如何开启Kubernetes之旅

【译者的话】这篇文章由浅入深地介绍了如何开始Kubernetes学习，以及如何基于Kubernetes部署应用。作者给出了很多非常好的建议，指导读者掌握围绕Kubernetes的各个概念和相关技能，为学习Kubernetes指明了方向。

从Hello Minikube到Kubernetes Anywhere，再到微服务示例应用，学习谷歌容器编排工具的途径比比皆是。

每一次的创新都带来一些新的麻烦。容器使得应用的打包和运行更加便捷，但是管理大规模容器依然是一个挑战。

Kubernetes是谷歌公司内部为解决这个问题而开发的产品，它提供了一个单一的框架来管理在整个集群中运行的容器。该产品提供的服务主要集中在“编排”上，但也涵盖了许多方面：容器调度、容器之间的服务发现、跨系统的负载平衡、滚动更新/回滚、高可用性等。

在这个指南中，我们将介绍创建Kubernetes集群并发布容器应用的基本知识。这并不是要介绍Kubernetes的概念，而是通过简单示例来展示这些概念如何在运行Kubernetes的过程中结合在一起的。

选择一个Kubernetes主机

Kubernetes是为了管理Linux容器而诞生的。但是，从Kubernetes 1.5起，尽管Kubernetes控制面板必须继续在Linux上运行，但Kubernetes已经开始支持Windows Server Containers。当然，借助虚拟化，您可以在任何平台上开始使用Kubernetes。

如果您选择在自己的硬件或虚拟机上运行Kubernetes，一个常见的方法是获取绑定Kubernetes的Linux发行版。这样就不需要设置Kubernetes，不仅省去了安装和部署过程，甚至配置和管理的过程也不需要了。

CoreOS Tectonic就是这样的一个发行版，专注于容器和Kubernetes，几乎完全排除其他任何东西。RancherOS采取类似的做法，同样自动化执行大部分的设置。两者都可以安装在各种环境中：裸机，Amazon AWS VMs，Google Compute Engine，OpenStack等。

另一种方法是在常规的Linux发行版上运行Kubernetes，尽管通常会带来更多的管理开销和手动调整。例如，红帽企业Linux在其软件库中有Kubernetes，但即使是Red Hat，也建议仅用于测试和实验。建议红帽用户通过OpenShift PaaS使用Kubernetes，而不是自己动手从头搭建，OpenShift现在使用Kubernetes作为自己的容器编排系统。许多传统的Linux发行版提供了设置Kubernetes和其他大型软件堆栈的特殊工具。例如，Ubuntu提供了一种名为conjur-up的工具，可用于在云和裸机实例上部署Kubernetes的上游版本。

选择一种托管Kubernetes的云

尽管在谷歌云平台（GCP）上，Kubernetes已经全面支持了，但是在很多其他云平台上，Kubernetes是否支持依然是一个焦点问题。GCP提供了运行Kubernetes的两种主要方式。最方便和集成最好的方式是通过Google容器引擎，它允许您运行Kubernetes的命令行工具来管理创建的集群。或者，您可以使用Google Compute Engine来创建计算集群并手动部署Kubernetes。这种方法对用户的技能要求比较高，但是允许用户使用Google Container Engine尚未支持的个性化定义。如果您刚开始接触容器，最好坚持使用容器引擎。经过一段时间之后，您对Container Engine有了一定的了解，就可以尝试一些更高级的内容，比如您自己选择特定版本的Kubernetes进行部署，或者部署运行Kubernetes发行版的虚拟机。

亚马逊EC2有容器的原生支持，但没有原生支持Kubernetes作为容器编排系统。在AWS运行Kubernetes类似于使用谷歌计算引擎：配置一个计算集群，然后手动部署Kubernetes。

许多Kubernetes的发行版都有如何在AWS部署的详细说明。例如，CoreOS Tectonic，有一个图形化的安装程序，同时还支持Terraform基础设施配置工具。此外，Kubernetes kops工具可以被用来配置一组AWS上的虚拟机集群（通常使用Debian Linux，但是其他的Linux版本也部分支持）。

微软Azure通过Azure Container Service来支持Kubernetes。然而，从将Kubernetes作为一个托管在Azure上的服务这个角度来说，这不是很“原生”的支持。相反，Kubernetes是由一个Azure资源管理模板部署的。Azure对于其他的容器编排系统（比如Docker Swarm和Mesosphere DC/OS）的支持也是这种思路实现的。如果您在这里提到的任何其他的云中部署Kubernetes，并且希望完全控制它，在Azure虚拟机上安装一个Kubernetes的核心版永远是简单可行的办法。

在各种环境（云端或其他方式）中快速配置一个基础Kubernetes集群的方式就是使用名为Kubernetes Anywhere的项目。此脚本适用于Google Compute Engine，Microsoft Azure和VMware vSphere（需要vCenter）。在每种情况下，它为启动过程提供了一定程度的自动化。

您自己的小部分Kubernetes节点

如果你只是在一个像开发机器这样的本地环境中运行Kubernetes，而且你不需要整个Kubernetes全部能力，那么有几种方法可以设置“刚好足够”的Kubernetes来进行使用。

其中一种方式是使用由Kubernetes开发团队本身提供的MiniKube。运行它，您会得到一个单节点Kubernetes集群部署在您选择的虚拟主机上。minikube有几个前提，如kubectl命令行接口和虚拟化环境如VirtualBox，但那些都有现成的二进制，支持MacOS，Linux和Windows。

对于MacOS上的CoreOS用户，有Kubernetes Solo。它运行在一个CoreOS虚拟机上，提供了一个状态栏应用程序实现快速管理。Solo也包括Kubernetes包管理程序Helm（通常是Helm下一级），因此基于Kubernetes的应用程序包更容易获取和设置。

玩转您的容器集群

当您的Kubernetes运行起来之后，您就可以运行和管理容器了。通过部署和管理基于很多容器的应用示例的方式，您可以轻松地熟悉容器的操作。以一个现有的基于容器的应用程序demo为例，自己组装它，看看它是如何组成的，部署它，然后逐步修改它，直到满足您的预期。如果您选择通过minikube找到立足点，您可以使用Hello Minikube教程创建Docker容器，将这个运行简单的Node.js应用的容器托管在单节点Kubernetes，以此来演示集群安装和应用部署。一旦您对这些都熟悉了，您就可以替换成自己的容器，并做一些实践性部署。

下一步是部署一个示例应用程序，这个程序类似您可能在生产环境中使用的应用。通过这个应用您可以进一步熟悉Kubernetes的一些高级概念，比如pods（一个或多个容器，包括一个应用程序），service（一组逻辑的Pod），replica sets（提供应用在机器故障时的修复机制）和deployment（应用程序的版本）。揭开WordPress/MySQL示例应用程序的神秘面纱，例如，你看到的将不仅仅是如何将应用部署到Kubernetes，并让这些应用正常运行。您也将看到Kubernets应用涉及的很多概念的实现细节，而这些应用都是满足生产环境要求的。您将学习如何设置持久卷以保存应用程序的状态，如何将Pod暴露给彼此，以及如何通过services与外部世界连在一起，以及如何将应用程序密码和API密钥存储为secrets等等。

Weaveworks有一个示例应用程序，袜子商店，展示了微服务模式如何用来组合Kubernetes中的应用。袜子商店对于熟悉底层技术（比如Node.js，Go kit和Spring Boot）的人来说是最有利的，但主旨超越了特定的框架，而是说明云原生技术。

如果您看了一眼WordPress/MySQL的应用，并想创建一个运行在Kubernetes上的应用来满足您的需求，这种想法基本上是对的。Kubernetes有一个应用程序定义的系统称为Helm，它提供了一种打包、版本管理和共享Kubernetes应用的机制。一些主流的应用程序（GitLab，WordPress）和构建应用程序的模块（MySQL、NGINX）将Helm作为一站式直通kubeapps门户的最佳实践。

深入探索Kubernetes

Kubernetes通过强大的抽象能力简化了容器的管理，比如Pod和Service，同事通过label和namespace机制提供了很大的灵活性，label和namespace都可以用来隔离pod，services和deployments（比如开发环境、过渡环境和生产环境负载）。

如果您选择上面的示例的一个，并在多个命名空间中创建不同的实例，那么可以对独立于其他命名空间的组件进行更改。您可以使用deployments，以允许这些更新在给定的命名空间中的多个pod之间滚动进行。

比这种练习更进一步的是学习Kubernetes本身如何能够被管理基础设施的工具所驱动。以Puppet为例，有一个用于创建和操纵Kubernetes资源的模块，但是HashiCorp’s Terraform很早就有支持，但是支持方式演变成将Kubernetes作为一种资源进行管理。如果您打算使用这样的资源管理器，请注意不同的工具可能会给表带来不同的预期结果。以Puppet and Terraform为例，默认分别使用可变的和不可变的基础设施。这些哲学层次和行为的差异，如何或轻松，或困难地创建您所需要的Kubernetes。

这个故事，“如何开启Kubernetes之旅”最初发表在InfoWorld。

原文链接：How to get started with Kubernetes （翻译：付辉）

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