บทช่วยสอน Kubernetes สำหรับผู้เริ่มต้น: พื้นฐาน, คุณสมบัติ, Archiเทคเจอร์

ก่อนที่เราจะเริ่มบทช่วยสอน Kubernetes นี้ มาเรียนรู้กันก่อน:

Kubernetes คืออะไร

Kubernetes เป็นระบบจัดการคอนเทนเนอร์ที่พัฒนาบนแพลตฟอร์ม Google Kubernetes ช่วยจัดการแอปพลิเคชันคอนเทนเนอร์ในสภาพแวดล้อมทางกายภาพ เสมือน และบนคลาวด์ประเภทต่างๆ Google Kubernetes เป็นเครื่องมือคอนเทนเนอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูงในการส่งมอบแอปพลิเคชันที่ซับซ้อนที่ทำงานบนคลัสเตอร์เซิร์ฟเวอร์ตั้งแต่หลายร้อยถึงหลายพันเครื่องอย่างสม่ำเสมอ

ทำไมคุณถึงต้องการคอนเทนเนอร์?

ผู้ใช้อินเทอร์เน็ตในปัจจุบันไม่เคยยอมรับการหยุดทำงาน ดังนั้นนักพัฒนาจึงต้องหาวิธีในการบำรุงรักษาและอัพเดตโดยไม่รบกวนการบริการของตน

ดังนั้นคอนเทนเนอร์จึงเป็นสภาพแวดล้อมที่แยกจากกัน ซึ่งรวมทุกสิ่งที่จำเป็นสำหรับการรันแอปพลิเคชัน ทำให้ผู้พัฒนาสามารถแก้ไขและปรับใช้แอปพลิเคชันได้ง่าย นอกจากนี้ การทำคอนเทนเนอร์ยังกลายเป็นวิธีการที่นิยมใช้ในการแพ็คเกจ ปรับใช้ และอัปเดตแอปพลิเคชันบนเว็บ

Kubernetes ทำหน้าที่อะไร?

Kubernetes เป็นเคอร์เนล Linux ที่ใช้สำหรับระบบแบบกระจาย ช่วยให้คุณเข้าใจถึงฮาร์ดแวร์พื้นฐานของโหนด (เซิร์ฟเวอร์) และนำเสนออินเทอร์เฟซที่สอดคล้องกันสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้แหล่งทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน

ทำไมต้องใช้ Kubernetes?

Kubernetes ช่วยให้คุณควบคุมการจัดสรรทรัพยากรและการจัดการการรับส่งข้อมูลสำหรับแอปพลิเคชันระบบคลาวด์และไมโครเซอร์วิส นอกจากนี้ยังช่วยลดความซับซ้อนในด้านต่างๆ ของโครงสร้างพื้นฐานที่มุ่งเน้นการบริการ Kubernetes ช่วยให้คุณมั่นใจได้ว่าแอปพลิเคชันในคอนเทนเนอร์จะทำงานที่ไหนและเมื่อใด และช่วยให้คุณค้นหาทรัพยากรและเครื่องมือที่คุณต้องการใช้งาน

คุณสมบัติของ Kubernetes

นี่คือคุณสมบัติที่สำคัญของ Kubernetes:

• การตั้งเวลาอัตโนมัติ
• ความสามารถในการรักษาตนเอง
• การเปิดตัวและการย้อนกลับอัตโนมัติ
• การปรับขนาดแนวนอนและการปรับสมดุลโหลด
• นำเสนอสภาพแวดล้อมที่สม่ำเสมอสำหรับการพัฒนา การทดสอบ และการผลิต
• โครงสร้างพื้นฐานที่เชื่อมต่ออย่างหลวมๆ กับแต่ละองค์ประกอบสามารถทำหน้าที่เป็นหน่วยแยกกันได้
• ให้ความหนาแน่นของการใช้ทรัพยากรที่สูงขึ้น
• เสนอคุณสมบัติที่พร้อมสำหรับองค์กร
• การจัดการแอปพลิเคชันเป็นศูนย์กลาง
• โครงสร้างพื้นฐานที่ปรับขนาดได้อัตโนมัติ
• คุณสามารถสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่คาดเดาได้

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ Kubernetes

ในบทช่วยสอน Kubernetes นี้ เราจะเรียนรู้พื้นฐานที่สำคัญบางประการของ Kubernetes:

• Cluster

  เป็นชุดของโฮสต์ (เซิร์ฟเวอร์) ที่ช่วยให้คุณรวบรวมทรัพยากรที่มีอยู่ ซึ่งรวมถึง RAM, CPU, RAM, ดิสก์ และอุปกรณ์ต่างๆ ลงในพูลที่ใช้งานได้

• เจ้านาย

  มาสเตอร์เป็นชุดของส่วนประกอบที่ประกอบเป็นแผงควบคุมของ Kubernetes ส่วนประกอบเหล่านี้ใช้สำหรับการตัดสินใจเกี่ยวกับคลัสเตอร์ทั้งหมด ซึ่งรวมถึงทั้งการกำหนดตารางเวลาและการตอบสนองต่อเหตุการณ์คลัสเตอร์

• โหนด

  เป็นโฮสต์เดียวที่สามารถทำงานบนฟิสิคัลหรือ เครื่องเสมือนโหนดควรรันทั้ง kube-proxy, minikube และ kubelet ซึ่งถือเป็นส่วนหนึ่งของคลัสเตอร์

• namespace

  เป็นคลัสเตอร์หรือสภาพแวดล้อมเชิงตรรกะ ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการกำหนดขอบเขตการเข้าถึงหรือแบ่งคลัสเตอร์

Kubernetes Archiเทคเจอร์

ด้านล่างนี้เป็นไดอะแกรมสถาปัตยกรรม Kubernetes โดยละเอียด:

มาสเตอร์โหนด

มาสเตอร์โหนดเป็นส่วนประกอบแรกและสำคัญที่สุดซึ่งรับผิดชอบการจัดการคลัสเตอร์ Kubernetes เป็นจุดเข้าสำหรับงานดูแลระบบทุกประเภท อาจมีมาสเตอร์โหนดมากกว่าหนึ่งโหนดในคลัสเตอร์เพื่อตรวจสอบความทนทานต่อข้อผิดพลาด

โหนดหลักมีส่วนประกอบต่างๆ เช่น เซิร์ฟเวอร์ API, ตัวจัดการตัวควบคุม, ตัวกำหนดเวลา และ ETCD มาดูกันทั้งหมดเลย

เซิร์ฟเวอร์ API: เซิร์ฟเวอร์ API ทำหน้าที่เป็นจุดเข้าสำหรับคำสั่ง REST ทั้งหมดที่ใช้เพื่อควบคุมคลัสเตอร์

ตารางเวลา

ตัวกำหนดเวลาจัดกำหนดการงานให้กับโหนดทาส มันเก็บข้อมูลการใช้ทรัพยากรสำหรับโหนดทาสทุกอัน มีหน้าที่กระจายภาระงาน

นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณติดตามการใช้งานโหลดงานบนโหนดคลัสเตอร์ได้อีกด้วย ช่วยให้คุณกำหนดโหลดงานบนทรัพยากรที่พร้อมใช้งานและยอมรับโหลดงานได้

ฯลฯ

ส่วนประกอบ etcd เก็บรายละเอียดการกำหนดค่าและค่าไรท์ โดยจะสื่อสารกับส่วนประกอบส่วนใหญ่เพื่อรับคำสั่งและการทำงาน นอกจากนี้ยังจัดการกฎเครือข่ายและกิจกรรมการส่งต่อพอร์ต

โหนดผู้ปฏิบัติงาน/ทาส

โหนดผู้ปฏิบัติงานเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งซึ่งประกอบด้วยบริการที่จำเป็นทั้งหมดในการจัดการเครือข่ายระหว่างคอนเทนเนอร์ สื่อสารกับโหนดหลัก ซึ่งช่วยให้คุณสามารถกำหนดทรัพยากรให้กับคอนเทนเนอร์ที่กำหนดเวลาไว้ได้

• Kubelet: รับการกำหนดค่าของ Pod จากเซิร์ฟเวอร์ API และตรวจสอบให้แน่ใจว่าคอนเทนเนอร์ที่อธิบายนั้นเปิดใช้งานและทำงานอยู่
• คอนเทนเนอร์นักเทียบท่า: นักเทียบท่า คอนเทนเนอร์ทำงานบนแต่ละโหนดของผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งเรียกใช้พ็อดที่กำหนดค่าไว้
• Kube-proxy: Kube-proxy ทำหน้าที่เป็นตัวโหลดบาลานเซอร์และพร็อกซีเครือข่ายเพื่อให้บริการบนโหนดผู้ปฏิบัติงานเดียว
• พ็อด: พ็อดคือการรวมกันของคอนเทนเนอร์เดียวหรือหลายคอนเทนเนอร์ที่ทำงานร่วมกันบนโหนดอย่างมีเหตุผล

คำศัพท์สำคัญอื่นๆ

ตัวควบคุมการจำลองแบบ

ตัวควบคุมการจำลองคือออบเจ็กต์ที่กำหนดเทมเพลตพ็อด นอกจากนี้ยังควบคุมพารามิเตอร์เพื่อปรับขนาดแบบจำลองที่เหมือนกันของ Pod ในแนวนอนโดยการเพิ่มหรือลดจำนวนสำเนาที่รันอยู่

ชุดการจำลองแบบ

ชุดการจำลองเป็นการโต้ตอบกับการออกแบบตัวควบคุมการจำลอง โดยมีความยืดหยุ่นในการที่ตัวควบคุมจดจำพ็อดที่ต้องการจัดการ โดยจะแทนที่ตัวควบคุมการจำลองแบบเนื่องจากมีความสามารถในการเลือกการจำลองแบบที่สูงกว่า

การใช้งาน

การปรับใช้เป็นภาระงานทั่วไปที่สามารถสร้างและจัดการได้โดยตรง การตั้งค่าการจำลองการใช้งานการปรับใช้เป็นแบบเอกสารสำเร็จรูปซึ่งเพิ่มคุณลักษณะของการจัดการวงจรชีวิต

ชุดเก็บสถานะ

เป็นการควบคุมพ็อดแบบพิเศษที่ให้การสั่งและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อการควบคุมแบบละเอียด ซึ่งคุณมีความต้องการเฉพาะเกี่ยวกับลำดับการใช้งาน เครือข่ายที่เสถียร และข้อมูลถาวร

ชุดภูต

ชุด Daemon เป็นรูปแบบเฉพาะอีกแบบหนึ่งของตัวควบคุมพ็อดที่รันสำเนาของพ็อดบนทุกโหนดในคลัสเตอร์ ตัวควบคุมพ็อดประเภทนี้เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับใช้พ็อดซึ่งช่วยให้คุณสามารถดำเนินการบำรุงรักษาและเสนอบริการสำหรับโหนดต่างๆ ได้ด้วยตัวเอง

Kubernetes กับ Docker Swarm

นี่คือความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Kubernetes กับ Docker.

ข้อดีของ Kubernetes

• จัดระเบียบบริการได้ง่ายด้วยพ็อด
• ได้รับการพัฒนาโดย Google ซึ่งนำประสบการณ์อันมีค่าในอุตสาหกรรมมาหลายปีมาสู่โต๊ะ
• ชุมชนที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาเครื่องมือออร์เคสตราคอนเทนเนอร์
• เสนอตัวเลือกพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่หลากหลาย รวมถึงภายในองค์กร, SAN และคลาวด์สาธารณะ
• ยึดมั่นในหลักการของโครงสร้างพื้นฐานที่ไม่เปลี่ยนรูป
• Kubernetes สามารถใช้งาน Bare Metal, OpenStack และคลาวด์สาธารณะในองค์กรได้ Google, Azure, AWSฯลฯ
• ช่วยคุณหลีกเลี่ยงปัญหาการล็อกของผู้ขาย เนื่องจากสามารถใช้ API หรือบริการเฉพาะของผู้ขายได้ ยกเว้นในกรณีที่ Kubernetes จัดเตรียมสิ่งที่เป็นนามธรรม เช่น โหลดบาลานเซอร์และพื้นที่จัดเก็บ
• การบรรจุคอนเทนเนอร์โดยใช้ kubernetes ช่วยให้ซอฟต์แวร์แพ็กเกจสามารถตอบสนองเป้าหมายเหล่านี้ได้ โดยจะเปิดใช้งานแอปพลิเคชันที่ต้องเผยแพร่และอัปเดตโดยไม่ต้องหยุดทำงาน
• Kubernetes ช่วยให้คุณมั่นใจได้ว่าแอปพลิเคชันในคอนเทนเนอร์จะทำงานได้ทุกที่และทุกเวลาที่คุณต้องการ และช่วยคุณค้นหาทรัพยากรและเครื่องมือที่คุณต้องการใช้งาน

ข้อเสียของ Kubernetes

• แดชบอร์ด Kubenetes ไม่มีประโยชน์เท่าที่ควร
• Kubernetes มีความซับซ้อนเล็กน้อยและไม่จำเป็นในสภาพแวดล้อมที่การพัฒนาทั้งหมดเสร็จสิ้นภายในเครื่อง
• การรักษาความปลอดภัยไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ

สรุป

• คอนเทนเนอร์ช่วยให้องค์กรดำเนินการบำรุงรักษาและอัปเดตโดยไม่ขัดจังหวะบริการ
• Kubernetes เป็นตัวอย่างของระบบการจัดการคอนเทนเนอร์ที่พัฒนาในแพลตฟอร์ม Google
• ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของการใช้ Kubernetes คือสามารถรัน OpenStack ในสถานที่, Google Cloud สาธารณะ, Azure, AWS เป็นต้น
• Kubernetes นำเสนอความสามารถในการจัดกำหนดการและการรักษาตนเองแบบอัตโนมัติ
• Cluster, ต้นแบบ, โหนด และเนมสเปซเป็นพื้นฐานสำคัญของ kubernetes
• โหนดหลักและโหนดงานเป็นส่วนประกอบสำคัญของสถาปัตยกรรม Kubernetes
• Replication Controllers, Replication sets, Deployment, Stateful Set, Daemon Set เป็นคำศัพท์ที่สำคัญอื่นๆ ที่ใช้ใน Kubernetes
• Docker swarm ไม่อนุญาตให้ปรับขนาดอัตโนมัติในขณะที่ Kubernetes อนุญาตให้ปรับขนาดอัตโนมัติ
• ข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุดของ Kubenetes คือแดชบอร์ดไม่มีประโยชน์และมีประสิทธิภาพมากนัก