基于Kubernetes的企業(yè)級容器云平臺設計

鄭冰

摘要：本文基于容器技術(shù)和Kubernetes的內(nèi)涵、Kubernetes高可用集群的部署、基于Kubernetes的企業(yè)級容器云平臺設計、最后對該平臺進行功能測試與應用進行了闡述，為基于Kubernetes的企業(yè)級容器云平臺設計提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：Kubernetes;企業(yè)級容器;云平臺;高可用

中圖分類號：TP393.09 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0138-01

1 容器技術(shù)和Kubernetes的內(nèi)涵

容器的英文為Container，原始的含義是集裝箱。其實容器技術(shù)正是來源于集裝箱運輸?shù)乃枷搿＿^去海上運輸貨物類型很多，運輸和裝卸船效率低。為了提高運輸效率，集裝箱都誕生了。在一艘船上，無論是衣服、奶粉、甚至汽車，只要裝在標準的集裝箱中，船東無需關(guān)心集裝箱內(nèi)的貨物，用標準的運輸方式進行托運和裝卸作業(yè)，極大提高了運輸效率。正是借鑒了集裝箱運輸?shù)乃枷耄萜骷夹g(shù)也誕生了。在此之前，部署一個應用至少先需要物理環(huán)境，然后是操作系統(tǒng)，之后還有各種中間件環(huán)境，最后才能部署應用，部署人員和開發(fā)人員都需要費時費力的管理。后來的虛擬化部署一定程度上解決了硬件資源的最大化利用，但并沒有解決應用層面的問題，每次應用部署還是需要搭建一套依賴的應用環(huán)境。由于虛擬技術(shù)使得各自還擁有自己的OS，導致性能也并不理想。Container容器技術(shù)的誕生解決了技術(shù)領(lǐng)域的“集裝箱運輸”的問題，利用NameSpace做隔離，對應用進行打包，通過容器引擎，共享一個操作系統(tǒng)，達到了良好的性能指標，實現(xiàn)了Build Once，Run Everywhere，節(jié)省了巨大的人力成本，提高運維效率。

2 Kubernetes高可用集群的部署

首先對環(huán)境進行部署，對各個節(jié)點安裝環(huán)境。Kubernetes集群中的節(jié)點的主要組成部分包括Eted服務器、應用節(jié)點以及Kubernetes API服務器。Kubernetes系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。從圖1可以看到，為了實現(xiàn)高可用，Eted服務和Kubernetes API服務部署在相同節(jié)。在實際的操作系統(tǒng)中，一般可將Eted服務和Kubernetes API服務安裝在不同節(jié)點，這樣可以保證更好地隔離硬件，但是這樣也存在一個缺點就是使整個系統(tǒng)的維護成本很高，因此在這里我們?yōu)榱斯?jié)約成本，將Eted 服務和Kubernetes API服務部署在三個一樣節(jié)點上。系統(tǒng)中各個節(jié)點的運行環(huán)境操作系統(tǒng)均是CentOS7.4。

3 基于Kubernetes的企業(yè)級容器云平臺設計

3.1 容器云平臺設計方向

在進行企業(yè)容器平臺的設計時，需要明設計方向。首先，需要保證Kubernetes容器平臺與IaaS層的集成。其次是需要平臺需要一定的彈性和可伸縮性，不管任何一個云平臺，平臺內(nèi)資源的彈性伸縮對資源的利用率都有很大的影響，所以解決資源云平臺中資源的彈性伸縮顯得十分重要。Kubernetes容器云平臺由于目前科學技術(shù)的限制，目前還沒有形成一個完整的資源可伸縮體系來適用于Kubernetes平臺。因此我們需要構(gòu)件一個容器云以保證資源的彈性伸縮體系系統(tǒng)能夠完全地使該系統(tǒng)的功能被廣大使用者使用，最后容器云的平臺的設計目標是需要保證多集群跨可用區(qū)的部署以及管理，減少容器云單數(shù)據(jù)中心部署可能會增加的單點故障風險。

3.2 整體系統(tǒng)框架設計

云平臺整體系統(tǒng)平臺設計主要包括基礎設施集成模塊、多集群可用管理模塊、容器云平臺資源可擴展模塊三部分。基礎設施集成模塊主要是負責實現(xiàn)Kubernetes系統(tǒng)有關(guān)的IaaS層相關(guān)服務的功能，Kubernetes系統(tǒng)主要的功能包括集群節(jié)點管理、整個云容器平臺的數(shù)據(jù)存儲、云平臺服務外部負載均衡性。

3.3 云控制管理器設計與實現(xiàn)

云控制管理器主要可以實現(xiàn)兩方面的功能即集群節(jié)點管理和服務、服務云容器外部負載的均衡裝置。在云容器中云集群節(jié)點管理和服務外部負載均衡器這兩個方面的功能是相互獨立的，所以在實際的云容器控制管理過程中我們需要使用兩個子控制器將其進行分開管理。

3.4 容器存儲模塊設計與實現(xiàn)

Kubernetes數(shù)據(jù)卷存儲機制是將Volume像pod一樣設計成具有一個完整的生命周期，包括從最開始的創(chuàng)建以及后面的掛載、刪除等，云容器的存儲系統(tǒng)都能夠通過掛載技術(shù)掛載進云容器以便整個云容器系統(tǒng)能夠方便快捷的使用。很多的Kubernetes云容器平臺系統(tǒng)支持實現(xiàn)多種后端存儲方案，能夠存儲很多種類的動態(tài)信息。

4 功能測試與應用

可以利用SysBench工具進行的相關(guān)研究和測試。在實踐中，根據(jù)企業(yè)建設容器云服務平臺的前后對比可以發(fā)現(xiàn)，Kubernetes和Docker容器云平臺相對于傳統(tǒng)的Docker架構(gòu)模式，其容器服務實現(xiàn)了高冗余的群集化管理模式，Kubernetes容器平臺提供了更高效的彈性收縮性能以及一套易于對接服務的RESTfull API。Kubernetes容器云服務平臺的管理、伸縮性以及整個容器平臺的性能提到了很大的提升，說明采用Kubernetes的企業(yè)級容器服務平臺是可行的。

5 結(jié)語

隨著微服務技術(shù)的不斷進步，基于Kubernetes容器的企業(yè)級云平臺的應用將會越來越廣泛，我們針對Kubernetes操作系統(tǒng)的高可用集群部署技術(shù)做了詳細的研究，將復雜的Kubernetes集群部署進行了設計的流程化，通過對該系統(tǒng)進行性能測試，可以發(fā)現(xiàn)該云平臺設計是合理的，為最新的Kubernetes容器企業(yè)級云平臺提供了一定的參考價值。

參考文獻

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[2] 陳金光.基于阿里云的Kubernetes容器云平臺的設計與實現(xiàn)[D].浙江大學，2018.

Design of Enterprise Container Cloud Platform Based on Kubernetes

ZHENG Bing

（COSCO Maritime Container Transportation Co.， Ltd.， Shanghai 200090）

Abstract：Based on the connotation of container technology and Kubernetes， the deployment of Kubernetes high-availability cluster， the design of enterprise container cloud platform based on Kubernetes， and the functional testing and application of the platform are described in this paper， which provides some reference value for the design of enterprise container cloud platform based on Kubernetes.

Key words：Kubernetes;enterprise containers;cloud platform;high availability