容器编排与集群工具深度解析

# 容器编排与集群工具深度解析 ## 1. 容器编排工具概述 在容器化应用的部署与管理中，fleet 是一个具有一定功能的工具，但它更适合长期运行的服务，对于批量任务的临时容器支持相对不足，其调度策略也较为基础。为了满足更复杂的场景需求，Kubernetes 成为了一个更好的选择，它可以运行在 fleet 之上。 ## 2. Kubernetes 核心概念 ### 2.1 Pods Pods 是一组一起部署和调度的容器，是 Kubernetes 中调度的原子单位。一个 Pod 通常包含 1 到 5 个协同工作以提供服务的容器，此外，Kubernetes 还会运行其他容器来提供日志和监控服务。在 Kubernetes 中，Pods 被视为临时的，随着系统的发展，它们会不断地被创建和销毁。 ### 2.2 扁平网络空间 Kubernetes 的网络与默认的 Docker 桥接网络有很大不同。在默认的 Docker 网络中，容器位于私有子网，若不进行主机端口转发或使用代理，就无法直接与其他主机上的容器通信。而在 Kubernetes 中，一个 Pod 内的容器共享一个 IP 地址，并且所有 Pod 之间的地址空间是“扁平”的，即所有 Pod 可以直接通信，无需网络地址转换（NAT）。这使得多主机集群的管理更加容易，但不支持链接，并且单主机（更准确地说是单 Pod）网络的配置会稍微复杂一些。由于同一 Pod 内的容器共享一个 IP，它们可以通过本地主机地址上的端口进行通信，因此需要在 Pod 内协调端口的使用。 ### 2.3 标签 标签是附加在 Kubernetes 对象（主要是 Pods）上的键值对，用于描述对象的识别特征。标签通常不是唯一的，它们用于标识一组容器。可以使用标签选择器来识别对象或对象组。通过使用标签，可以轻松完成分组任务，例如将 Pods 分配到负载均衡组或在不同组之间移动 Pods。 ### 2.4 服务 服务是可以通过名称访问的稳定端点。可以使用标签选择器将服务连接到 Pods。例如，“cache”服务可以连接到由标签选择器 "type": "redis" 标识的多个“redis” Pods。服务会自动在 Pods 之间进行轮询请求。通过使用服务，可以为系统的各个部分提供连接，为应用程序提供一层抽象，使应用程序无需了解所调用服务的内部细节。Kubernetes 会为集群设置一个 DNS 服务器，用于监视新服务并允许在应用程序代码和配置文件中通过名称访问这些服务。此外，还可以设置不指向 Pods 而是指向其他现有服务（如外部 API 或数据库）的服务。 ### 2.5 复制控制器 复制控制器是在 Kubernetes 中实例化 Pods 的常用方式。它们控制和监视服务的运行 Pods 数量（称为副本）。例如，一个复制控制器可能负责保持五个 Redis Pods 运行。如果有一个 Pod 失败，它会立即启动一个新的 Pod；如果副本数量减少，它会停止多余的 Pods。虽然使用复制控制器实例化所有 Pods 会增加一层额外的配置，但它也显著提高了容错性和可靠性。 ## 3. 在 Kubernetes 上运行 identidock ### 3.1 准备工作 为了在 Kubernetes 上运行 identidock，我们将为 dnmonster、identidock 和 redis 容器使用单独的 Pods。这样做的好处是这些服务可以独立扩展，而无需重写应用程序以使用本地主机上的端口来访问服务。Kubernetes 会自动添加日志和监控容器，并且提供负载均衡的前端代理，因此无需使用 Nginx 代理容器。 ### 3.2 获取 Kubernetes Kubernetes 的 GitHub 页面包含了许多不同平台的入门指南。如果想在本地资源上尝试 Kubernetes，可以从一组 Docker 容器或从 Kubernetes GitHub 页面获取的 Vagrant VM 运行它。另外，使用 Google Container Engine (GKE) 是一个可靠的选择，它是 Google 的商业产品。如果自己安装 Kubernetes，则需要配置 DNS 插件以解析服务名称；如果在 GKE 上运行，这将已经配置并运行。 ### 3.3 定义和启动 Redis 实例 首先，定义一个复制控制器来启动 Redis 实例。创建一个名为 redis-controller.json 的文件，内容如下： ```json { "kind":"ReplicationController", "apiVersion":"v1", "metadata":{ "name":"redis-controller" }, "spec":{ "replicas":1, "selector":{ "name":"redis-pod" }, "template":{ "metadata":{ "labels":{ "name":"redis-pod" } }, "spec":{ "containers":[ { "name":"redis", "image":"redis:3", "ports":[ { "containerPort":6379, "protocol":"TCP" } ] } ] } } } } ``` 使用 kubectl 工具启动这个 Pod： ```bash $ kubectl create -f redis-controller.json ``` 运行 `kubectl get pods` 可以获取所有运行和待处理的 Pods 的列表，其中包含各种详细信息，如标签、IP 地址以及它们运行的容器和镜像。需要注意的是，我们的 Redis Pod 处于待处理状态，Kubernetes 需要一些时间来下载镜像并启动 Pod。 ### 3.4 定义 Redis 服务 接下来，定义一个服务，使其他容器可以在不需要知道 Redis Pod 的 IP 地址的情况下连接到它。创建一个名为 redis-service.json 的文件，内容如下： ```json { "kind":"Service", "apiVersion":"v1", "metadata":{ "name":"redis" }, "spec":{ "ports": [ { "port":6379, "targetPort":6379, "protocol":"TCP" } ], "selector":{ "name":"redis-pod" } } } ``` 这个服务将调用者连接到我们的 Redis Pod。服务的名称为“redis”，它将被 DNS 集群插件（在 GKE 中默认安装）识别并解析。 ### 3.5 启动 dnmonster 控制器和服务 以类似的方式创建 dnmonster 控制器和服务。创建文件 dnmonster-controller.json： ```json { "kind":"ReplicationController", "apiVersion":"v1", "metadata":{ "name":"dnmonster-controller" }, "spec":{ "replicas":1, "selector":{ "name":"dnmonster-pod" }, "template":{ "metadata":{ "labels":{ "name":"dnmonster-pod" } }, "spec":{ "containers":[ { "name":"dnmonster", "image":"amouat/dnmonster:1.0", "ports":[ { "containerPort":8080, "protocol":"TCP" } ] } ] } } } } ``` 创建文件 dnmonster-service.json： ```json { "kind":"Service", "apiVersion":"v1", "metadata":{ "name":"dnmonster" }, "spec":{ "ports": [ { "port":8080, "targetPort":8080, "protocol":"TCP" } ], "selector":{ "name":"dnmonster-pod" } } } ``` 启动它们： ```bash $ kubectl create -f dnmonster-controller.json $ kubectl create -f dnmonster-service.json ``` ### 3.6 启动 identidock 控制器和服务 创建 identidock 控制器文件 identidock-controller.json： ```json { "kind":"ReplicationController", "apiVersion":"v1", "metadata":{ "name":"identidock-controller" }, "spec":{ "replicas":1, "selector":{ "name":"identidock-pod" }, "template":{ "metadata":{ "labels":{ "name":"identidock-pod" } }, "spec":{ "containers":[ { "name":"identidock", "image":"amouat/identidock:1.0", "ports":[ { ```