對于某些特殊用途，它們可能更適合一些企業(yè)。不過，一般來說，Kubernetes將是大多數(shù)企業(yè)的默認(rèn)容器管理選擇。

由于它可以跨多個(gè)平臺(tái)運(yùn)行，即使它們由競爭對手的云計(jì)算業(yè)務(wù)運(yùn)行，Kubernetes也正成為混合云的流行選擇。這并不容易，但是許多Kubernetes發(fā)行商都在致力于提供易于部署的、基于Kubernetes的混合云。這些將使用戶能夠執(zhí)行諸如運(yùn)行混合云之類的事情，該過程可將后端數(shù)據(jù)保留在私有云中，而將公共云用作前端接口。

綜上所述，如果還沒有運(yùn)行Kubernetes，那么將會(huì)很快就會(huì)擁有。就像Linux從根本上改變了服務(wù)器操作系統(tǒng)的空間，虛擬機(jī)導(dǎo)致云計(jì)算的興起一樣，Kubernetes將引領(lǐng)用戶進(jìn)行基于容器的分布式計(jì)算。