Kubernetes容器编排详解及部署教程

"k8s详细教程部署流程" Kubernetes（简称k8s）是一个高度自动化且功能丰富的容器管理系统，用于部署、管理和扩展容器化应用程序。它由谷歌在2014年开源，源自其内部使用的Borg系统。Kubernetes的目标是提供一个高效、灵活且可移植的平台，使开发者和运维人员能够更轻松地处理容器编排问题。 ### Kubernetes基础知识 #### 应用部署方式演变 1. **传统部署**：早期的应用部署方式是直接在物理机上部署，这种方式简单但无法有效管理资源，且应用程序间可能互相影响。 2. **虚拟化部署**：虚拟机（VM）的出现使得每台物理机可以运行多个独立环境，增强了安全性，但额外的虚拟层导致资源利用率降低。 3. **容器化部署**：与虚拟化相比，容器更轻量级，共享宿主机的操作系统，只运行应用程序及其依赖，确保了可移植性和资源效率。 #### 容器编排挑战 随着容器的普及，出现了如何管理这些容器的问题，如容器的自动恢复、负载均衡和扩展性。这就是所谓的容器编排。解决方案包括Docker的Swarm、Apache Mesos与Marathon的组合，以及本文重点讨论的Kubernetes。 ### Kubernetes核心概念 Kubernetes以节点（Node）为基础构建，节点是集群中的工作机器，可以是物理机或虚拟机。以下是一些关键组件： 1. **Pod**：Kubernetes的基本执行单元，包含一个或多个紧密关联的容器。 2. **Service**：定义了一个逻辑集合的Pod并提供了稳定的服务发现和负载均衡。 3. **Deployment**：定义Pod的复制策略和期望状态，负责Pod的创建、更新和删除。 4. **ReplicaSet**：保证集群中有指定数量的Pod副本，常作为Deployment的实现细节。 5. **ConfigMap/Secrets**：存储配置数据，以非编码方式提供给Pod。 6. **Ingress**：定义外部网络到服务的访问规则，支持路由和负载均衡。 7. **StorageClass** 和 **PersistentVolume/PersistentVolumeClaim**：管理持久化存储。 ### Kubernetes工作流程 1. **应用部署**：通过YAML或JSON文件定义应用的部署需求，包括Pod、Service、Deployment等。 2. **资源调度**：Kubernetes的scheduler根据资源可用性和策略选择最佳节点运行Pod。 3. **状态管理**：Controller Manager监控并维护集群状态，如确保Deployment的Pod副本数正确。 4. **网络通信**：所有Pod都在同一网络平面，可以直接相互通信，Service提供内部负载均衡和外部访问。 5. **自我修复**：若Pod因故停止，Kubernetes会自动重启或重新调度。 ### Kubernetes的优势 1. **可移植性**：Kubernetes可以在多种环境中运行，包括公有云、私有云和本地数据中心。 2. **弹性伸缩**：自动调整Pod的数量以应对负载变化。 3. **高可用**：通过健康检查和自我修复机制确保服务的连续性。 4. **服务发现**：内置的服务发现机制简化了微服务架构的实现。 5. **强大的生态系统**：丰富的社区支持和大量的周边工具，如Helm用于包管理，Istio提供服务网格功能。 ### 部署Kubernetes 部署Kubernetes涉及规划集群规模、选择基础设施、配置网络策略、安装和配置控制平面组件（etcd、kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler）、设置工作节点（kubelet、kube-proxy）以及安全和监控等。这个过程可以通过自动化工具如Kubeadm简化。 总结来说，Kubernetes提供了一种强大且灵活的方式来管理和运行容器化应用程序，解决了传统部署方式和虚拟化部署的局限性，是现代云原生应用部署的核心工具。通过深入理解Kubernetes的概念和工作原理，开发者和运维团队可以构建更加高效、可扩展和可靠的系统。