程序員修神之路--Kubernetes是微服務(wù)發(fā)展的必然產(chǎn)物
kubernetes介紹
在很多項(xiàng)目的發(fā)展初期，都是小型或者大型的單體項(xiàng)目，部署在單臺(tái)或者多臺(tái)服務(wù)器上，以單個(gè)進(jìn)程的方式來(lái)運(yùn)行。這些項(xiàng)目隨著需求的遞增，發(fā)布周期逐漸增長(zhǎng)，迭代速度明顯下降。傳統(tǒng)的發(fā)布方式是：開(kāi)發(fā)人員將項(xiàng)目打包發(fā)給運(yùn)維人員，運(yùn)維人員進(jìn)行部署、資源分配等操作。
隨著軟件行業(yè)架構(gòu)方式的改變，這些大型的單體應(yīng)用按照業(yè)務(wù)或者其他維度逐漸被分解為可獨(dú)立運(yùn)行的組件，我們稱(chēng)之為微服務(wù)。微服務(wù)彼此之間被獨(dú)立開(kāi)發(fā)、部署、升級(jí)、擴(kuò)容，真正實(shí)現(xiàn)了大型應(yīng)用的解耦工作。
軟件開(kāi)發(fā)行業(yè)就是這樣奇葩，每一個(gè)問(wèn)題被解決之后總是伴隨著另外的問(wèn)題出現(xiàn)，就像程序員改bug，為什么總有改不完的bug，真的很令人頭大!!!
微服務(wù)雖然解決了一些問(wèn)題，但是隨著微服務(wù)數(shù)量的增多，配置、管理、擴(kuò)容、高可用等要求的實(shí)現(xiàn)變的越來(lái)越困難，包括運(yùn)維團(tuán)隊(duì)如何更好的利用硬件資源并降低服務(wù)器成本，以及部署的自動(dòng)化和故障處理等問(wèn)題變得原來(lái)越棘手。
以上問(wèn)題正是kubernetes要解決并且擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，它可以讓開(kāi)發(fā)者自主部署應(yīng)用，自主控制迭代的頻率，完全解放運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。而運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的工作重心從以往的服務(wù)器資源管理轉(zhuǎn)移到了kubernetes的資源管理。kubernetes最厲害之處是對(duì)硬件基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了封裝和抽象，使得開(kāi)發(fā)人員完全不用去了解硬件的基礎(chǔ)原理，不用去關(guān)注底層服務(wù)器。kubernetes內(nèi)部把設(shè)置的服務(wù)器抽象為資源池，在部署應(yīng)用的時(shí)候，它會(huì)自動(dòng)給應(yīng)用分配合適合理的服務(wù)器資源，并且能夠保證這些應(yīng)用能正常的和其他應(yīng)用進(jìn)行通信。一個(gè)kubernetes集群的大體結(jié)構(gòu)如下：
kubernetes優(yōu)勢(shì)
微服務(wù)雖好，但是數(shù)量多了就會(huì)有量帶來(lái)的問(wèn)題。隨著系統(tǒng)組件的不斷增長(zhǎng)，這些組件的管理問(wèn)題逐漸浮出水面。首先我們要明白kubernetes是一個(gè)軟件系統(tǒng)，它依賴(lài)于linux容器的特性來(lái)管理組件(kubernetes和容器并非一個(gè)概念，請(qǐng)不要混淆)。通過(guò)kubernetes部署應(yīng)用程序時(shí)候，你的集群無(wú)論包含多少個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于kubernetes來(lái)說(shuō)不會(huì)有什么差異，這完全得益于它對(duì)底層基礎(chǔ)設(shè)置的抽象，使得數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)候表現(xiàn)的好像一個(gè)節(jié)點(diǎn)一樣。
自動(dòng)擴(kuò)容
在kubernetes系統(tǒng)中，它可以對(duì)每個(gè)應(yīng)用進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并能根據(jù)策略來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)的流量做出反應(yīng)。例如：在流量高峰期間，kubernetes可以根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的資源利用情況，進(jìn)行自動(dòng)的增加節(jié)點(diǎn)或者減少節(jié)點(diǎn)操作，這在以前的傳統(tǒng)應(yīng)用部署方式中是不容易做到的。
簡(jiǎn)化部署流程
以往的傳統(tǒng)應(yīng)用發(fā)布的時(shí)候，需要開(kāi)發(fā)人員把項(xiàng)目打包，并檢查項(xiàng)目的配置文件是否正確，然后發(fā)給運(yùn)維人員，運(yùn)維人員然后把線上的應(yīng)用版本備份，然后停止服務(wù)進(jìn)行更新。在kubernetes中，我們多數(shù)情況下只需要一條指令或者點(diǎn)擊一個(gè)按鈕，就可以把應(yīng)用升級(jí)到最新版本，而且升級(jí)的過(guò)程中還可做做到不間斷服務(wù)。當(dāng)然整個(gè)的流程還涉及到容器的操作，本次這里不再做過(guò)多介紹。
但是這里有一個(gè)意外情況，如果kubernetes集群中存在不同架構(gòu)CPU的服務(wù)器，而你的應(yīng)用程序是針對(duì)特定CPU架構(gòu)的軟件，可能需要在kubernetes中指定節(jié)點(diǎn)去運(yùn)行你的應(yīng)用程
提高服務(wù)器資源的利用率
傳統(tǒng)應(yīng)用部署的時(shí)候，多數(shù)情況下總會(huì)把資源留有一定的比例來(lái)作為資源的緩沖，來(lái)應(yīng)對(duì)流量的峰值，很少有人把單個(gè)服務(wù)器資源利用率提高到90%以上，從服務(wù)器故障的概率來(lái)說(shuō)，服務(wù)器資源使用率在90%要比50%高很多，而且服務(wù)器一旦出現(xiàn)故障，都是運(yùn)維人員來(lái)解決問(wèn)題和背鍋，所以傳統(tǒng)的物理機(jī)或者虛擬機(jī)部署應(yīng)用的方式，硬件的資源利用率相比較來(lái)說(shuō)是比較低的。
而kubernetes對(duì)集群的管理由于抽象了底層硬件設(shè)施，所以已經(jīng)將應(yīng)用程序和基礎(chǔ)設(shè)施分離開(kāi)來(lái)。當(dāng)你告訴kubernetes運(yùn)行你 應(yīng)用程序時(shí)，它會(huì)根據(jù)程序的資源需求和集群內(nèi)每隔節(jié)點(diǎn)的可用資源情況選擇合適的節(jié)點(diǎn)來(lái)運(yùn)行。而且通過(guò)容器的技術(shù)，可以讓?xiě)?yīng)用程序在任何時(shí)間遷移到集群中的任何機(jī)器上。而對(duì)于服務(wù)器選擇的最優(yōu)的組合，kubernetes比人工做的更好，它會(huì)根據(jù)集群中每臺(tái)服務(wù)器的負(fù)載情況來(lái)把硬件利用率提高到最高。
自動(dòng)修復(fù)
在傳統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)中，如果一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障，那么這臺(tái)服務(wù)器上的應(yīng)用將會(huì)全部down掉，多數(shù)情況下需要運(yùn)維人員去處理，這也是為什么運(yùn)維人員需要7*24小時(shí)隨時(shí)待命的一個(gè)重要原因。相信你也曾看到過(guò)因?yàn)榘胍构收线\(yùn)維人員罵娘的情景。在kubernetes中，它監(jiān)視并管理著所有的節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用，在節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的時(shí)候，kubernetes可以自動(dòng)將該節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用遷移到其他健康節(jié)點(diǎn)，并將故障節(jié)點(diǎn)在資源池中排除。如果你的kubernetes集群基礎(chǔ)設(shè)施有足夠的備用資源來(lái)支撐系統(tǒng)的正常運(yùn)行，運(yùn)維人員完全可以拖延到正常的工作時(shí)間再處理故障，讓程序員和運(yùn)維人員過(guò)一下965的工作節(jié)奏。
這點(diǎn)有點(diǎn)像Actor模型的設(shè)計(jì)理論，提倡的是任其崩潰原理。
一致的運(yùn)行環(huán)境
無(wú)論你是開(kāi)發(fā)還是運(yùn)維人員，在傳統(tǒng)的部署方案中，總會(huì)有運(yùn)行環(huán)境差異性的煩惱，這樣的差異性大到每個(gè)服務(wù)器的差異，小到開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境，而且每個(gè)環(huán)境的服務(wù)器都會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化。我相信你一定遇到過(guò)開(kāi)發(fā)環(huán)境程序運(yùn)行正常，生產(chǎn)環(huán)境卻異常的情況。這種差異性不僅僅是因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)境由運(yùn)維團(tuán)隊(duì)管理，開(kāi)發(fā)環(huán)境由開(kāi)發(fā)者管理，更重要的這兩組人對(duì)系統(tǒng)的要求是不同的，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)會(huì)對(duì)線上生產(chǎn)環(huán)境定時(shí)的打補(bǔ)丁，做安全監(jiān)測(cè)等操作，而開(kāi)發(fā)者可能根本就不會(huì)吊這些問(wèn)題。除此之外，應(yīng)用系統(tǒng)依賴(lài)的第三方庫(kù)可能在開(kāi)發(fā)、仿真、生產(chǎn)環(huán)境中版本不同，這樣的問(wèn)題反正我是遇到過(guò)。
而kubernetes采用的容器技術(shù)，在把應(yīng)用打包的時(shí)候，運(yùn)行環(huán)境也一起被打入包中，這就保證了相同版本的容器包(鏡像)在任何服務(wù)器上都有相同的運(yùn)行環(huán)境
kubernetes要求開(kāi)發(fā)人員對(duì)容器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)有一定了解，所以是否采用kubernetes要根據(jù)團(tuán)隊(duì)的綜合技能和項(xiàng)目斟酌使用，并不是所有項(xiàng)目采用kubernetes都有利。
