如何理解去docker與k8s

今天就跟大家聊聊有關(guān)如何理解去docker與k8s，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

Kubernetes(簡(jiǎn)稱(chēng)K8S)與容器技術(shù)，可以說(shuō)是近幾年最火熱的技術(shù)之一。提起K8S，大家都知道是google開(kāi)源的容器編排工具。今天想先談?wù)劊依斫獾娜萜鳌8S是什么，以及為什么它們能火起來(lái)。

Why Docker

既然說(shuō)K8S是一個(gè)容器編排的工具，那么要搞清楚K8S是什么，首先得搞清楚，容器是什么，以及為什么要用容器技術(shù)。

形象的來(lái)說(shuō)，一個(gè)linux容器，實(shí)際就是一個(gè)進(jìn)程，還是個(gè)被系統(tǒng)欺騙的進(jìn)程。為什么這么說(shuō)呢？一個(gè)運(yùn)行在容器里的進(jìn)程，主要有以下特點(diǎn)：

• 它被宿主機(jī)操作系統(tǒng)隔離了，它看不到宿主機(jī)上的其他進(jìn)程，以為自己就是pid為1的進(jìn)程

• 它被宿主機(jī)操作系統(tǒng)限制了硬件資源，它能使用的cpu、內(nèi)存等硬件資源只是宿主機(jī)的一部分

• 在被宿主機(jī)操作系統(tǒng)限制了存儲(chǔ)空間，讓這個(gè)進(jìn)程認(rèn)為宿主機(jī)的某個(gè)目錄就是系統(tǒng)根目錄

這幾個(gè)欺騙進(jìn)程的技術(shù)，就是是容器技術(shù)的三板斧，用于資源隔離的namespace，用于資源限制的cgroup,以及用于偽裝進(jìn)程根目錄的rootfs。這三種技術(shù)，都是是早已存在于linux中的，只是docker公司比較創(chuàng)新的把這三種技術(shù)整合在一起，并且，提出了容器鏡像及鏡像倉(cāng)庫(kù)等概念，把這個(gè)進(jìn)程及相關(guān)的依賴(lài)環(huán)境都一起打包成可分發(fā)及重復(fù)使用的鏡像文件，方便容器能在不同機(jī)器之間移植。這樣，在任何地方，只要能運(yùn)行docker，就能把容器鏡像跑成一個(gè)包含這應(yīng)用進(jìn)程及相關(guān)依賴(lài)環(huán)境的容器實(shí)例。

這里用利用K8S官方文檔的圖，簡(jiǎn)單說(shuō)下生產(chǎn)中的場(chǎng)景，看看容器技術(shù)能解決什么問(wèn)題。

左圖是傳統(tǒng)的物理機(jī)部署應(yīng)用方式的方式，可以看到除了一個(gè)應(yīng)用的運(yùn)行，除了程序本身，離不開(kāi)應(yīng)用配置、庫(kù)、等等依賴(lài)環(huán)境。通常情況下，一個(gè)應(yīng)用的上線，要經(jīng)歷開(kāi)發(fā)環(huán)境、pre環(huán)境、beta環(huán)境、灰度測(cè)試、生產(chǎn)環(huán)境等等不同的基礎(chǔ)環(huán)境。開(kāi)發(fā)的同學(xué)在開(kāi)發(fā)環(huán)境跑通了代碼，到其他環(huán)境運(yùn)行時(shí)，由于各環(huán)境依賴(lài)、配置、安全需求不同，可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。運(yùn)維的同學(xué)忙著在不同的環(huán)境中統(tǒng)一依賴(lài)。不同應(yīng)用各種語(yǔ)言，各種應(yīng)用的特殊依賴(lài)需求，也造成了CI/CD邏輯復(fù)雜，難以統(tǒng)一。

右圖是用了容器技術(shù)之后的場(chǎng)景。一個(gè)容器鏡像的實(shí)質(zhì)就是程序進(jìn)程加所有運(yùn)行時(shí)環(huán)境及配置、依賴(lài)的集合。只要各個(gè)環(huán)境的底層能兼容docker，就能實(shí)現(xiàn)所有環(huán)境部署的一致性。開(kāi)發(fā)同學(xué)不用關(guān)心生產(chǎn)環(huán)境和開(kāi)發(fā)環(huán)境的差異可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用運(yùn)行問(wèn)題，運(yùn)維同學(xué)部署一個(gè)應(yīng)用，只要確保容器鏡像能正常運(yùn)行就好。CI/CD的自動(dòng)化也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)很多。從而極大增加開(kāi)發(fā)效率、應(yīng)用迭代效率及節(jié)省了運(yùn)維工作量。

說(shuō)到這里，不得不說(shuō)下容器與傳統(tǒng)意義的虛擬機(jī)間的對(duì)比。其實(shí)二者都可以理解為虛擬化，它們最本質(zhì)的區(qū)別是，容器是操作系統(tǒng)層級(jí)的虛擬化，而虛擬機(jī)是硬件層級(jí)的虛擬化。參看下圖。

在容器編排這個(gè)概念出現(xiàn)的時(shí)候，Kubernetes并不是唯一的一個(gè)容器編排工具，主流的工具還有Docker公司原生的swarm和Apache基金會(huì)的mesos，為什么K8S能笑到最后，成為容器編排的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)呢？我理解K8S對(duì)比它們有兩個(gè)最大不同點(diǎn)：（這里不對(duì)swarm和mesos做詳細(xì)介紹了，實(shí)際也確實(shí)沒(méi)怎么玩過(guò)）

K8S對(duì)容器又做了一層抽象，也就是POD。

不同于與其他兩個(gè)工具，K8S管理的原子對(duì)象，其實(shí)并不是容器，而是POD。按照官方文檔的定義，一個(gè)POD，是由一個(gè)或多個(gè)共享存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)的容器，以及描述怎么運(yùn)行這些容器的集合，所以，POD實(shí)際是一個(gè)抽象的概念。k8s對(duì)容器的所有操作，比如動(dòng)態(tài)伸縮、監(jiān)控等，實(shí)際上都是對(duì)pod的管理。那這層抽象的好處是什么呢？
上面有提到過(guò)，容器實(shí)質(zhì)就是被特殊處理的進(jìn)程。想像一個(gè)web業(yè)務(wù)，web應(yīng)用進(jìn)程輸出的日志需要被大數(shù)據(jù)agent進(jìn)程處理。這個(gè)業(yè)務(wù)如果想容器化，通常有兩個(gè)做法。一是分別起來(lái)兩個(gè)容器，掛載宿主機(jī)同一個(gè)目錄來(lái)存放日志。另一種是起一個(gè)操作系統(tǒng)級(jí)別的容器或supervisord容器作為enterpoint，來(lái)管理web服務(wù)和agent進(jìn)程。前一種方式，這個(gè)兩個(gè)容器就被框在這臺(tái)宿主機(jī)上了，要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)例橫向擴(kuò)縮容，要考慮兩個(gè)容器的運(yùn)行情況和存儲(chǔ)掛載，邏輯比較復(fù)雜。后一種方式，你要為每個(gè)容器再額外開(kāi)一個(gè)supervisord進(jìn)程，更重要的是，由于entrypoint是supervisord進(jìn)程，web應(yīng)用和大數(shù)據(jù)agent對(duì)docker來(lái)說(shuō)，都是不可見(jiàn)的。即使nginx出錯(cuò)頻繁重啟，只要supervisord還活著，Docker就認(rèn)為這個(gè)容器是正常的。

我們?cè)賮?lái)看看，使用了pod這個(gè)概念以后，有什么變化。一個(gè)pod里面同時(shí)起了web服務(wù)進(jìn)程和大數(shù)據(jù)agent兩個(gè)容器實(shí)例，首先，pod里的容器實(shí)例是共享存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)namespace的，也就是說(shuō)，這兩進(jìn)程的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是直接共享的，不需要額外的掛載動(dòng)作。其次，這個(gè)pod是作為一個(gè)整體被k8s管理著的，k8s會(huì)監(jiān)控pod里每個(gè)容器的狀態(tài)，并根據(jù)策略在有問(wèn)題時(shí)進(jìn)行自動(dòng)干預(yù)。從這個(gè)意義上說(shuō)，pod才更類(lèi)似傳統(tǒng)的虛擬機(jī)。

• 聲明式API
  第二點(diǎn)也是比較重要的方面，是K8S的聲明式api(貌似swarm的新版也支持了，同樣沒(méi)玩過(guò)就不細(xì)說(shuō)了)。什么是聲明式API呢，可以參考上面系統(tǒng)圖中的描述文件。比如要我需要集群中跑10個(gè)web服務(wù)容器，傳統(tǒng)的命令式API是一步步調(diào)用命令構(gòu)建出容器。而使用聲明式api，只要告訴K8S我要10個(gè)web容器，K8S就會(huì)自動(dòng)將web集群實(shí)例數(shù)維持在10個(gè)，并且，在某個(gè)pod出問(wèn)題退出時(shí)，K8S會(huì)自動(dòng)重新拉起新pod，使集群始終保持10個(gè)pod實(shí)例在跑。這就使得管理集群變得很簡(jiǎn)單，只要通過(guò)配置文件描述出希望的集群狀態(tài)，而不用去關(guān)注中間的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

總結(jié)：

• Why Dokcer：用容器技術(shù)跑應(yīng)用，相比原來(lái)的物理機(jī)及虛擬機(jī)更高效、輕量、省資源，同時(shí)大大方便了不同環(huán)境下的應(yīng)用部署及分發(fā)。

• Why Kubernetes：生產(chǎn)集群光跑容器還不夠，還要對(duì)容器應(yīng)用作為一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)集群進(jìn)行編排及管理，而K8S的一些優(yōu)勢(shì)使得它成為目前容器集群編排管理工具的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
  最后的最后再多提一點(diǎn)，實(shí)際上，容器技術(shù)不止Docker公司一家在做，Kubernetes也不是只能管理Docker容器。只是，無(wú)論從市場(chǎng)份額、應(yīng)用性還是開(kāi)發(fā)社區(qū)的熱度來(lái)說(shuō)，它們都是目前容器技術(shù)最主流的解決方案，就生產(chǎn)環(huán)境來(lái)說(shuō)，目前基本沒(méi)有必要去考慮其他的容器技術(shù)了。

看完上述內(nèi)容，你們對(duì)如何理解去docker與k8s有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識(shí)或者相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。