为什么说 k8s 是云时代的操作系统?

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这两年,Kubernetes击败了Swarm和Mesos,几乎成为容器编排的事实标准,BAT、滴滴、京东、头条等大厂,都争相把容器和K8S项目作为技术重心。为什么在众多容器平台中,Kubernetes能够脱颖而出,是因为Kubernetes的接口和概念设计是完全站在应用角度而非运维角度的。

这两年,Kubernetes击败了Swarm和Mesos,几乎成为容器编排的事实标准,BAT、滴滴、京东、头条等大厂,都争相把容器和K8S项目作为技术重心。

为什么在众多容器平台中,Kubernetes能够脱颖而出,是因为Kubernetes的接口和概念设计是完全站在应用角度而非运维角度的。

如果站在传统运维人员的角度看Kubernetes,会觉得他是个奇葩所在,容器还没创建出来,概念先来一大堆,文档先读一大把,编排文件也复杂,组件也多,让很多人望而却步。

但是如果开发人员的角度,尤其是从微服务应用的架构的角度来看Kubernetes,则会发现,他对于微服务的运行生命周期和相应的资源管控,做了非常好的抽象。

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如图中所示,和虚拟机运行传统应用,只需要创建出资源来,并且保证网络畅通即可的方式不同,微服务的运行,需要完成左面的一系列工具链。

为什么要使用这些工具链,以及如何使用这些工具链,请参考我的另外两篇文章以业务为核心的云原生体系建设和从1到2000个微服务,史上最落地的实践云原生25个步骤。

你会发现,Kubernetes都有相应的工具链可以匹配。

微服务设计重要的一点就是区分无状态和有状态,在K8S中,无状态对应deployment,有状态对应StatefulSet。

deployment主要通过副本数,解决横向扩展的问题。

而StatefulSet通过一致的网络ID,一致的存储,顺序的升级,扩展,回滚等机制,保证有状态应用,很好地利用自己的高可用机制。因为大多数集群的高可用机制,都是可以容忍一个节点暂时挂掉的,但是不能容忍大多数节点同时挂掉。而且高可用机制虽然可以保证一个节点挂掉后回来,有一定的修复机制,但是需要知道刚才挂掉的到底是哪个节点,StatefulSet的机制可以让容器里面的脚本有足够的信息,处理这些情况,实现哪怕是有状态,也能尽快修复。

微服务少不了服务发现,除了应用层可以使用SpringCloud或者Dubbo进行服务发现,在容器平台层当然是用Service了,可以实现负载均衡,自修复,自动关联。

服务编排,本来K8S就是编排的标准,可以将yml文件放到代码仓库中进行管理,而通过deployment的副本数,可以实现弹性伸缩。

对于配置中心,K8S提供了configMap,可以在容器启动的时候,将配置注入到环境变量或者Volume里面。但是唯一的缺点是,注入到环境变量中的配置不能动态改变了,好在Volume里面的可以,只要容器中的进程有reload机制,就可以实现配置的动态下发了。

统一日志中心,监控中心,APM往往需要在Node上部署Agent,来对日志和指标进行收集,当然每个Node上都有,daemonset的设计,使得更容易实现。

Kubernetes本身能力比较弱的就是服务的治理能力,这一点Service Mesh,可以实现更加精细化的服务治理,进行熔断,路由,降级等策略。Service Mesh的实现往往通过sidecar的方式,拦截服务的流量,进行治理。这也得力于Pod的理念,一个Pod可以有多个容器,如果当初的设计没有Pod,直接启动的就是容器,会非常的不方便。

所以,掌握容器技术成为很多公司招聘时的重要选项。

这两年,跟朋友探讨K8S落地时,也有一些问题被反复提及,比如:

为什么容器里只能跑“一个进程”?

之前一直用的某个JVM参数,在容器里怎么不好使了?

为什么Kubernetes不能固定IP地址?容器网络连不通,该如何Debug?

K8S中StatefulSet和Operator到底什么区别?PV和PVC又该怎么用?

这些问题的答案和原理并不复杂,但很难一两句话解释清楚。因为容器技术涉及操作系统、网络、存储、调度、分布式原理等方方面面的知识,是个名副其实的全栈技术。

而其技术体系里那些“牵一发而动全身”的主线,比如Linux进程模型对容器本身的重要意义,“控制器”模式对整个K8S项目提纲挈领的作用等等,不会详细展现在Docker或Kubernetes官方文档中,但偏偏就是它们,才是掌握容器技术体系的精髓所在。

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