這篇文章主要講解了“有哪些構(gòu)建Kubernetes集群”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“有哪些構(gòu)建Kubernetes集群”吧！

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集群分析

在不同的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境中，你通常會開發(fā)和運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序。此外，通常在不同的環(huán)境中運(yùn)行這些應(yīng)用程序的多個(gè)實(shí)例，比如你可能用開發(fā)環(huán)境，測試環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境。

于是，這將導(dǎo)致應(yīng)用程序和環(huán)境組成不同的交集。在下面的示例中，有3個(gè)應(yīng)用程序和3個(gè)環(huán)境，產(chǎn)生了9個(gè)應(yīng)用程序的實(shí)例。每個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗际且粋€(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的獨(dú)立部署單元。

請注意，一個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗赡苡啥鄠€(gè)組件組成，如前端，后端，數(shù)據(jù)庫等。在微服務(wù)應(yīng)用程序中，一個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗龑⒂伤形⒎?wù)組件構(gòu)成。

作為Kubernetes的用戶，一些問題會引發(fā)你的思考。是否應(yīng)該在單個(gè)群集上運(yùn)行所有應(yīng)用程序?qū)嵗?還是應(yīng)該為每個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗加幸粋€(gè)單獨(dú)的集群?還是應(yīng)該結(jié)合使用呢?

下面是一些你可以選擇選項(xiàng)：

• 一個(gè)大型共享集群

• 許多小型一次性集群

• 每個(gè)應(yīng)用程序的集群

• 每個(gè)環(huán)境的集群

前兩種方法是從幾個(gè)大型集群到多個(gè)小型集群的規(guī)模極限，如下圖所示：

通常，如果集群包含更大的節(jié)點(diǎn)和Pod之和，則可以將其定義為“更大”。例如，具有10個(gè)節(jié)點(diǎn)和100個(gè)Pods的集群大于包含1個(gè)節(jié)點(diǎn)和10個(gè)Pods的集群。

一個(gè)大型共享集群

第一種選擇是在同一集群中運(yùn)行所有工作負(fù)載。通過這種方法，可以像通用基礎(chǔ)架構(gòu)平臺一樣使用這個(gè)集群。無論需要運(yùn)行什么，都可以將其部署到現(xiàn)有的Kubernetes集群中。

Kubernetes提供了命名空間，以在邏輯上將集群的各個(gè)部分彼此分開，在上述情況下，可以為每個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗褂脝为?dú)的命名空間。

優(yōu)點(diǎn)：有效利用資源

如果只有一個(gè)Kubernetes集群，則只需擁有運(yùn)行和管理Kubernetes集群所需的所有資源的一個(gè)副本。

例如，這包括主節(jié)點(diǎn)，一個(gè)Kubernetes集群通常有3個(gè)主節(jié)點(diǎn)，如果只有一個(gè)集群，則總共只需要3個(gè)主節(jié)點(diǎn)(如果有10個(gè)Kubernetes集群，則只有30個(gè)主節(jié)點(diǎn))。

但這還包括其他集群范圍的服務(wù)，例如負(fù)載均衡，入口控制器，身份驗(yàn)證，日志記錄和監(jiān)控。

如果只有一個(gè)集群，則可以為所有工作負(fù)載重用這些服務(wù)，并且不必為多個(gè)集群擁有多個(gè)服務(wù)副本。

優(yōu)點(diǎn)：低成本

較少的集群通常成本更低，因?yàn)榧簲?shù)量多，資源開銷越多。對于主節(jié)點(diǎn)而言尤其如此，這可能會花費(fèi)大量的費(fèi)用，無論是在本地還是在云中。

一些托管的Kubernetes服務(wù)免費(fèi)提供了Kubernetes控制平臺，如谷歌GKE或Azure的AKS，所以在這種情況下，成本效益不是問題。

但是，還有托管的Kubernetes服務(wù)，它們?yōu)檫\(yùn)行Kubernetes集群收取固定的費(fèi)用，例如AWS的EKS。

優(yōu)點(diǎn)：高效管理

管理單個(gè)集群比管理多個(gè)集群容易。這可能包括以下任務(wù)：升級Kubernetes版本，設(shè)置CI/CD管道，安裝CNI插件，設(shè)置用戶認(rèn)證系統(tǒng)，安裝準(zhǔn)入控制器。

如果只有一個(gè)集群，則只需完成一次。如果有許多集群，那么需要多次應(yīng)用所有內(nèi)容，這可能需要開發(fā)一些自動化的流程和工具，才能始終如一地做到這一點(diǎn)。

缺點(diǎn)：單點(diǎn)故障

如果只有一個(gè)集群并且集群發(fā)生故障，那么所有工作負(fù)載都將出問題。還有許多操作可能會導(dǎo)致故障，比如Kubernetes升級，集群范圍內(nèi)的組件(例如CNI插件)無法正常工作，對集群組件進(jìn)行了錯(cuò)誤的配置，基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)生故障。所以，如果只有一個(gè)共享集群，則可能會對所有工作負(fù)載造成影響。

缺點(diǎn)：沒有硬安全隔離

如果多個(gè)應(yīng)用程序在同一個(gè)Kubernetes集群中運(yùn)行，所以這些應(yīng)用程序在集群的節(jié)點(diǎn)上共享硬件，網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)。具體而言，在同一節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的兩個(gè)不同應(yīng)用程序的兩個(gè)容器在技術(shù)上是在相同硬件和操作系統(tǒng)內(nèi)核上運(yùn)行的兩個(gè)進(jìn)程。

Linux容器提供某種形式的隔離，但是這種隔離不如虛擬機(jī)提供的隔離強(qiáng)。在后臺，容器中的進(jìn)程仍然只是在主機(jī)操作系統(tǒng)上運(yùn)行的進(jìn)程。從安全角度來看，這可能是一個(gè)問題。從理論上講，它允許無關(guān)的應(yīng)用程序產(chǎn)生意外的交互。

此外，所有在Kubernetes集群共享某些集群范圍的服務(wù)，如工作負(fù)載DNS，這使得應(yīng)用可發(fā)現(xiàn)集群中的其他應(yīng)用程序的服務(wù)。

所以，這些問題可能是否會出現(xiàn)問題，具體取決于應(yīng)用程序的安全要求。

Kubernetes提供了各種防止安全漏洞的方法，例如PodSecurityPolicies和NetworkPolicies，但是，它需要經(jīng)驗(yàn)來以完全正確的方式來調(diào)整這些工具，并且它們也不能防止所有的安全漏洞。

而且，Kubernetes是為共享而設(shè)計(jì)的，而不是為了隔離和安全而設(shè)計(jì)的。

缺點(diǎn)：多租戶資源侵占

Kubernetes集群中有許多共享資源，不同的應(yīng)用程序可以通過多種方式侵占資源。比如，一個(gè)應(yīng)用程序可能會占據(jù)某個(gè)共享資源(例如CPU或內(nèi)存)，從而使同一節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的其他應(yīng)用程序無法運(yùn)行。

Kubernetes提供了多種方法來控制這種行為，例如資源請求和限制，ResourceQuotas和LimitRanges。但是，以完全正確的方式調(diào)整這些工具并不是一件容易的事，它們也無法防止所有不必要的副作用。

缺點(diǎn)：用戶權(quán)限復(fù)雜

如果只有一個(gè)集群，則企業(yè)中的許多人必須有權(quán)訪問集群。用戶使用系統(tǒng)的機(jī)會越多，破壞的風(fēng)險(xiǎn)就越高。在集群中，你可以控制哪些人可以使用基于角色的訪問控制(RBAC)進(jìn)行操作。但是，這仍然不能防止用戶破壞其授權(quán)范圍內(nèi)的某些行為。

缺點(diǎn)：集群不能無限大

如果將單個(gè)群集用于所有工作負(fù)載，則集群可能會很大(就節(jié)點(diǎn)和Pods而言)。但是，Kubernetes集群不能無限增長。

對于集群的大小，存在一些理論上限，Kubernetes大約在5000個(gè)節(jié)點(diǎn)，150000個(gè)Pods和300000個(gè)容器的定義。但是，實(shí)際上，使用較小的集群大小(例如500個(gè)節(jié)點(diǎn))可能已經(jīng)出現(xiàn)了挑戰(zhàn)。

原因是較大的集群對Kubernetes控制平面施加了更高的壓力，這需要仔細(xì)計(jì)劃來保持集群的功能和效率。

許多小型一次性集群

使用這種方法，可以為每個(gè)部署單元使用單獨(dú)的Kubernetes集群(本文中，部署單元是一個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗鐔蝹€(gè)應(yīng)用程序的開發(fā)版本)，通過這種策略，Kubernetes專用于各個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗?/p>

優(yōu)點(diǎn)：故障半徑減小

如果集群發(fā)生故障，則損害僅限于這個(gè)集群上運(yùn)行的工作負(fù)載，而其他所有工作負(fù)載均不受影響。

優(yōu)點(diǎn)：隔離

在各個(gè)集群中運(yùn)行的工作負(fù)載不會共享任何資源，例如CPU，內(nèi)存，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)或其他服務(wù)。

這樣可以在不相關(guān)的應(yīng)用程序之間提供強(qiáng)大的隔離，這對于這些應(yīng)用程序的安全性是一大優(yōu)勢。

優(yōu)點(diǎn)：很少的用戶

如果每個(gè)集群僅運(yùn)行一組工作負(fù)載，則需要訪問該集群的人數(shù)將減少。訪問集群的人越少，發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)越低。

缺點(diǎn)：資源利用效率低

如前所述，每個(gè)Kubernetes集群都需要一組管理資源，例如主節(jié)點(diǎn)，控制平面組件，監(jiān)控和日志記錄解決方案。如果有許多小型集群，則必須為這些管理功能犧牲更高的總資源。

缺點(diǎn)：成本高

資源使用效率低下會自動導(dǎo)致更高的成本。如果必須運(yùn)行30個(gè)主節(jié)點(diǎn)而不是3個(gè)主節(jié)點(diǎn)才能獲得相同的計(jì)算能力，那么成本高是必然的。

缺點(diǎn)：綜合管理

管理許多Kubernetes集群比管理單個(gè)Kubernetes集群更為復(fù)雜。比如需要為每個(gè)集群設(shè)置身份驗(yàn)證和授權(quán)，如果要升級Kubernetes版本，則也需要執(zhí)行多次。你可能需要開發(fā)一些自動化工具。

每個(gè)應(yīng)用程序的集群

使用這種方法，可以為特定應(yīng)用程序的所有實(shí)例創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的集群?？梢詫⑵湟暈槊總€(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)集群的范圍，因?yàn)橥ǔＲ粋€(gè)團(tuán)隊(duì)會開發(fā)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序。

優(yōu)點(diǎn)：可以為應(yīng)用程序定制集群

如果應(yīng)用程序有特定要求，則可以將這些要求安裝在集群中，而不會影響任何其他集群。這樣的要求可能包括工作節(jié)點(diǎn)，某個(gè)CNI插件，服務(wù)網(wǎng)格或任何其他服務(wù)。每個(gè)群集都可以完全配備相應(yīng)應(yīng)用程序所需的配置。

缺點(diǎn)：同一集群中的不同環(huán)境

這種方法的缺點(diǎn)是來自不同環(huán)境的應(yīng)用程序?qū)嵗谕蝗杭羞\(yùn)行。例如，應(yīng)用程序的生產(chǎn)版本與開發(fā)版本在同一集群中運(yùn)行，這也意味著開發(fā)人員在與應(yīng)用程序的生產(chǎn)版本相同的集群中工作。所以，如果一個(gè)開發(fā)人員或開發(fā)版本創(chuàng)建集群中的一些損壞，生產(chǎn)版本可能也受到影響。

每個(gè)環(huán)境的集群

使用這種方法，可以為每個(gè)環(huán)境創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的集群。例如，可以擁有一個(gè)開發(fā)，測試和生產(chǎn)集群，在其中運(yùn)行特定環(huán)境的所有應(yīng)用程序?qū)嵗?/p>

優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品環(huán)境的隔離

通常，這種將所有環(huán)境相互隔離，但是實(shí)際上，這對于產(chǎn)品環(huán)境尤其重要?，F(xiàn)在，應(yīng)用的生產(chǎn)版本不受任何其他集群和應(yīng)用環(huán)境中發(fā)生的任何事情的影響。

因此，如果某些配置錯(cuò)誤在開發(fā)集群中造成破壞，則應(yīng)用程序的生產(chǎn)版本將繼續(xù)運(yùn)行。

優(yōu)點(diǎn)：可以針對環(huán)境定制集群

可以針對每個(gè)集群的環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，比如，在開發(fā)集群中安裝開發(fā)和調(diào)試工具;在測試集群中安裝測試框架和工具;對產(chǎn)品集群使用更強(qiáng)大的硬件和網(wǎng)絡(luò)連接;可以提高應(yīng)用程序的開發(fā)和運(yùn)行效率。

優(yōu)點(diǎn)：鎖定對生產(chǎn)集群的訪問

沒有人需要在生產(chǎn)集群上進(jìn)行開發(fā)工作，因此可以限制對其的訪問。甚至可以根本不向任何人授予對生產(chǎn)集群的訪問權(quán)限，可以通過自動CI/CD工具對該集群進(jìn)行部署。這將極大地減少生產(chǎn)集群中人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

缺點(diǎn)：應(yīng)用之間缺乏隔離

主要缺點(diǎn)是應(yīng)用之間缺少硬件和資源隔離。不相關(guān)的應(yīng)用程序共享集群資源，例如操作系統(tǒng)內(nèi)核，CPU，內(nèi)存和其他一些服務(wù)。這可能有潛在的安全問題。

缺點(diǎn)：應(yīng)用要求未本地化

如果應(yīng)用程序有特殊要求，則所有集群中都必須滿足這些要求。如一個(gè)應(yīng)用程序需要一個(gè)GPU，則每個(gè)集群必須至少有一個(gè)GPU工作節(jié)點(diǎn)，即使它僅由一個(gè)應(yīng)用程序使用。這可能會導(dǎo)致成本增加和資源使用效率低。

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