云原生架构之容器技术

本文涉及的产品
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,952元额度 多规格
容器服务 Serverless 版 ACK Serverless,317元额度 多规格
简介: 容器作为标准化软件单元,它将应用及其所有依赖项打包,使应用不再受环境限制,在不同计算环境间快速、可靠地运行。

1.容器技术的背景与价值

        容器作为标准化软件单元,它将应用及其所有依赖项打包,使应用不再受环境限制,在不同计算环境间快速、可靠地运行。

       Docker容器基于操作系统虚拟化技术,共享操作系统内核、轻量、没有资源损耗、秒级启动,极大提升了系统的应用部署密度和弹性。 更重要的是,Docker提出了创新的应用打包规范——Docker镜像,解耦了应用与运行环境,使应用可以在不同计算环境一致、可靠地运行。

       随后开源的Kubernetes,凭借优秀的开放性、可扩展性以及活跃开发者社区,在容器编排之战中脱颖而出,成为分布式资源调度和自动化运维的事实标准。Kubernetes屏蔽了IaaS层基础架构的差异并凭借优良的可移植性,帮助应用一致地运行在包括数据中心、云、边缘计算在内的不同环境。企业可以通过Kubernetes,结合自身业务特征来设计自身云架构,从而更好地支持多云/混合云,免去被厂商锁定的顾虑。

2.容器编排

       Kubernetes已经成为容器编排的事实标准,被广泛用于自动部署,扩展和管理容器化应用。Kubernetes提供了分布式应用管理的核心能力。包括资源调度、应用部署与管理、自动修复、服务发现与负载均衡、弹性伸缩、声明式API、可扩展性架构、可移植性等。

       资源调度:根据应用请求的资源量CPU、Memory,或者GPU等设备资源,在集群中选择合适的节点来运行应用。

       应用部署与管理:支持应用的自动发布与应用的回滚,以及与应用相关的配置的管理;也可以自动化存储卷的编排,让存储卷与容器应用的生命周期相关联。

       自动修复:Kubernetes能监测这个集群中所有的宿主机,当宿主机或者OS出现故障,节点健康检查会自动进行应用迁移;K8s也支持应用的自愈,极大简化了运维管理的复杂性。

       服务发现与负载均衡:通过Service资源出现各种应用服务,结合DNS和多种负载均衡机制,支持容器化应用之间的相互通信。

       弹性伸缩:K8s可以监测业务上所承担的负载,如果这个业务本身的CPU利用率过高,或者响应时间过长,它可以对这个业务进行自动扩容。

       Kubernetes的控制平面包含四个主要的组件:APIServer、Controller、Scheduler以及etcd。

       声明式API:开发者可以关注于应用自身,而非系统执行细节。比如Deployment(无状态应用)、StatefulSet(有状态应用)、Job(任务类应用)等不同资源类型,提供了对不同类型工作负载的抽象;对Kubernetes实现而言,基于声明式API的“level-triggered"实现比”edge-triggered"方式可以提供更加健壮的分布式系统实现。

       可扩展性架构:所有K8s组件都是基于一致的、开放的API实现和交互;三方开发者也可通过CRD(Custom Resource Definition)/Operator等方法提供领域相关的扩展实现,极大提升了K8s的能力。

       可移植性:K8s通过一系列抽象如Load Balance Service(负载均衡服务)、CNI(容器网络接口)、CSI(容器存储接口),帮助业务应用可以屏蔽底层基础设施的实现差异,实现容器灵活迁移的设计目标。

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