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概念
容器
操作系统层虚拟化（英语：Operating system–level virtualization），亦称容器化（英语：Containerization），是一种虚拟化技术，这种技术将操作系统内核虚拟化，可以允许用户空间软件实例（instances）被分割成几个独立的单元，在内核中运行，而不是只有一个单一实例运行。
K8s
Kubernetes（常简称为K8s）是用于自动部署、扩展和管理“容器化（containerized）应用程序”的开源系统。它旨在提供“跨主机集群的自动部署、扩展以及运行应用程序容器的平台”。 它支持一系列容器工具，包括Docker等。
理解：
容器和虚拟机对比：
- 虚拟机是硬件虚拟化，共享硬件API，操作系统之间无感知。
- 容器是操作系统虚拟化，共享操作系统内核API，容器实例之间无感知，所有容器实例使用相同版本操作系统。
- 不同机制造就不同特性，适用于不同场景。
虚拟机 | 容器 |
重量级 | 轻量级 |
性能有限 | 本机性能 |
每个VM都在自己的OS中运行 | 所有容器共享主机操作系统 |
硬件级虚拟化 | 操作系统虚拟化 |
启动时间（以分钟为单位） | 启动时间（以毫秒为单位） |
分配所需的内存 | 需要更少的内存空间 |
完全隔离，因此更安全 | 进程级隔离，可能不太安全 |
云容器服务
目前市场上的云服务商提供多类云容器服务，比如
- 云容器引擎服务：用户管理完整的K8s集群。
- 弹性云容器实例服务：或称serverless容器服务，用户无需管理K8s集群，按需创建容器实例。
- 容器镜像服务：global镜像仓库。
- 跨云容器服务：跨云、云上云下混合部署K8s集群。
- ……
理解
产品和开源：
- 产品会按照业务场景的逻辑组合技术能力，让用户可以按照业务逻辑使用相应技术，比如弹性云主机服务创建虚机的操作步骤：配置A、B、C——>创建；openstack创建虚机的操作步骤：创建系统盘——>创建VM——>桥接网络——>……
- 产品会根据底层硬件进行组件的调优，量化性能指标，比如云硬盘IO……
- 云容器引擎服务就是云服务商的K8s最佳实践。
天翼云容器引擎服务交付
交付方案的重点在于服务配置根据业务需求的细化，因此本文着重于服务特性与业务需求的匹配，而不是组件原理分析。
云容器引擎服务概述
是什么？
云容器引擎服务提供高度可扩展的、高性能的企业级K8s集群。
可以解决什么问题？
借助云容器引擎，您可以在云上轻松部署、管理和扩展容器化应用程序。
怎么用？
您可以通过控制台、Kubectl命令行、K8s API使用云容器引擎服务。
版本选择
天翼云容器服务分为合营版本和自研版本：
合营版本目前支持K8s版本1.17、1.19，自研版本目前支持K8s版本1.18、预计二季度支持1.20。
合营版本与自研版本目前在容器集群部署工具的可视化上有差异，合营版本使用控制台图形界面自动部署，自研版本使用ansible脚本部署，但它们在集群部署时的配置上需要考虑的因素是一样的。
云容器引擎服务架构
云容器服务引擎服务安装K8s基本组件，集群主机理论上可以是弹性云主机，可以是裸金属，集群主机分为Master节点和Node节点，一般地：Master节点部署控制面组件，Node节点运行容器运行时(Docker、containerd、CRI-O……)。
集群规模
集群是运行 Kubernetes 代理的、 由控制平面管理的一组 节点（物理机或虚拟机）。 Kubernetes v1.23 支持的最大节点数为 5000。 更具体地说，Kubernetes旨在适应满足以下所有标准的配置：
每个节点的 Pod 数量不超过 110 节点数不超过 5000 Pod 总数不超过 150000 容器总数不超过 300000
节点规模 | Master规格 |
1~5个节点 | 4核8GB |
6~20个节点 | 4核16GB |
21~100个节点 | 8核32GB |
100~200个节点 | 16核64GB |
高可用设计
一般地：集群控制平面可以选择单控制平面或者高可用：3 Master HA高可用，当其中某个或者两个Master节点故障时，集群依然可用，从而保障业务高可用。
集群内节点和工作负载支持跨可用区（AZ）部署，保证业务系统在主机故障、机房中断、自然灾害等情况下可持续运行，获得生产环境的高稳定性，实现业务系统零中断。
对于高可用设计，实施过程需要主机跨AZ创建。
组网&网络插件选择
容器网络以Node网络为基础，通过网络插件实现，Node网络默认是学习不到容器地址的，所以容器流量需要通过网络组件在Node网络穿越，穿越方式分为两种：
Underlay方式：Flannel Host-gateway、Calico BGP……
- 网络组件通过对Node网络增加自定义路由，使得容器流量可以直接在Node网络转发。一般地，Underlay方式建议集群部署在同一子网，这样容器流量只需要在出Node时进行一次路由(在Node host里添加其他Node地址路由规则)即可转发到其他Node。如果要进一步跨子网或者跨VPC，则需要在VPC路由表添加规则，而这个操作在很多云服务上是不允许的，比如AWS允许Calico BGP修改VPC路由，Azure则不允许。
- 这种方式网络性能无损耗。
Overlay方式：Flannel VXLAN、Calico IPIP……
- 网络组件通过在Node网络上构建overlay网络，使得容器可以在overlay网络通信，Node网络要求三层互通即可。
- 这种方式由于引入overlay封装，网络性能有一定损耗。
根据这些容器网络方案，我们可能会遇到这些组网
子网内部署：根据性能需求或者后续扩展需要，可以选择Underlay方式或者Overlay方式。
跨子网：一般选择Overlay方式。
跨VPC：一般选择Overlay方式。
部署
图形界面or脚本。
进阶课题
可选组件
etcd：兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库，默认部署在Master节点，可选独立部署。
CoreDNS：CoreDNS是一个灵活可扩展的 DNS 服务器，可以作为 Kubernetes 集群 DNS。
Ingress：一种 API 对象，其中定义了一些规则使得集群中的 服务可以从集群外访问。
Prometheus：kubernetes-promethues用于监控kubernetes集群。
Harbor：一个用于存储和分发Docker镜像的企业级Registry服务器。
istio：对应用是透明的，不需要改动任何服务代码就可以实现透明的服务治理，旨在解决大量微服务的发现、连接、管理、监控以及安全等问题。
这里暂不详解组件的原理与实践，它应该是解决方案的一部分，依据客户需要决定组件的选择。
业务迁移(业务上容器)
除了K8s，对于微服务框架、容器化应用云服务商也在持续产品化，也将持续成为交付重点。
微服务框架：Spring Boot、Spring Cloud、Dubbo……
容器化应用：安全容器、容器化数据库……
- Author:共倒金荷家万里
- URL:https://tangly1024.com/article/11140ef0-3786-801d-ad29-f68a2725f1e4
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