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【51CTO.com快譯】早在Kubernetes集群及其他云原生解決方案流行起來之前，我們Kubermatic就一直在幫助客戶交付它們。我們幫助客戶使用Ansible、Terraform及其他多種非云原生工具來構(gòu)建集群;我們遇到這些工具的局限性時(shí)，幫助客戶重建集群。

我們很早就明白了兩點(diǎn)：1)Kubernetes不是單一的大型集群解決方案，而是需要大量的較小集群。2)Kubernetes多集群管理需要為聲明性、API驅(qū)動(dòng)的世界構(gòu)建的云原生工具。從那時(shí)起，這些想法已基本上被全球各地的眾多組織所證實(shí)，包括云原生計(jì)算基金會(huì)、Twitter、《今日美國》、Zalando和阿里巴巴。

我們知道每家大規(guī)模運(yùn)行Kubernetes的公司都需要有效地管理多集群管理，于是開發(fā)了開源Kubermatic Kubernetes平臺(tái)。本文將介紹為什么您需要多集群管理，Kubermatic Kubernetes平臺(tái)如何利用Kubernetes Operators跨多個(gè)集群、云和地區(qū)自動(dòng)管理集群生命周期，以及如何立即開始使用它。

為什么需要多集群管理?

Kubernetes缺少使用戶、組織或操作人員能夠允許不受信任的租戶共享基礎(chǔ)架構(gòu)資源或分離軟件不同部分的硬多租戶(hard multitenancy)功能。這帶來了安全和操作問題。當(dāng)操作人員試圖按類型(敏感數(shù)據(jù)處理與非敏感數(shù)據(jù)處理)分離工作負(fù)載，或甚至只想分離生產(chǎn)環(huán)境與非生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，就無法在集群級(jí)別上做到這一點(diǎn)，這帶來了安全噩夢(mèng)。在操作方面，試圖將太多的應(yīng)用程序部署到同一集群中可能會(huì)導(dǎo)致版本沖突、配置沖突以及軟件生命周期管理問題。最后，若沒有適當(dāng)?shù)母綦x機(jī)制，連鎖反應(yīng)式故障的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。

在集群內(nèi)沒有硬多租戶的情況下，必須使用單獨(dú)的集群為不同安全要求的工作負(fù)載提供有效的隔離。有多個(gè)集群將應(yīng)用程序部署到其中，還可以使操作人員將相似的應(yīng)用程序部署在一起，同時(shí)將具有不同生命周期的應(yīng)用程序彼此隔離。部署到同一集群中的應(yīng)用程序可以一起升級(jí)，以減輕操作負(fù)擔(dān)，而需要不同版本、配置和依賴項(xiàng)的應(yīng)用程序可以在單獨(dú)的集群中運(yùn)行，可以自行升級(jí)。

如果運(yùn)行多個(gè)集群是滿足這些工作負(fù)載和基礎(chǔ)架構(gòu)要求的唯一解決方案，還必須考慮該模式的操作負(fù)擔(dān)。如果手動(dòng)完成，運(yùn)行多個(gè)集群是一個(gè)巨大的操作挑戰(zhàn)。因此，任何考慮大規(guī)模運(yùn)行Kubernetes的操作人員應(yīng)仔細(xì)評(píng)估其多集群管理戰(zhàn)略。我們Kubermatic選擇用Kubernetes Operators進(jìn)行多集群管理。

什么是Kubernetes Operator?

Operator是一種軟件，它了解如何運(yùn)行并便于操作另一個(gè)軟件。CoreOS(自Red Hat收購以來)于2016年引入了Kubernetes Operator，當(dāng)時(shí)描述了這個(gè)概念：

Operator是一種打包、部署和管理Kubernetes應(yīng)用程序的方法。Kubernetes應(yīng)用程序是既部署在Kubernetes上，又使用Kubernetes API和kubectl工具來管理的應(yīng)用程序。Operator的自定義控制器監(jiān)視專門為應(yīng)用程序定義的自定義資源。

這使開發(fā)人員可以為需要維護(hù)狀態(tài)的應(yīng)用程序整理生命周期管理知識(shí)，從而使許多日常管理(包括部署、備份、升級(jí)、日志和警報(bào))實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。它只需通過監(jiān)視事件并利用Kubernetes內(nèi)置的和解循環(huán)(reconciliation loop)就能做到這一點(diǎn)。簡而言之，精心創(chuàng)建的Operator負(fù)責(zé)處理容器化軟件的整個(gè)生命周期。

我們?nèi)绾问褂肒ubernetes Operators進(jìn)行多集群管理?

借助Kubermatic Kubernetes平臺(tái)，我們將Operators范式擴(kuò)展到應(yīng)用程序之外，以管理集群本身。是的，我們使用Kubernetes來操作Kubernetes。這種模式實(shí)際上已經(jīng)被包括阿里巴巴在內(nèi)的多家組織證實(shí)，阿里巴巴使用它來管理成千上萬個(gè)集群。

從技術(shù)上講，集群狀態(tài)用“自定義資源定義”定義，然后存儲(chǔ)在etcd中。一組控制器及其關(guān)聯(lián)的和解循環(huán)監(jiān)視集群狀態(tài)的更改或添加，并根據(jù)需要進(jìn)行更新。所有狀態(tài)都存儲(chǔ)在“主集群”中。定義新的用戶集群后，將創(chuàng)建控制平面(API、etcd、調(diào)度器和控制器)，作為主集群名稱空間中的容器部署。用戶集群的worker節(jié)點(diǎn)由計(jì)算機(jī)控制器部署，該控制器實(shí)施Cluster API，將聲明性創(chuàng)建、配置和管理引入到worker節(jié)點(diǎn)。

Operators讓Kubermatic不僅可以使集群的創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，還可以使集群的整個(gè)生命周期管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。更新控制平面只需對(duì)容器部署進(jìn)行滾動(dòng)更新，而更新集群中的實(shí)際節(jié)點(diǎn)也可以以滾動(dòng)方式聲明性完成。

圖1

利用Kubernetes Operators還可以在所有基礎(chǔ)架構(gòu)提供商之間提供一致的抽象。無需為每家提供商重新發(fā)明輪子，而是可以將同一套工具從一家提供商輕松移植到下一家提供商(包括混合云和多云)，以及集成本地基礎(chǔ)架構(gòu)(虛擬化和裸機(jī))。

圖2

Operators讓我們的用戶可以做什么?

開發(fā)一種優(yōu)雅的方案以解決棘手的技術(shù)問題是個(gè)令人興奮的過程，也是一次學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，但最令人欣慰的是看到它每天給我們的用戶帶來的影響。作為幫助用戶踏上云原生之旅的合作伙伴，我們很樂意看到自己的軟件發(fā)揮其價(jià)值。

SysEleven是柏林的一家托管服務(wù)提供商，也是我們的第一個(gè)生產(chǎn)級(jí)用戶。該公司的工程師希望能夠向其客戶提供Kubernetes即服務(wù)，但他們無法通過人員擴(kuò)展運(yùn)營規(guī)模。于是他們選擇了Kubermatic Kubernetes平臺(tái)改而通過軟件進(jìn)行擴(kuò)展，用于生產(chǎn)環(huán)境至今已有近三年。由于Kubermatic Kubernetes平臺(tái)背后的Kubernetes Operators可以自動(dòng)執(zhí)行許多操作任務(wù)(包括典型的“關(guān)閉并重新開啟”操作)，因此他們僅用一名專職員工就可以運(yùn)行和管理數(shù)百個(gè)集群。這使他們的Kubernetes團(tuán)隊(duì)可以專注于客戶需求，并交付賴以成名的高質(zhì)量服務(wù)。

除了云原生之旅外，Operators還讓我們可以將久經(jīng)考驗(yàn)的原則和流程適應(yīng)于邊緣。在不久的將來，我們將提供體現(xiàn)上面所探討原則的邊緣功能。

原文標(biāo)題：Manage Multicluster Kubernetes with Operators，作者：Sascha Haase

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