基於Docker及Kubernetes構建的容器雲平臺

##開篇
最近整理筆記，不知不覺發現關於kubernetes相關的筆記已經達99篇了，索性一塊兒總結了。算是對這兩年作容器雲平臺的一個總結，本文是開篇，先介紹下全部用到的組件。首先來看下架構圖（實在畫的太醜，求推薦工具）

nginx

如圖，容器平臺主要涉及的組件有：git

##正所謂開局一張圖，後面全靠編，哈哈，開幹。。。github

首先，介紹Docker，廢話很少說，先上圖

###docker是什麼？
根據官網的介紹，容器是把代碼及其全部依賴打包的一個標準單元，你能夠把這個程序從一個環境快速可靠的轉移到另一個環境。Docker鏡像是一個輕量級的，獨立的，可執行的軟件包，其中就包含了運行程序所須要的一切。

算法

說白了就是把應用程序及其依賴打包到一個文件裏，運行這個文件，就會生成一個虛擬容器。程序在裏面運行就跟在物理機或者虛擬機上同樣。~~~真拗口docker

###docker的用途數據庫

簡化配置
代碼流水線管理
提升開發效率
隔離應用
整合服務器
快速部署
提供一致性環境
提供彈性服務

###docker的缺點以及爲何用kubernetes
docker容器的輕量化，意味着在等量資源的基礎上能建立出更多的容器實例。可是在面對分佈在多臺主機上且擁有數量不少容器（成百上千）的大規模應用程序時，傳統的單機容器管理解決方案就會變得力不從心。另外，因爲微服務愈來愈完善的原生支持，在一個容器集羣中的容器粒度愈來愈小，數量愈來愈多。在這種狀況下，都須要藉助容器管理平臺，從而實現調度，負載均衡以及任務分配等。
apache

容器集羣管理工具能在一組服務器上管理多容器組合成的應用，每一個應用集羣在容器編排工具看來是一個部署或管理實體，容器集羣管理工具全方位爲應用集羣實現自動化，包括應用實例部署、應用更新、健康檢查、彈性伸縮、自動容錯等等。哈哈，好巧不巧，Kubernetes就提供了這些功能，這就是爲何咱們要用Kubernetes的緣由。緩存

###Kubernetes是什麼？
Kubernetes：Google 開源的容器管理系統，起源於Borg 系統。用於自動部署，擴展和管理容器化應用程序的開源系統。它將組成應用程序的容器組合成邏輯單元，以便於管理和服務發現。
安全

Kubernetes架構圖

服務器

###Kubernetes的用途

服務發現與負載均衡
自我修復
自動化上線和回滾
配置管理
存儲編排
批量執行
Service拓撲
斷點切片
自動裝箱
水平擴縮
雙協議棧

###Kubernetes的挑戰
做爲整個平臺的核心，Kubernetes的功能強大，可是就其自己架構而言，學習成本不低。

kubernetes概念太多，可能一個月也沒法入門，甚至連集羣都搭建不出來。
學習kubernetes對運維的技術能力要求比較高，和傳統的運維有必定差別，須要有修改代碼的能力。
kubernetes的誕生，把運維從傳統轉向devops,須要面臨的新技術不少。
可是當你掌握到了k8s的核心使用，就會受益不淺。

###鏡像倉庫docker-registry & harbor
倉庫，顧名思義，就是存放東西的地方，docker-registry,理所固然，就是存放docker鏡像（image）的地方了。docker的倉庫有公有倉庫和私有倉庫。共有倉庫好比hub.docker.com,gcr.io,k8s.gcr.io等，通常下載速度比較慢，尤爲k8s相關的鏡像，得魔法上網。私有倉庫通常是公司內部自行搭建，用於存放內部構建的docker鏡像，部署服務時從私有倉庫下載，速度很快。
harbor就是一個用於存儲docker鏡像的企業級Registry服務。相比較於原生的Regisrty來講，它具備不少的優點。

提供分層傳輸機制，優化網絡傳輸
提供WEB界面，優化用戶體驗
支持水平擴展集羣
良好的安全機制
Harbor提供了基於角色的訪問控制機制，並經過項目來對鏡像進行組織和訪問權限的控制

harbor架構圖

###ceph介紹
在能對kubernetes提供存儲服務的衆多服務當中，ceph的優點在於提供了多樣化的存儲方式，包括對象存儲，塊存儲，文件系統三種。ceph做爲一個統一的分佈式存儲系統，提供了高性能，高可用性，搞擴展性。對於kubernetes來講，做爲基礎服務，這些特性是必不可少的。

ceph架構圖

下面就來了解下ceph的幾大特性：

高性能
採用CRUSH算法，數據分佈均衡，並行度高。
容災域的隔離，可以實現各種負載的副本放置規則，例如跨機房、機架感知等。
可以支持上千個存儲節點的規模，支持TB到PB級的數據。
高可用性
副本數能夠靈活控制。
支持故障域分隔，數據強一致性。
多種故障場景自動進行修復自愈。
沒有單點故障，自動管理。
高可擴展性
去中心化。
擴展靈活。
隨着節點增長而線性增加。
支持三種存儲接口：塊存儲、文件存儲、對象存儲
支持自定義接口，支持多種語言驅動

固然了，ceph做爲獨立的系統，能夠部署到裸機上，也能夠部署到kubernetes集羣。
PS：若是用的公有云部署kubernetes,能夠直接使用公有云提供的存儲服務，簡單省事。

ceph介紹完，再來介紹另外一個存儲etcd

###ETCD介紹
Etcd做爲kubernetes的存儲核心，做爲保存 Kubernetes 全部集羣數據的後臺數據庫。etcd 是兼具一致性和高可用性的鍵值數據庫。

etcd架構圖

etcd有如下的特色：

簡單：安裝配置簡單，並且提供了HTTP API進行交互，使用也很簡單
安全：支持SSL證書驗證
快速：根據官方提供的benchmark數據，單實例支持每秒2k+讀操做
可靠：採用raft算法，實現分佈式系統數據的可用性和一致性

爲了保證數據的高可用，通常狀況下都使用奇數節點的集羣。

接下來，介紹kubernetes集羣的網絡插件

###Flannel介紹
Flannel: CoreOS 開源的網絡方案，爲 kubernetes 設計，功能是讓集羣中的不一樣節點主機建立的Docker容器都具備全集羣惟一的虛擬IP地址。Flannel的底層通訊協議的可選餘地有不少，好比UDP、VXlan、AWS VPC等等，不一樣協議實現下的網絡通訊效率相差較多，默認爲使用UDP協議，部署和管理簡單。
Flannel的後臺數據也存儲於ETCD中。

Flannel架構圖

如過只是搭建kubernetes集羣環境，以上組件就足夠了，下面繼續介紹的組件，主要是基於kubernetes之上的應用，主要用於構建流水線，監控集羣，日誌分析。

###drone介紹
開始以前，先介紹兩個概念：CI和CD

什麼是CI/CD

持續集成（Continous Intergration，CI）是一種軟件開發實踐，即團隊開發成員常常集成它們的工做，一般每一個成員天天至少集成一次，也就意味着天天可能會發生屢次集成。每次集成都須要經過自動化的編譯、發佈、自動化迴歸測試來驗證，從而儘快地發現集成錯誤。而這些自動化的操做則由CI軟件進行執行。

持續部署（Continous Delivery，CD）在持續集成的基礎上，將集成後的代碼部署到真實運行環境中（本文指部署到kubernetes集羣）。交付團隊 ->版本控制 ->構建和單元測試 ->自動驗收測試 -> 發佈

什麼是Drone
Drone 是一個基於Docker容器技術的可擴展的持續集成引擎，用於自動化測試、構建、發佈。每一個構建都在一個臨時的Docker容器中執行，使開發人員可以徹底控制其構建環境並保證隔離。開發者只需在項目中包含 .drone.yml文件，將代碼推送到 git 倉庫，Drone就可以自動化的進行編譯、測試、發佈。

流程如圖

###prometheus-operator
Prometheus：一個很是優秀的監控工具或者說是監控方案。它提供了數據蒐集、存儲、處理、可視化和告警一套完整的解決方案。做爲kubernetes官方推薦的監控系統，用Prometheus來監控kubernetes集羣的情況和運行在集羣上的應用運行情況。

Prometheus架構圖

那Prometheus Operator是作什麼的呢？
Operator是由CoreOS公司開發的，用來擴展 Kubernetes API，特定的應用程序控制器，它用來建立、配置和管理複雜的有狀態應用，如數據庫、緩存和監控系統。
能夠理解爲，Prometheus Operator就是用於管理部署Prometheus到kubernetes的工具，其目的是簡化和自動化對Prometheus組件的維護。

Prometheus Operator架構

###EFK介紹
EFK，全稱Elasticsearch Fluentd Kibana ，是kubernetes中比較經常使用的日誌收集方案，也是官方比較推薦的方案。
經過EFK，能夠把集羣的全部日誌收集到Elasticsearch中，而後能夠對日誌作分析。通常用於故障排查，數據分析等。。。

數據流程圖

###Dashboard介紹
kubernetes的Dashboard有不少，官方Dashboard，rancher, kuboard, octant, Lens等等，這裏只簡單介紹Lens

Lens 一個開源的管理 Kubernetes 集羣的IDE，支持 MacOS， Windows 和 Linux。經過 Lens，咱們能夠很方便地管理多個 Kubernetes 集羣。

直接上圖，本身體驗，效果更佳。

最後GIT/SVN和Ingress-nginx先不介紹，後續實戰再說

###總結
至此，容器雲平臺的全部組件都基本作了個介紹，如今從使用者的角度，簡單梳理流程：

開發人員向git(gitlab/github/gogs)提交代碼，代碼中必須包含Dockerfile和.drone.yml文件
將代碼commit到遠程倉庫
發佈應用時須要填寫服務類型、服務名稱、資源數量、實例個數等信息，肯定後觸發drone自動構建
Drone的CI流水線自動編譯代碼並打包成docker鏡像推送到Harbor鏡像倉庫
Drone的CI流水線中包括了自定義腳本，根據準備好的kubernetes的YAML模板，將其中的變量替換成用戶輸入的選項
生成應用的kubernetes YAML配置文件
更新Ingress的配置，根據新部署的應用的名稱，在ingress的配置文件中增長一條路由信息
更新DNS，向其中插入一條DNS記錄，IP地址是ingress節點的IP地址。
Drone的CI流水線中包括了自定義腳本調用kubernetes的API，部署應用。

PS：整理+排版花了好幾天，我真是太難了%#￥@@~￥！……#……太難了~~~~
下一篇，發實戰水文&……%￥#@！

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