為什麼 Kubernetes 很酷

在我剛開始學習 Kubernetes（大約是一年半以前吧？）時，我真的不明白為什麼應該去關注它。

在我使用 Kubernetes 全職工作了三個多月後，我才逐漸明白了為什麼我應該使用它。（我距離成為一個 Kubernetes 專家還很遠！）希望這篇文章對你理解 Kubernetes 能做什麼會有幫助！

我將嘗試去解釋我對 Kubernetes 感興趣的一些原因，而不去使用 「原生雲（cloud native）」、「編排系統（orchestration）」、「容器（container）」，或者任何 Kubernetes 專用的術語 :)。我去解釋的這些觀點主要來自一位 Kubernetes 操作者/基礎設施工程師，因為，我現在的工作就是去配置 Kubernetes 和讓它工作的更好。

我不會去嘗試解決一些如 「你應該在你的生產系統中使用 Kubernetes 嗎？」這樣的問題。那是非常複雜的問題。（不僅是因為「生產系統」根據你的用途而總是有不同的要求）

Kubernetes 可以讓你無需設置一台新的伺服器即可在生產系統中運行代碼

我首次被說教使用 Kubernetes 是與我的夥伴 Kamal 的下面的談話：

大致是這樣的：

• Kamal： 使用 Kubernetes 你可以通過一條命令就能設置一台新的伺服器。
• Julia： 我覺得不太可能吧。
• Kamal： 像這樣，你寫一個配置文件，然後應用它，這時候，你就在生產系統中運行了一個 HTTP 服務。
• Julia： 但是，現在我需要去創建一個新的 AWS 實例，明確地寫一個 Puppet 清單，設置服務發現，配置負載均衡，配置我們的部署軟體，並且確保 DNS 正常工作，如果沒有什麼問題的話，至少在 4 小時後才能投入使用。
• Kamal: 是的，使用 Kubernetes 你不需要做那麼多事情，你可以在 5 分鐘內設置一台新的 HTTP 服務，並且它將自動運行。只要你的集群中有空閑的資源它就能正常工作！
• Julia: 這兒一定是一個「坑」。

這裡有一種陷阱，設置一個生產用 Kubernetes 集群（在我的經險中）確實並不容易。（查看 Kubernetes 艱難之旅 中去開始使用時有哪些複雜的東西）但是，我們現在並不深入討論它。

因此，Kubernetes 第一個很酷的事情是，它可能使那些想在生產系統中部署新開發的軟體的方式變得更容易。那是很酷的事，而且它真的是這樣，因此，一旦你使用一個運作中的 Kubernetes 集群，你真的可以僅使用一個配置文件就在生產系統中設置一台 HTTP 服務（在 5 分鐘內運行這個應用程序，設置一個負載均衡，給它一個 DNS 名字，等等）。看起來真的很有趣。

對於運行在生產系統中的代碼，Kubernetes 可以提供更好的可見性和可管理性

在我看來，在理解 etcd 之前，你可能不會理解 Kubernetes 的。因此，讓我們先討論 etcd！

想像一下，如果現在我這樣問你，「告訴我你運行在生產系統中的每個應用程序，它運行在哪台主機上？它是否狀態很好？是否為它分配了一個 DNS 名字？」我並不知道這些，但是，我可能需要到很多不同的地方去查詢來回答這些問題，並且，我需要花很長的時間才能搞定。我現在可以很確定地說不需要查詢，僅一個 API 就可以搞定它們。

在 Kubernetes 中，你的集群的所有狀態 – 運行中的應用程序 (「pod」)、節點、DNS 名字、 cron 任務、 等等 —— 都保存在一個單一的資料庫中（etcd）。每個 Kubernetes 組件是無狀態的，並且基本是通過下列方式工作的：

• 從 etcd 中讀取狀態（比如，「分配給節點 1 的 pod 列表」）
• 產生變化（比如，「在節點 1 上運行 pod A」）
• 更新 etcd 中的狀態（比如，「設置 pod A 的狀態為 『running』」）

這意味著，如果你想去回答諸如 「在那個可用區中有多少台運行著 nginx 的 pod？」 這樣的問題時，你可以通過查詢一個統一的 API（Kubernetes API）去回答它。並且，你可以在每個其它 Kubernetes 組件上運行那個 API 去進行同樣的訪問。

這也意味著，你可以很容易地去管理每個運行在 Kubernetes 中的任何東西。比如說，如果你想要：

• 部署實現一個複雜的定製的部署策略（部署一個東西，等待 2 分鐘，部署 5 個以上，等待 3.7 分鐘，等等）
• 每當推送到 github 上一個分支，自動化 啟動一個新的 web 伺服器
• 監視所有你的運行的應用程序，確保它們有一個合理的內存使用限制。

這些你只需要寫一個程序與 Kubernetes API（「controller」）通訊就可以了。

另一個關於 Kubernetes API 的令人激動的事情是，你不會局限於 Kubernetes 所提供的現有功能！如果對於你要部署/創建/監視的軟體有你自己的方案，那麼，你可以使用 Kubernetes API 去寫一些代碼去達到你的目的！它可以讓你做到你想做的任何事情。

即便每個 Kubernetes 組件都「掛了」，你的代碼將仍然保持運行

關於 Kubernetes 我（在各種博客文章中 :)）承諾的一件事情是，「如果 Kubernetes API 服務和其它組件『掛了』也沒事，你的代碼將一直保持運行狀態」。我認為理論上這聽起來很酷，但是我不確定它是否真是這樣的。

到目前為止，這似乎是真的！

我已經斷開了一些正在運行的 etcd，發生了這些情況：

1. 所有的代碼繼續保持運行狀態
2. 不能做 新的 事情（你不能部署新的代碼或者生成變更，cron 作業將停止工作）
3. 當它恢復時，集群將趕上這期間它錯過的內容

這樣做意味著如果 etcd 宕掉，並且你的應用程序的其中之一崩潰或者發生其它事情，在 etcd 恢復之前，它不能夠恢復。

Kubernetes 的設計對 bug 很有彈性

與任何軟體一樣，Kubernetes 也會有 bug。例如，到目前為止，我們的集群控制管理器有內存泄漏，並且，調度器經常崩潰。bug 當然不好，但是，我發現 Kubernetes 的設計可以幫助減輕它的許多核心組件中的錯誤的影響。

如果你重啟動任何組件，將會發生：

• 從 etcd 中讀取所有的與它相關的狀態
• 基於那些狀態（調度 pod、回收完成的 pod、調度 cron 作業、按需部署等等），它會去做那些它認為必須要做的事情

因為，所有的組件並不會在內存中保持狀態，你在任何時候都可以重啟它們，這可以幫助你減輕各種 bug 的影響。

例如，如果在你的控制管理器中有內存泄露。因為，控制管理器是無狀態的，你可以每小時定期去重啟它，或者，在感覺到可能導致任何不一致的問題發生時重啟它。又或者，在調度器中遇到了一個 bug，它有時忘記了某個 pod，從來不去調度它們。你可以每隔 10 分鐘來重啟調度器來緩減這種情況。（我們並不會這麼做，而是去修復這個 bug，但是，你可以這樣做 :））

因此，我覺得即使在它的核心組件中有 bug，我仍然可以信任 Kubernetes 的設計可以讓我確保集群狀態的一致性。並且，總在來說，隨著時間的推移軟體質量會提高。唯一你必須去操作的有狀態的東西就是 etcd。

不用過多地討論「狀態」這個東西 —— 而我認為在 Kubernetes 中很酷的一件事情是，唯一需要去做備份/恢復計劃的東西是 etcd （除非為你的 pod 使用了持久化存儲的卷）。我認為這樣可以使 Kubernetes 運維比你想的更容易一些。

在 Kubernetes 之上實現新的分散式系統是非常容易的

假設你想去實現一個分散式 cron 作業調度系統！從零開始做工作量非常大。但是，在 Kubernetes 裡面實現一個分散式 cron 作業調度系統是非常容易的！（仍然沒那麼簡單，畢竟它是一個分散式系統）

我第一次讀到 Kubernetes 的 cron 作業控制器的代碼時，我對它是如此的簡單感到由衷高興。去讀讀看，其主要的邏輯大約是 400 行的 Go 代碼。去讀它吧！ => cronjob_controller.go <=

cron 作業控制器基本上做的是：

• 每 10 秒鐘：
• 列出所有已存在的 cron 作業
• 檢查是否有需要現在去運行的任務
• 如果有，創建一個新的作業對象去調度，並通過其它的 Kubernetes 控制器實際運行它
• 清理已完成的作業
• 重複以上工作

Kubernetes 模型是很受限制的（它有定義在 etcd 中的資源模式，控制器讀取這個資源並更新 etcd），我認為這種相關的固有的/受限制的模型，可以使它更容易地在 Kubernetes 框架中開發你自己的分散式系統。

Kamal 給我說的是 「Kubernetes 是一個寫你自己的分散式系統的很好的平台」 ，而不是「 Kubernetes 是一個你可以使用的分散式系統」，並且，我覺得它真的很有意思。他做了一個 為你推送到 GitHub 的每個分支運行一個 HTTP 服務的系統 的原型。這花了他一個周末的時間，大約 800 行 Go 代碼，我認為它真不可思議！

Kubernetes 可以使你做一些非常神奇的事情（但並不容易）

我一開始就說 「kubernetes 可以讓你做一些很神奇的事情，你可以用一個配置文件來做這麼多的基礎設施，它太神奇了」。這是真的！

為什麼說 「Kubernetes 並不容易」呢？是因為 Kubernetes 有很多部分，學習怎麼去成功地運營一個高可用的 Kubernetes 集群要做很多的工作。就像我發現它給我了許多抽象的東西，我需要去理解這些抽象的東西才能調試問題和正確地配置它們。我喜歡學習新東西，因此，它並不會使我發狂或者生氣，但是我認為了解這一點很重要 :）

對於 「我不能僅依靠抽象概念」 的一個具體的例子是，我努力學習了許多 Linux 上網路是如何工作的，才讓我對設置 Kubernetes 網路稍有信心，這比我以前學過的關於網路的知識要多很多。這種方式很有意思但是非常費時間。在以後的某個時間，我或許寫更多的關於設置 Kubernetes 網路的困難/有趣的事情。

或者，為了成功設置我的 Kubernetes CA，我寫了一篇 2000 字的博客文章，述及了我不得不學習 Kubernetes 不同方式的 CA 的各種細節。

我覺得，像 GKE （Google 的 Kubernetes 產品) 這樣的一些監管的 Kubernetes 的系統可能更簡單，因為，他們為你做了許多的決定，但是，我沒有嘗試過它們。

via: https://jvns.ca/blog/2017/10/05/reasons-kubernetes-is-cool/

作者：Julia Evans 譯者：qhwdw 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出