容器技术正在颠覆传统，重构整个软件世界

作者 | 巨子嘉

来源 | 巨子嘉（ID：juzijia-club）

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容器技术正在颠覆传统，重构整个软件世界，改变软件技术架构，团队交付效率以及交付方式。通过屏蔽底层复杂异构的基础设施环境，保障软件一致性运行时环境，让研发人员更加高效的聚焦在业务逻辑。

虽然容器通过颠覆式创新屏蔽底层复杂性，但是对容器部署运维给容器集群本身的运维团队带来了新的挑战。与传统虚拟机相比，极短的部署运行周期，更高效的资源使用率。容器管理着海量的快周期轮转的对象，要求更彻底的自动化，策略启动的管理能力。

许多团队都开始转向Kubernetes容器，通过容器编排及管理能力，轻松维护生产、开发和测试环境，Kubernetes已成为容器编排和管理的事实标准，企业要意识到容器将成为未来关键的基础设施平台。

1.1.Kubernetes容器平台

Kubernetes是一个开源容器编排平台，管理大规模分布式容器化软件应用，Kubernetes 提供了统一的API接口，调用API可是轻松实现Web应用、批处理作业和数据库的部署。Kubernetes中的软件应用被打包成与环境完全分离的容器镜像，Kubernetes会自动配置应用并维护跟踪资源分配。

Kubernetes是谷歌的第三代容器管理系统，是Borg独特的控制器和Omega灵活的调度器的组合。相较传统VM虚拟化，容器是轻量级虚拟化技术，对软件应用而言，容器带来一下价值：

1. 更敏捷的交付效率，释放研发人员耗费在环境调试过程，更加聚焦业务本身逻辑
2. 更低服务器资源成本，容器化运行可以大幅提升底层基础资源的使用效率。
3. 更大范围的差异化设施抽象统一，容器适配能力更强，容器几乎可以运行市面所有常见设备。
   微服务架构是当前最为流行的软件架构，提倡模块化，松耦合的设计理念，一般中等微服务架构项目，模块数量可达几十到上百的规模，通过手工部署运维几乎不肯能；针对这种复杂应用程序，尤其是组件数量比较多的场景，容器Kubernetes极大地简化了部署更新工作。通过自动化容器配置、简化扩展和管理资源分配等来实现生产级容器编排治理。

1.2.Kubernetes管理及编排

调度器和调度 ：Kubernetes调度程序会实时监测集群健康状态及运行负载情况，通过调用策略智能的将新容器安置在合适的位置。

服务发现和负载均衡：微服务架构的应用，模块越多服务跟踪和管理的难度就越大。Kubernetes自动管理服务发现。实时记录会服务列表，同时还会检查服务的健康状况，动态调整服务列表。Kubernetes还包含了负载均衡。负载均衡器是在应用副本之间分配和协调流量的关键组件。Kubernete支持整合自定义负载均衡解决方案，如HAProxy，Nignx以及共有LB服务。
资源管理：Kubernetes调度程序通过CPU和内存等基础资源使用率，对整个集群的应用进行合理调度，保证整个集群应用相对稳定。
1.3.Kubernetes优势

弹性扩展：Kubernetes通过Cluster Autoscaler和Horizontal Pod Autoscaler功能，结合用户配置策略，实现集群自动弹性伸缩能力。
可移植性：Kubernetes可以在任何地方运行，无论是私有数据中心，公共云还是公共和私有云的混合云底层基础设施。
一致性部署：容器体现了不可变基础设施的理念，运行应用所需的所有依赖项和运行指令都与容器打包在一起。一致性意味着开发人员花更少的时间进行调试，而将主要精力用于交付业务价值。

研发运维解耦：产品开发团队重视创新，快速交付业务需求；而运维团队重视稳定性，对变化比较保守。容器应用的标准化，彻底解耦研发运维过程；同时Kubernetes的智能自动化，极大的降低运维的门槛，减轻运维压力。
1.4.Kubernetes基本架构

控制平面充当Kubernetes集群的大脑，调度、服务发现、负载均衡和资源管理能力都由控制平面提供，包含核心组件如下：

API server：任何内部或外部请求都会发送到 API server。 再有API server确定请求是否有效再转发到对应的组件。
etcd：etcd 是 Kubernetes 的关键组件，存储集群状态和配置。如果控制平面是大脑，那么etcd就是存储记忆的地方。
Worker nodes：工作节点是Kubernetes集群中真正承接业务应用运行负载的，单个集群都会有多个工作节点，也可通过Kubernetes 快速扩展工作节点。
Kubelet：kubelet是运行在每个工作节点上，与控制平面通信并执行管理操作。 如果控制平面是大脑，那么kubelet就是手臂。

Container runtime engine：容器运行时引擎运行符合OCI标准的应用程序。 它是可移植容器和底层 Linux 内核之间的管道。
1.5.Kubernetes的不足

虽然Kubernetes提供了可移植性、可扩展性和自动化、策略驱动的管理。从整个软件全生命周期来看，缺失在生产中构建、运行和扩展容器所需的能力，但更多的是偏底层运维管理平台。

还有在早期，为了能快速适配各种场景，Kubernetes通过标准来扩展平台的能力。可以使用自定义资源（CRD），容器存储接口（CSI）和容器网络接口（CNI）轻松适配复杂环境。但是同时也像Android一样，碎片化太严重，各个扩展组件能力层次不齐，导致Kubernetes需要组装，已经投产的集群升级困难。