闯进 Kubernetes 的世界（一）

第一章：初步了解 Kubernetes (K8s) ：容器化应用的智能管理系统

你正在构建一个应用程序，它最终会服务成千上万的用户。当你的应用程序只是一个简单的“程序包”时，你可能可以手动管理它。但当这个“程序包”需要运行几十、几百甚至几千份，并且要保证它们随时在线、协同工作时，手动管理就变得不可能。

这时候，你会想创建一个系统，它能像一个智能机器人一样，自动帮你管理这些应用程序副本。

让我们回到 K8s 诞生的地方——Google。

1.1 K8s 的前世今生：Google 的解决方案

在 K8s 出现之前，也就是本世纪初的 Google，一群顶尖的工程师也面临着同样的问题，只不过规模要大得多：他们有数以万计的应用程序和数十万台服务器。手动部署、管理、扩缩这些应用程序简直是天文数字般的挑战。

于是，Google 内部诞生了一个名为 Borg 的系统。Borg 是一个高度自动化的集群管理系统，它能高效地在 Google 的服务器集群上调度和运行应用程序。Borg 的成功，使得 Google 能够以惊人的效率和规模运行其各项服务，从搜索到 Gmail，无一不是受益于其强大的自动化能力。

随着时间的推移，容器技术开始普及。Google 意识到，Borg 的核心理念和实践可以被抽象出来，并推广给更广泛的开发者社区。于是，借鉴 Borg 的理念与经验，Google 在 2014 年开源了一个全新的容器编排系统 —— Kubernetes (K8s)。

K8s 就像是 Borg 的“开源精华版”，将 Google 内部大规模系统管理的宝贵经验带给了全世界。

1.2 K8s 的核心价值：为什么我们需要它？

当你的应用程序需要在大规模分布式环境中稳定运行，并具备高可用性、弹性伸缩能力时，手动运维会迅速变得复杂且不可靠。

K8s 的存在，正是为了解决这些痛点，它提供了一套完整的解决方案，让你的应用程序能够“活下来、跑得好”：

• 自动化运维： K8s 能够自动化处理应用程序的部署、更新、扩缩容、故障恢复等几乎所有运维任务。你无需手动干预，只需定义应用程序的期望状态，K8s 就会自动使其达到并维持该状态。这极大地减少了人工错误和运维负担。
• 高可用性与自愈： K8s 持续监控应用程序和其运行环境的健康状况。一旦发现故障（如某个应用程序实例崩溃、某个服务器宕机），它会自动进行故障转移、重启受损实例或重新调度，确保服务不中断，实现系统的高可用性。
• 弹性伸缩： 随着业务负载的变化，K8s 能够根据预设规则自动增加或减少应用程序的运行实例数量。这意味着你的应用程序可以根据实际需求动态调整资源，高峰期应对自如，低谷期节约成本。
• 资源高效利用： K8s 能够智能地将应用程序调度到集群中资源最适合的服务器上，优化资源分配。它就像一个精明的“调度员”，确保每台服务器的计算资源都得到充分利用。

简而言之，K8s 的核心用处在于将复杂的、手动的、易出错的分布式应用管理过程，转变为自动化、可靠且高效的模式。它让开发者和运维人员能够专注于应用程序本身，而不是底层的基础设施管理。

1.3 K8s 与 Docker Compose 有何不同？：适用场景的差异

那么，有人就问了：既然 Docker Compose 也能管理多个容器，那 K8s 又有何不同？

关键在于它们设计的规模和场景：

• Docker Compose 更适用于在单台机器上管理和运行少量相互关联的容器。它像一个“小团队的指挥官”，适合本地开发和测试环境。
• Kubernetes (K8s) 则专为分布式、大规模的生产环境而生。它能将应用程序部署到多台服务器（集群）上，提供自动故障转移、负载均衡、水平伸缩等高级功能。K8s 就像一个“大型舰队的总司令”，能协调成百上千甚至上万个容器在不同服务器上高效运作，在服务器宕机时，只要部署了多个副本并配置了合适的容错机制，K8s 通常能保证服务的持续可用。

1.4 K8s 的核心理念：声明式控制

K8s 的强大之处在于它的“声明式”管理模式。

• 你声明目标，K8s 负责实现： 你不需要告诉 K8s 如何一步步执行任务（“先启动服务器 A，再部署程序 B”）。你只需声明你希望的最终状态（“我需要 5 个应用程序实例在运行，版本为 2.0”）。
• 自动调整： K8s 会持续检查当前状态是否符合你的声明。如果发现不符，它会主动采取行动，直到达到你定义的目标状态。并且，它会一直维护这个状态。

当然，很多读者可能难以理解上述所说的“声明式”管理模式到底是怎么样的一个机制，不用着急，听我继续娓娓道来。