Kubernetes 101: 让你的应用在云上运行

在云计算时代，越来越多的应用被迁移到云端。而在云端运行应用需要一种可靠的管理工具，Kubernetes 就是这样的一个工具。Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，它能够自动化部署、升级和扩展应用程序，让开发人员能够轻松地将应用程序部署到云上。

1. Kubernetes 的基本概念

Kubernetes 有几个基本的概念需要了解：

- Pod：是 Kubernetes 中最小的可部署单元，它包含一个或多个紧密联系的容器。Pod 可以在同一主机上运行多个容器，并且它们可以共享网络和存储资源。
- Deployment：用于定义 Pod 的副本数和更新策略等信息。Deployment 可以保证在集群中至少有指定数量的 Pod 副本在运行。如果有任何故障，Kubernetes 会自动重新启动 Pod。
- Service：是一种抽象，它定义了一组在逻辑上相同的 Pod。Service 可以为这些 Pod 提供一个稳定的 IP 地址和 DNS 名称，并且可以在集群内部和外部提供负载均衡。
- Namespace：一种逻辑隔离机制，可以将集群内的资源划分为不同的虚拟集群。每个 Namespace 都具有自己的资源配额和访问控制策略。

2. Kubernetes 的部署

Kubernetes 支持在各种环境中部署，包括裸机、虚拟机和云服务商。常用的 Kubernetes 部署方案包括：

- Minikube：是一种在本地机器上部署和运行 Kubernetes 集群的方法。它是一个单节点 Kubernetes 集群，适合用于开发和测试环境。
- kubeadm：是一种用于在多节点环境中部署 Kubernetes 集群的工具。它使用 kubeadm 工具来自动化安装和配置 Kubernetes，可快速地搭建 Kubernetes 集群。
- Kubernetes on cloud：各大云服务商都支持在其平台上部署 Kubernetes。例如，在 AWS 上使用 EKS、在 Azure 上使用 AKS、在 Google Cloud 上使用 GKE 等等。

3. Kubernetes 的应用部署

在 Kubernetes 中，部署应用程序通常包括以下几个步骤：

- 创建一个 Deployment：使用 kubectl 工具创建一个 Deployment 对象，并指定要部署的 Pod 副本数、容器镜像以及升级策略等信息。
- 创建一个 Service：使用 kubectl 工具创建一个 Service 对象，并指定要暴露的端口和后端 Pod 的标签选择器等信息。
- 连接集群：使用 kubectl 工具连接到 Kubernetes 集群，并验证集群的状态。
- 部署应用：使用 kubectl 工具部署已经创建的 Deployment 和 Service。
- 访问应用：通过 Service 的稳定 IP 或 DNS 名称访问部署的应用程序。

4. Kubernetes 的自动扩展

Kubernetes 支持按需自动扩展应用程序，以满足流量高峰期的需求。Kubernetes 自动扩展的方法包括：

- 基于 CPU 负载自动扩展：当 Pod 中容器的 CPU 使用率高于某个阈值时，Kubernetes 会自动增加 Pod 的数量来分散负载。
- 基于自定义指标自动扩展：Kubernetes 还支持根据自定义指标（例如请求数、内存使用量等）自动扩展应用程序。
- 手动扩展：如果需要，可以手动扩展应用程序的 Pod 数量，并在不需要时缩小 Pod 数量。

5. Kubernetes 的持久化存储

在 Kubernetes 中，Pod 是短暂的生命周期实体，当 Pod 被删除时，它的存储也会被删除。为了持久化存储数据，Kubernetes 支持多种持久化存储方案，包括：

- Volume：是 Kubernetes 中最基本的持久化存储方式。Volume 是 Pod 中容器的持久化存储，可以使用多种后端存储，例如本地磁盘、NFS 或 AWS EBS 等。
- PersistentVolumeClaim（PVC）：是一种声明式的 Volume 请求，用于请求 Kubernetes 中的持久化存储资源。
- StorageClass：是一种用于动态创建 PVC 的机制。使用 StorageClass，可以自动创建具有所需存储特性的 PVC。

总结

Kubernetes 是一个强大的容器编排平台，能够自动化部署、升级和扩展应用程序。它提供了一套完整的容器生命周期管理机制，并支持多种持久化存储方案和自动扩展机制。掌握 Kubernetes 的基本概念、部署方法和应用部署流程，可以帮助开发人员更快、更安全、更高效地将应用程序部署到云上。