1.容器技术的背景与价值

         容器作为标准化软件单元，它将应用及其所有依赖项打包，使应用不再受环境限制，在不同计算环境间快速、可靠地运行。容器部署模式与其他模式的比较如下图1所示。

图1 传统、虚拟化、容器部署模式比较

        Docker容器基于操作系统虚拟化技术，共享操作系统内核、轻量、没有资源损耗、秒级启动，极大提升了系统的应用部署密度和弹性。 更重要的是，Docker提出了创新的应用打包规范——Docker镜像，解耦了应用与运行环境，使应用可以在不同计算环境一致、可靠地运行。

        随后开源的Kubernetes，凭借优秀的开放性、可扩展性以及活跃开发者社区，在容器编排之战中脱颖而出，成为分布式资源调度和自动化运维的事实标准。Kubernetes屏蔽了IaaS层基础架构的差异并凭借优良的可移植性，帮助应用一致地运行在包括数据中心、云、边缘计算在内的不同环境。企业可以通过Kubernetes，结合自身业务特征来设计自身云架构，从而更好地支持多云/混合云，免去被厂商锁定的顾虑。

2.容器编排

        Kubernetes已经成为容器编排的事实标准，被广泛用于自动部署，扩展和管理容器化应用。Kubernetes提供了分布式应用管理的核心能力。包括资源调度、应用部署与管理、自动修复、服务发现与负载均衡、弹性伸缩、声明式API、可扩展性架构、可移植性等。

        资源调度：根据应用请求的资源量CPU、Memory，或者GPU等设备资源，在集群中选择合适的节点来运行应用。

        应用部署与管理：支持应用的自动发布与应用的回滚，以及与应用相关的配置的管理；也可以自动化存储卷的编排，让存储卷与容器应用的生命周期相关联。

        自动修复：Kubernetes能监测这个集群中所有的宿主机，当宿主机或者OS出现故障，节点健康检查会自动进行应用迁移；K8s也支持应用的自愈，极大简化了运维管理的复杂性。

        服务发现与负载均衡：通过Service资源出现各种应用服务，结合DNS和多种负载均衡机制，支持容器化应用之间的相互通信。

        弹性伸缩：K8s可以监测业务上所承担的负载，如果这个业务本身的CPU利用率过高，或者响应时间过长，它可以对这个业务进行自动扩容。

        Kubernetes的控制平面包含四个主要的组件：APIServer、Controller、Scheduler以及etcd。

        声明式API：开发者可以关注于应用自身，而非系统执行细节。比如Deployment（无状态应用）、StatefulSet（有状态应用）、Job（任务类应用）等不同资源类型，提供了对不同类型工作负载的抽象；对Kubernetes实现而言，基于声明式API的“level-triggered"实现比”edge-triggered"方式可以提供更加健壮的分布式系统实现。

        可扩展性架构：所有K8s组件都是基于一致的、开放的API实现和交互；三方开发者也可通过CRD（Custom Resource Definition）/Operator等方法提供领域相关的扩展实现，极大提升了K8s的能力。

        可移植性：K8s通过一系列抽象如Load Balance Service（负载均衡服务）、CNI（容器网络接口）、CSI（容器存储接口），帮助业务应用可以屏蔽底层基础设施的实现差异，实现容器灵活迁移的设计目标。