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Kubernetes

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Kubernetes
首次發布2014年6月7日，​10年前​（2014-06-07）[1]
當前版本1.25.3[2]（2022年10月13日，​2年前​（2022-10-13））
源代碼庫
編輯維基數據鏈接
編程語言Go
操作系統跨平台
類型集群管理
許可協議Apache許可證 2.0
網站kubernetes.io

Kubernetes（常簡稱為K8s）是用於自動部署、擴展和管理「容器化（containerized）應用程序」的開源系統。[3]該系統由Google設計並捐贈給Cloud Native Computing Foundation（今屬Linux基金會）來使用。

它旨在提供「跨主機集群的自動部署、擴展以及運行應用程序容器的平台」。[4] 它支持一系列容器工具，包括Docker等。

歷史

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Google Container Engine簡報

Kubernetes（在希臘語意為「舵手」或「駕駛員」）由Joe Beda、Brendan Burns和Craig McLuckie創立，[5]並由其他谷歌工程師，包括Brian Grant和Tim Hockin等進行加盟創作，並由谷歌在2014年首次對外宣布 。[6] 該系統的開發和設計都深受谷歌的Borg系統[7][8]的影響，其許多頂級貢獻者之前也是Borg系統的開發者。在谷歌內部，Kubernetes的原始代號曾經是Seven，即星際迷航中的Borg（博格人）。[9]Kubernetes標識中舵輪有七個輪輻就是對該項目代號的致意。

Kubernetes v1.0於2015年7月21日發布。[10] 隨着v1.0版本發布，谷歌與Linux基金會合作組建了Cloud Native Computing Foundation（CNCF）[11]並將Kubernetes作為種子技術來提供。

Rancher Labs在其Rancher容器管理平台中包含了Kubernetes的發布版。[12]Kubernetes也在很多其他公司的產品中被使用，例如Red Hat的OpenShift，[13][14] CoreOS的Tectonic， IBM的IBM私有雲產品，[15]，精靈雲的EcOS[16]，KubeSphere[17]，以及 VMware的PKS等等。

而現今資訊界常見的縮寫手法「K8s」則是將「ubernete」八個字母縮寫為「8」而來。

設計

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Kubernetes在設計結構上定義了一系列的構建模塊，其目的是為了提供一個可以共同提供部署、維護和擴展應用程序的機制。組成Kubernetes的組件設計概念為鬆耦合和可擴展的，這樣可以使之滿足多種不同的工作負載。可擴展性在很大程度上由Kubernetes API提供，此API主要被作為擴展的內部組件以及Kubernetes上運行的容器來使用。[18]

Pod

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Kubernetes的基本調度單元稱為「pod」。通過該種抽象類別可以把更高級別的抽象內容增加到容器化組件。一個pod一般包含一個或多個容器，這樣可以保證它們運行在同一主機節點上，並且可以共享資源。[18]Kubernetes中的每個pod都被分配一個唯一的（在集群內的）IP地址這樣就可以允許應用程序使用同一端口，而避免了發生衝突的問題。[19] Pod可以定義一個卷，例如本地磁盤目錄或網絡磁盤，並將其暴露在pod中的一個容器之中。[20]。pod可以通過Kubernetes API手動管理，也可以委託給控制器來實現自動管理。[18]

標籤和選擇器

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Kubernetes使客戶端（用戶或內部組件）將稱為「標籤」的鍵值對附加到系統中的任何API對象，如pod和節點。相應地，「標籤選擇器」是針對匹配對象的標籤的查詢方法。[18]

標籤和選擇器是Kubernetes中的主要分組機制，用於確定操作適用的組件。[21]

例如，如果應用程序的Pods具有系統的標籤 tier (比如"front-end"、"back-end") 和一個 release_track (比如"canary"、"production")，那麼對所有"back-end" 和 "canary" 節點的操作可以使用如下所示的標籤選擇器：[22]

tier=back-end AND release_track=canary

控制器

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控制器是通過管理一組pod來實現來將實際集群狀態轉移到所需集群狀態的對帳循環機制[23]。一種控制器指的是一組具有相同特徵的「複製控制器」，控制器通過在集群中運行指定數量的pod副本來處理複製和縮放。在基礎節點出現故障的情況下，它還可以用於處理創建替換pod。[23]其它控制器也是核心Kubernetes系統的一部分，包括「DaemonSet控制器」為每台機器（或機器的一些子集）上運行的單個pod，和用於運行pod的「作業控制器」。[24] 控制器管理的pod組由作為控制器定義的部分的標籤選擇器來確定。[22]

服務

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Kubernetes服務本質是一組協同工作的pod，類同多層架構應用中的一層。構成服務的pod組通過標籤選擇器來定義。[18]Kubernetes通過給服務分配靜態IP地址和域名來提供服務發現機制，並且以輪循調度（英語：Round-robin DNS）的方式將流量負載均衡到能與選擇器匹配的pod的IP地址的網絡連接上（即使是故障導致pod從一台機器移動到另一台機器）。[19] 默認情況下，服務任務會暴露在集群中（例如，多個後端pod可能被分組成一個服務，前端pod的請求在它們之間負載平衡）；除此以外，服務任務也可以暴露在集群外部（例如，從客戶端訪問前端pod）。[25]

建構

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Kubernetes architecture diagram

Kubernetes遵循主從式架構設計。Kubernetes的組件可以分為管理單個的 node 組件和控制平面部分的組件。[18][26]

Kubernetes Master是集群的主要控制單元，其用於管理其工作負載並指導整個系統的通信。Kubernetes控制平面由各自的進程組成，每個組件都可以在單個主節點上運行，也可以在支持高可用性集群[26]的多個主節點上運行。是Kubernetes控制平面的各種組件如下：

etcd

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etcd （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 是由CoreOS開發，用於可靠地存儲集群的配置數據的一種持久性，輕量型的，分布式的鍵-值數據存儲組件。該組件可表示在任何給定時間點處的集群的整體狀態。其他組件在注意到存儲的變化之後，會變成相應的狀態。[26]

API服務器

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API服務器是一個關鍵組件 並使用 Kubernetes API 和 JSON over HTTP來提供了Kubernetes的內部和外部接口。[18][27] API服務器處理和驗證 REST請求並更新 API 對象的狀態etcd （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），從而允許客戶端在Worker節點之間配置工作負載和容器。

調度器

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T調度程序是可插拔式組件，其基於資源可用性來選擇未調度的pod（由調度程序管理的基本實體）應該運行哪個節點。調度程序跟蹤每個節點上的資源利用率，以確保工作負載不會超過可用資源。為此，調度程序必須知道資源需求，資源可用性以及各種其他用戶提供的約束和策略指令，例如服務質量，親和力/反關聯性要求，數據位置等。實質上，調度程序的作用是將資源「供應」與工作負載「需求」相匹配以維持系統的穩定和可靠。 [28]

控制器管理

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控制器管理器是核心Kubernetes控制器，其包括DaemonSet控制器和複製控制器等。該控制器可與API服務器進行通信以在需要時創建，更新和刪除他們管理的資源（pod，服務端點等）[27]

Kubernetes 節點

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Node也稱為Worker或Minion，是部署容器（工作負載）的單機器（或虛擬機）。集群中的每個節點都必須具備容器的運行環境（runtime） ——比如 Docker，以及下面提到的其他組件，以便與這些容器的網絡配置進行通信。

Kubelet

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Kubelet負責每個節點的運行狀態（即確保節點上的所有容器都正常運行）。它按照控制面板的指示來處理啟動，停止和維護應用程序容器（按組織到pod中）。[18][29]

Kubelet會監視pod的狀態，如果不處於所需狀態，則pod將被重新部署到同一個節點。節點狀態每隔幾秒就會傳遞消息至中繼主機。主控器檢測到節點故障後，複製控制器將觀察此狀態更改，並在其他健康節點上啟動pod。[來源請求]

容器

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容器從屬於pod。在運行應用、庫及其依賴的微服務中，容器是最低層級的。通過綁定一個外部IP，容器可以被外網訪問。

Kube代理

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Kube代理是網絡代理和負載均衡的實現，支持服務抽象以及其他網絡操作。[18]根據傳入請求的IP和端口，該組件會將流量轉發到指定的合適的容器中。

cAdvisor

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cAdvisor 是監視和收集例如每個節點上的容器的CPU，內存，文件和網絡使用情況等的資源使用情況和性能指標的代理組件。

參見

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參考文獻

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  1. ^ First GitHub commit for Kubernetes. github.com. 2014-06-07 [2017-06-17]. （原始內容存檔於2017-03-01）. 
  2. ^ GitHub Releases page. github.com. 2022-10-13 [2022-10-13]. （原始內容存檔於2017-03-01）. 
  3. ^ kubernetes/kubernetes. GitHub. [2017-03-28]. （原始內容存檔於2017-04-21） （英語）. 
  4. ^ What is Kubernetes?. Kubernetes. [2017-03-31]. （原始內容存檔於2019-05-30）. 
  5. ^ Google Made Its Secret Blueprint Public to Boost Its Cloud. [2016-06-27]. （原始內容存檔於2016-07-01） （美國英語）. 
  6. ^ Google Open Sources Its Secret Weapon in Cloud Computing. Wired. [24 September 2015]. （原始內容存檔於2015-09-10）. 
  7. ^ Abhishek Verma; Luis Pedrosa; Madhukar R. Korupolu; David Oppenheimer; Eric Tune; John Wilkes. Large-scale cluster management at Google with Borg. Proceedings of the European Conference on Computer Systems (EuroSys). April 21–24, 2015 [2017-06-17]. （原始內容存檔於2017-07-27）. 
  8. ^ Borg, Omega, and Kubernetes - ACM Queue. queue.acm.org. [2016-06-27]. （原始內容存檔於2016-07-09）. 
  9. ^ Early Stage Startup Heptio Aims to Make Kubernetes Friendly. [2016-12-06]. [失效連結]
  10. ^ As Kubernetes Hits 1.0, Google Donates Technology To Newly Formed Cloud Native Computing Foundation. TechCrunch. [24 September 2015]. （原始內容存檔於2020-11-17）. 
  11. ^ Cloud Native Computing Foundation. [2017-06-17]. （原始內容存檔於2017-07-03）. 
  12. ^ Deploy and Manage Kubernetes Clusters | Rancher Labs. Rancher Labs. [2017-04-15]. （原始內容存檔於2017-04-16） （美國英語）. 
  13. ^ OpenShift v3 Platform Combines Docker, Kubernetes. blog.openshift.com. [14 August 2014]. （原始內容存檔於2015-07-06）. 
  14. ^ Why Red Hat Chose Kubernetes for OpenShift. blog.openshift.com. [7 November 2016]. （原始內容存檔於2017-02-21）. 
  15. ^ IBM Spectrum Conductor for Containers. ibm.com/developerWorks. [2017-05-19]. （原始內容存檔於2021-01-28） （美國英語）. 
  16. ^ Ghostcloud Enterprise Container OS. www.ghostcloud.cn. [2019-07-24]. （原始內容存檔於2020-11-27） （美國英語）. 
  17. ^ Open Source Enterprise Kubernetes Platform | KubeSphere. kubesphere.io. [2022-02-21]. （原始內容存檔於2022-05-04） （美國英語）. 
  18. ^ 18.0 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 An Introduction to Kubernetes. DigitalOcean. [24 September 2015]. （原始內容存檔於2015-10-01）. 
  19. ^ 19.0 19.1 Langemak, Jon. Kubernetes 101 – Networking. Das Blinken Lichten. 2015-02-11 [2015-11-02]. （原始內容存檔於2015-10-25）. 
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  23. ^ 23.0 23.1 Overview of a Replication Controller. Documentation. CoreOS. [2015-11-02]. （原始內容存檔於2015-09-22）. 
  24. ^ Sanders, Jake. Kubernetes: Exciting Experimental Features. Livewyer. 2015-10-02 [2015-11-02]. （原始內容存檔於2015-10-20）. 
  25. ^ Langemak, Jon. Kubernetes 101 – External Access Into The Cluster. Das Blinken Lichten. 2015-02-15 [2015-11-02]. （原始內容存檔於2015-10-26）. 
  26. ^ 26.0 26.1 26.2 Kubernetes Infrastructure. OpenShift Community Documentation. OpenShift. [24 September 2015]. （原始內容存檔於2015-07-06）. 
  27. ^ 27.0 27.1 Marhubi, Kamal. Kubernetes from the ground up: API server. kamalmarhubi.com. 2015-09-26 [2015-11-02]. （原始內容存檔於2015-10-29）. 
  28. ^ The Three Pillars of Kubernetes Container Orchestration - Rancher Labs. rancher.com. 18 May 2017 [22 May 2017]. （原始內容存檔於2017-06-24）. 
  29. ^ Marhubi, Kamal. What [..] is a Kubelet?. kamalmarhubi.com. 2015-08-27 [2015-11-02]. （原始內容存檔於2015-11-13）. 

外部連結

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取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Kubernetes&oldid=79225081」