Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。它最初由 Google 开发，后来捐赠给了云原生计算基金会（CNCF）。Kubernetes 是现代云原生应用的核心技术。
Kubernetes 是什么？
Kubernetes 是一个强大的系统，用于管理容器的生命周期。它可以协调大量的容器化应用，以确保它们始终保持在一个期望的状态，并提供灵活的扩展能力。
核心概念
- 容器：运行应用的最小单元，通常由 Docker 等容器技术提供支持。
- Pod：Kubernetes 中的基本部署单元，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，通常用于运行同一个应用的实例。
- Node：K8s 集群中的工作节点，容器运行在这些节点上。
- Cluster：由多个节点组成的 Kubernetes 集群，是管理和运行容器化应用的整体系统。
- API Server：K8s 的核心组件，用于接收和处理用户请求。
Kubernetes 能做什么？
Kubernetes 提供了一系列强大的功能，帮助开发者和运维人员高效管理容器化工作负载：
- 自动化部署
自动将应用部署到节点上，不需要手动分配。
根据配置文件描述应用的运行方式（声明式配置）。 - 弹性扩展
自动根据负载水平扩展或缩减应用实例（Horizontal Pod Autoscaler）。
节省资源并优化性能。 - 高可用性
自动重启失败的容器。
在节点故障时，重新调度工作负载到健康的节点上。 - 服务发现和负载均衡
自动分配服务地址，并通过内部 DNS 实现服务发现。
提供内置的负载均衡，将流量分发到多个容器实例。 - 滚动升级和回滚
在不中断服务的情况下逐步升级应用。
如果新版本出现问题，可以快速回滚到之前的稳定版本。 - 配置管理和机密管理
管理配置（如环境变量、配置文件）和敏感信息（如 API 密钥、证书）。 - 资源调度
根据节点的资源情况（CPU、内存等），智能分配容器到合适的节点上。
提供资源限制和优先级，避免资源争抢。 - 监控和日志
集成工具（如 Prometheus、Grafana），实时监控应用性能。
提供日志访问接口，便于排查问题。
Kubernetes 的用途
Kubernetes 被广泛用于云原生应用的开发、测试和生产环境。以下是一些具体场景：
- 微服务架构
Kubernetes 非常适合运行分布式系统，将微服务部署为独立的 Pod，并通过服务互相通信。 - CI/CD 工作流
配合工具（如 Jenkins、GitLab CI/CD）实现持续集成和持续交付。
自动部署新版本，并进行 Canary 测试或蓝绿部署。 - 多云和混合云管理
跨多个云服务商（AWS、Azure、GCP）或本地数据中心运行应用。
提供一致的操作接口，简化多云管理。 - 大数据处理
部署 Spark、Flink 等大数据处理框架，用于实时流处理或批量数据分析。 - AI/ML 工作负载
管理 TensorFlow、PyTorch 等机器学习训练任务，支持 GPU 调度。
Kubernetes 的优势
开源和社区支持：活跃的开源社区，更新迅速，支持丰富的插件和工具。
灵活性：支持几乎所有语言、框架和运行时的容器化应用。
可移植性：支持多种环境，从开发机到云端，应用运行一致。
高效资源利用：通过智能调度和弹性扩展，最大化资源使用效率。
Kubernetes 的局限性
复杂性：初次上手需要学习大量概念和工具。
资源开销：Kubernetes 自身需要一定的资源来运行。
调试难度：问题排查较为复杂，特别是在大型分布式环境中。
依赖生态：K8s 需要结合其他工具（如 Helm、Prometheus、Istio）来完成完整的功能。
总结
Kubernetes 是现代容器化应用的核心平台，解决了在大规模环境下运行、扩展和管理容器的诸多挑战。无论是单一服务还是复杂的分布式系统，Kubernetes 都能提供强大的支持，是 DevOps 和云原生开发的最佳选择之一。