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原生云计算:你所不知道的 Kubernetes 特性和工具

开放容器计划(OCI)和原生云计算基金会(CNCF)的代表说,Kubernetes 和容器可以在降低程序员和系统管理成本的同时加速部署进程,从被忽视的 Kubernetes 特性(比如命令空间)开始,去利用 Kubernetes 和它的相关工具运行一个原生云架构。

Kubernetes 不止是一个云容器管理器。正如 Steve Pousty,他是 Red Hat 支持的 OpenShift 的首席开发者,在 Linux 基金会开源峰会上的讲演中解释的那样,Kubernetes 提供了一个 “使用容器进行原生云计算的通用操作平台”。

Pousty 的意思是什么?先让我们复习一下基础知识。

开源容器计划(OCI)和 原生云计算基金会 (CNCF)的执行董事 Chris Aniszczyk 的解释是,“原生云计算使用开源软件栈将应用程序部署为微服务,打包每一个部分到其容器中,并且动态地编排这些容器以优化资源使用”。Kubernetes 一直在关注着原生云计算的最新要素。这将最终将导致 IT 中很大的一部分发生转变,如从服务器到虚拟机,从构建包buildpack到现在的 容器

会议主持人表示,数据中心的演变将节省相当可观的成本,部分原因是它需要更少的专职员工。例如,据 Aniszczyk 说,通过使用 Kubernetes,谷歌每 10000 台机器仅需要一个网站可靠性工程师(LCTT 译注:即 SRE)。

实际上,系统管理员可以利用新的 Kubernetes 相关的工具的优势,并了解那些被低估的功能。

构建一个原生云平台

Pousty 解释说,“对于 Red Hat 来说,Kubernetes 是云 Linux 的内核。它是每个人都可以构建于其上的基础设施”。

例如,假如你在一个容器镜像中有一个应用程序。你怎么知道它是安全的呢? Red Hat 和其它的公司使用 OpenSCAP,它是基于 安全内容自动化协议Security Content Automation Protocol(SCAP)的,是使用标准化的方式表达和操作安全数据的一个规范。OpenSCAP 项目提供了一个开源的强化指南和配置基准。选择一个合适的安全策略,然后,使用 OpenSCAP 认可的安全工具去使某些由 Kubernetes 控制的容器中的程序遵守这些定制的安全标准。

Red Hat 将使用原子扫描Atomic Scan来自动处理这个过程;它借助 OpenSCAP 提供者provider来扫描容器镜像中已知的安全漏洞和策略配置问题。原子扫描会以只读方式加载文件系统。这些通过扫描的容器,会在一个可写入的目录存放扫描器的输出。

Pousty 指出,这种方法有几个好处,主要是,“你可以扫描一个容器镜像而不用实际运行它”。因此,如果在容器中有糟糕的代码或有缺陷的安全策略,它不会影响到你的系统。

原子扫描比手动运行 OpenSCAP 快很多。 因为容器从启用到消毁可能就在几分钟或几小时内,原子扫描允许 Kubernetes 用户在(很快的)容器生命期间保持容器安全,而不是在更缓慢的系统管理时间跨度里进行。

关于工具

帮助系统管理员和 DevOps 管理大部分 Kubernetes 操作的另一个工具是 CRI-O。这是一个基于 OCI 实现的 Kubernetes 容器运行时接口。CRI-O 是一个守护进程, Kubernetes 可以用于运行存储在 Docker 仓库中的容器镜像,Dan Walsh 解释说,他是 Red Hat 的顾问工程师和 SELinux 项目领导者。它允许你直接从 Kubernetes 中启动容器镜像,而不用花费时间和 CPU 处理时间在 Docker 引擎 上启动。并且它的镜像格式是与容器无关的。

在 Kubernetes 中, kubelet 管理 pod(容器集群)。使用 CRI-O,Kubernetes 及其 kubelet 可以管理容器的整个生命周期。这个工具也不是和 Docker 镜像捆绑在一起的。你也可以使用新的 OCI 镜像格式 和 CoreOS 的 rkt 容器镜像。

同时,这些工具正在成为一个 Kubernetes 栈:编排系统、容器运行时接口 (CRI)和 CRI-O。Kubernetes 首席工程师 Kelsey Hightower 说,“我们实际上不需要这么多的容器运行时——无论它是 Docker 还是 rkt。只需要给我们一个到内核的 API 就行”,这个结果是这些技术人员的承诺,是推动容器比以往更快发展的强大动力。

Kubernetes 也可以加速构建容器镜像。目前为止,有三种方法来构建容器。第一种方法是通过一个 Docker 或者 CoreOS 去构建容器。第二种方法是注入定制代码到一个预构建镜像中。最后一种方法是,资产生成管道Asset Generation Pipeline使用容器去编译那些资产asset,然后其被包含到使用 Docker 的多阶段构建Multi-Stage Build所构建的随后镜像中。

现在,还有一个 Kubernetes 原生的方法:Red Hat 的 Buildah, 这是一个脚本化的 shell 工具 用于快速、高效地构建 OCI 兼容的镜像和容器。Buildah 降低了容器环境的学习曲线,简化了创建、构建和更新镜像的难度。Pousty 说。你可以使用它和 Kubernetes 一起基于应用程序的调用来自动创建和使用容器。Buildah 也更节省系统资源,因为它不需要容器运行时守护进程。

因此,比起真实地引导一个容器和在容器内按步骤操作,Pousty 说,“挂载该文件系统,就如同它是一个常规的文件系统一样做一些正常操作,并且在最后提交”。

这意味着你可以从一个仓库中拉取一个镜像,创建它所匹配的容器,并且优化它。然后,你可以使用 Kubernetes 中的 Buildah 在你需要时去创建一个新的运行镜像。最终结果是,他说,运行 Kubernetes 管理的容器化应用程序比以往速度更快,需要的资源更少。

你所不知道的 Kubernetes 拥有的特性

你不需要在其它地方寻找工具。Kubernetes 有几个被低估的特性。

根据谷歌云全球产品经理 Allan Naim 的说法,其中一个是 Kubernetes 命名空间。Naim 在开源峰会上谈及 “Kubernetes 最佳实践”,他说,“很少有人使用命名空间,这是一个失误。”

“命名空间是将一个单个的 Kubernetes 集群分成多个虚拟集群的方法”,Naim 说。例如,“你可以认为命名空间就是姓氏family name”,因此,假如说 “Simth” 用来标识一个家族,如果有个成员 Steve Smith,他的名字就是 “Steve”,但是,家族范围之外的,它就是 “Steve Smith” 或称 “来自 Chicago 的 Steve Smith”。

严格来说,“命名空间是一个逻辑分区技术,它允许一个 Kubernetes 集群被多个用户、用户团队或者一个用户的多个不能混淆的应用程序所使用。Naim 解释说,“每个用户、用户团队、或者应用程序都可以存在于它的命名空间中,与集群中的其他用户是隔离的,并且可以像你是这个集群的唯一用户一样操作它。”

Practically 说,你可以使用命名空间去构建一个企业的多个业务/技术的实体进入 Kubernetes。例如,云架构可以通过映射产品、地点、团队和成本中心为命名空间,从而定义公司的命名空间策略。

Naim 建议的另外的方法是,去使用命名空间将软件开发流程pipeline划分到分离的命名空间中,如测试、质量保证、预演staging和成品等常见阶段。或者命名空间也可以用于管理单独的客户。例如,你可以为每个客户、客户项目、或者客户业务单元去创建一个单独的命名空间。它可以更容易地区分项目,避免重用相同名字的资源。

然而,Kubernetes 现在还没有提供一个跨命名空间访问的控制机制。因此,Naim 建议你不要使用这种方法去对外公开程序。还要注意的是,命名空间也不是一个管理的“万能药”。例如,你不能将命名空间嵌套在另一个命名空间中。另外,也没有跨命名空间的强制安全机制。

尽管如此,小心地使用命名空间,还是很有用的。

以人为中心的建议

从谈论较深奥的技术换到项目管理。Pousty 建议,在转移到原生云和微服务架构时,在你的团队中要有一个微服务操作人员。“如果你去做微服务,你的团队最终做的就是 Ops-y。并且,不去使用已经知道这种操作的人是愚蠢的行为”,他说。“你需要一个正确的团队核心能力。我不想开发人员重新打造运维的轮子”。

而是,将你的工作流彻底地改造成一个能够使用容器和云的过程,对此,Kubernetes 是很适用的。

使用 Kubernetes 的原生云计算:领导者的课程

  • 迅速扩大的原生云生态系统。寻找可以扩展你使用容器的方法的工具。
  • 探索鲜为人知的 Kubernetes 特性,如命名空间。它们可以改善你的组织和自动化程度。
  • 确保部署到容器的开发团队有一个 Ops 人员参与。否则,冲突将不可避免。

作者简介:

Steven J. Vaughan-Nichols, Vaughan-Nichols & Associates 的 CEO

Steven J. Vaughan-Nichols,即 sjvn,是一个技术方面的作家,从 CP/M-80 还是前沿技术、PC 操作系统、300bps 是非常快的因特网连接、WordStar 是最先进的文字处理程序的那个时候开始,一直从事于商业技术的写作,而且喜欢它。他的作品已经发布在了从高科技出版物(IEEE Computer、ACM Network、 Byte)到商业出版物(eWEEK、 InformationWeek、ZDNet),从大众科技(Computer Shopper、PC Magazine、PC World)再到主流出版商(Washington Post、San Francisco Chronicle、BusinessWeek) 等媒体之上。


via: https://insights.hpe.com/articles/how-to-implement-cloud-native-computing-with-kubernetes-1710.html

作者:Steven J. Vaughan-Nichols 译者:qhwdw 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出

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