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容器服务 CKE
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1 产品介绍

1.1 什么是容器服务?

Kubernetes是主流的开源容器编排引擎。为了让用户可以方便地在云上使用Kubernetes管理容器应用,中国电子云推出了基于原生Kubernetes的容器服务(CECloud Kubernetes Engine,简称CKE),容器服务提供高度可扩展、高性能容器应用管理服务,支持企业级Kubernetes容器化应用的生命周期管理。借助容器服务,您可以在中国电子云上轻松部署、管理和扩展容器化应用程序。

1.2 产品优势

容器服务是基于业界主流的Docker和Kubernetes开源技术构建的容器服务,提供众多契合企业大规模容器集群场景的功能,在系统可靠性、高性能、开源社区兼容性等多个方面具有优势,满足企业在构建容器云方面的各种需求。

简单易用

•通过Web界面一键新建Kubernetes集群,支持管理虚拟机节点。

•一站式自动化部署和运维容器应用,整个生命周期都在容器服务内一站式完成。

•通过Web界面轻松实现集群节点和工作负载的扩容和缩容,自由组合策略以应对多变的突发浪涌。

•通过Web界面一键完成Kubernetes集群的升级。

高性能

基于中国电子云在计算、网络、存储等方面的行业技术积累,提供高性能容器服务,支撑业务的高并发、大规模场景。

安全可靠

•高可靠:集群控制面支持3 Master HA高可用,当其中某个或者两个控制节点故障时,集群依然可用,从而保障业务高可用。

•高安全:私有集群,Worker节点完全由用户掌控,并深度整合中国电子云账号和Kubernetes RBAC能力,支持用户为子用户设置不同的RBAC权限。

开放兼容

•容器服务在Docker技术的基础上,为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能,提高了大规模容器集群管理的便捷性。

•容器服务基于业界主流的Kubernetes实现,兼容Kubernetes/Docker社区原生版本,与社区的新版本保持紧密同步,兼容Kubernetes API和Kubectl。

1.3 关联服务

容器服务在原生Kubernetes的基础上,加入或增强了资源管理、容器编排、应用管理、服务治理、租户管理、容器运维管理等功能,并可在提供的图形化控制台上进行方便的功能操作。

1.4 应用场景

1.4.1 基础设施与容器应用管理应用场景

CKE集群支持管理x86资源池和ARM资源池,能方便的新建Kubernetes集群、部署您的容器化应用,以及方便的管理和维护。

价值

通过容器化改造,使应用部署资源成本降低,提升应用的部署效率和升级效率,可以实现升级时业务不中断以及统一的自动化运维。

优势

•多种类型的容器部署:支持部署无状态工作负载、有状态工作负载、守护进程集、普通任务、定时任务等。

•应用升级:支持替换升级、滚动升级(按比例、实例个数进行滚动升级)、支持升级回滚。

•弹性伸缩:支持节点和工作负载的弹性伸缩。

1.4.2 秒级弹性伸缩应用场景

•电商客户遇到促销、限时秒杀等活动期间,访问量激增,需及时、自动扩展云计算资源。

•视频直播客户业务负载变化难以预测,需要根据CPU/内存使用率进行实时扩缩容。

•游戏客户每天中午12:00及晚上18:00-23:00间需求增长,需要定时扩容。

价值

容器服务可根据用户的业务需求预设策略自动调整计算资源,使云服务器或容器数量自动随业务负载增长而增加,随业务负载降低而减少,保证业务平稳健康运行,节省成本。

优势

•自由灵活:支持多种策略配置,业务流量达到扩容指标,秒级触发容器扩容操作。

•高可用:自动检测伸缩组中实例运行状况,启用新实例替换不健康实例,保证业务健康可用。

1.4.3 微服务运行与治理应用场景

伴随着互联网技术的不断发展,各大企业的系统越来越复杂,传统的系统架构越来越不能满足业务的需求,取而代之的是微服务架构。微服务是将复杂的应用切分为若干服务,每个服务均可以独立开发、部署和伸缩,微服务和容器组合使用,可进一步简化微服务的交付,提升应用的可靠性和可伸缩性。

随着微服务的大量应用,其构成的分布式应用架构在运维、调试和安全管理等维度变得更加复杂,在管理微服务时,往往需要在业务代码中添加微服务治理相关的代码,导致开发人员不能专注于业务开发,还需要考虑微服务治理的解决方案,并且将解决方案融合到其业务系统中。

价值

容器服务深度集成微服务架构和应用服务网格,提供开箱即用的应用服务网格流量治理能力,用户无需修改代码,即可实现灰度发布、流量治理和流量监控能力。

优势

•开箱即用:与容器服务无缝对接,一键开启后即可提供非侵入的智能流量治理解决方案。

•策略化智能路由:无需修改代码,即可实现HTTP、TCP等服务连接策略和安全策略。

•流量治理可视化:基于无侵入的监控数据采集,深度整合中国电子云CAM能力,提供实时流量拓扑、调用链等服务性能监控和运行诊断,构建全景的服务运行视图,可实时、一站式观测服务流量健康和性能状态。

1.4.4 DevOps持续交付应用场景

当前IT行业发展日益快速,面对海量需求必须具备快速集成的能力。经过快速持续集成,才能保证不间断地补全用户体验,提升服务质量,为业务创新提供源源不断的动力。大量交付实践表明,不仅传统企业,甚至互联网企业都可能在持续集成方面存在研发效率低、工具落后、发布频率低等方面的问题,需要通过持续交付提升效率,降低发布可能的风险。

价值

容器服务搭配容器镜像服务提供DevOps持续交付能力,能够基于代码源自动完成代码编译、镜像构建、灰度发布、容器化部署,实现一站式容器化交付流程,并可对接已有CI/CD,完成传统应用的容器化改造和部署。

优势

•高效流程管理:更优的流程交互设计,让CI/CD管理更高效。

•灵活的集成方式:提供丰富的接口便于与企业已有CI/CD系统进行集成,灵活适配企业的个性化诉求。

•高性能:全容器化架构设计,任务调度更灵活,执行效率更高。

1.5 使用限制

使用容器服务CKE产品前,需要注意以下一些使用限制。

•在新建CKE集群以后,暂不支持以下项:

变更集群的VPC。

变更容器网络插件。

变更存储插件。

在不同命名空间下迁移应用。

•CKE集群中ECS实例的限制如下:

由于ECS等底层依赖产品配额及库存限制,新建、扩容集群,或者自动弹性扩容集群时,可能只有部分节点新建成功。

ECS规格要求:ECS镜像必须选择虚拟机CKE定制镜像,且系统盘需大于等于200GB。

•访问集群管控组件的流量限制如下:

当您通过API或者命令行访问集群管控组件(API Server)时,由于访问带宽的限制,如果您一次性读取大量的集群事件,有可能触发限流从而导致读取失败。

1.6 基本概念

容器服务提供Kubernetes原生API,支持使用kubectl,且提供图形化控制台,让您能够拥有完整的端到端使用体验,使用容器服务前,建议您先了解相关的基本概念。

集群(Cluster)

集群指容器运行所需要的云资源组合,关联了若干云服务器节点、负载均衡等云资源。您可以理解为集群是“同一个子网中一个或多个云服务器(又称节点)”,通过相关技术组合而成的计算机群体,为容器运行提供了计算资源池。

节点(Node)

每一个节点对应一台服务器(可以是虚拟机实例或者物理服务器),容器应用运行在节点上。节点上运行着Agent代理程序(Kubelet),用于管理节点上运行的容器实例。集群中的节点数量可以伸缩。

节点池(NodePool)

节点池是集群中具有相同配置的一组节点,一个节点池包含一个节点或多个节点。

虚拟私有云(VPC)

虚拟私有云是通过逻辑方式进行网络隔离,提供安全、隔离的网络环境。您可以在VPC中定义与传统网络无差别的虚拟网络,同时提供弹性IP、安全组等高级网络服务。

安全组

安全组是一个逻辑上的分组,为同一个VPC内具有相同安全保护需求并相互信任的弹性云服务器提供访问策略。安全组新建后,用户可以在安全组中定义各种访问规则,当弹性云服务器加入该安全组后,即受到这些访问规则的保护。

实例(Pod)

实例是Kubernetes部署应用或服务的最小的基本单位。一个Pod封装多个应用容器(也可以只有一个容器),配合存储资源、独立的网络IP等,构建所需的应用运行环境。

容器(Container)

一个通过Docker或Containerd镜像新建的运行实例,一个节点可运行多个容器。容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的命名空间。

工作负载

工作负载是在Kubernetes上运行的应用程序。无论您的工作负载是单个组件还是协同工作的多个组件,您都可以在Kubernetes上的一组Pod中运行它。在Kubernetes中,工作负载是对一组Pod的抽象模型,用于描述业务的运行载体,包括Deployment、Statefulset、Daemonset、Job、CronJob等多种类型。

•无状态工作负载

即Kubernetes中的“Deployment”,无状态工作负载支持弹性伸缩与滚动升级,适用于实例完全独立、功能相同的场景,如:nginx、wordpress等。

•有状态工作负载

即Kubernetes中的“StatefulSet”,有状态工作负载支持实例有序部署和删除,支持持久化存储,适用于实例间存在互访的场景,如ETCD、数据库服务等。

•守护进程集

即Kubernetes中的“DaemonSet”,守护进程集,确保全部或某些节点都运行一个Pod实例,支持实例动态添加到新节点,适用于实例在每个节点上都需要运行的场景,如ceph、fluentd、Prometheus Node Exporter等。

•普通任务

即Kubernetes中的“Job”,普通任务是一次性运行的短任务,部署完成后即可执行。使用场景为在新建工作负载前,执行普通任务,将镜像上传至镜像仓库。

•定时任务

即Kubernetes中的“CronJob”,定时任务是按照指定时间周期运行的短任务。使用场景为在某个固定时间点,为所有运行中的节点做时间同步。

镜像(Image)

镜像是一个模板,是容器应用打包的标准格式,用于新建Docker容器。或者说,Docker镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

服务(Service)

服务是将运行在一组Pods上的应用程序公开为网络服务的抽象方法。使用Kubernetes,您无需修改应用程序即可使用服务发现机制。Kubernetes为Pods提供自己的IP地址和一组Pod的单个DNS名称,并且可以在它们之间进行负载平衡。

Kubernetes允许指定一个需要的类型的Service,类型的取值以及行为如下:

•ClusterIP

集群内访问。通过集群的内部IP暴露服务,服务只能够在集群内部可以访问,这也是默认的ServiceType。

•NodePort

节点访问。通过每个Node上的IP和静态端口(NodePort)暴露服务。NodePort服务会路由到ClusterIP服务,这个ClusterIP服务会自动新建。通过请求<NodeIP>:<NodePort>,可以从集群的外部访问一个NodePort服务。

•LoadBalancer

负载均衡。使用云提供商的负载均衡器,可以向外部暴露服务。外部的负载均衡器可以路由到NodePort服务和ClusterIP服务。

七层负载均衡(Ingress)

Ingress是Kubernetes集群中一种独立的资源,制定了集群外部访问流量的转发规则。用户可根据域名和路径对转发规则进行自定义,完成对访问流量的细粒度划分。

Ingress主要由Ingress资源和Ingress Controller组成:

•Ingress资源

一组基于域名或URL把请求转发到指定Service实例的访问规则,是Kubernetes的一种资源对象,通过接口服务实现增、删、改、查的操作。

•Ingress Controller

请求转发的执行器,用以实时监控资源对象Ingress、Service、End-point、Secret(主要是TLS证书和Key)、Node、ConfigMap的变化,解析Ingress定义的规则并负责将请求转发到相应的后端Service。

Ingress Controller在不同厂商之间的实现方式不同,根据负载均衡器种类的不同,可以将其分成ELB型和Nginx型。CKE支持上述两种Ingress Controller类型。

网络策略(NetworkPolicy)

网络策略提供了基于策略的网络控制,用于隔离应用并减少攻击面。它使用标签选择器模拟传统的分段网络,并通过策略控制它们之间的流量以及来自外部的流量。

配置项(Configmap)

配置项用于保存配置数据的键值对,可以用来保存单个属性,也可以用来保存配置文件。ConfigMap跟Secret很类似,但它可以更方便地处理不包含敏感信息的字符串。

密钥(Secret)

密钥解决了密码、Token和密钥等敏感数据的配置问题,而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者Pod Spec中。Secret可以以Volume或者环境变量的方式使用。

标签(Label)

标签其实就一对Key/Value,被关联到对象上,比如Pod。标签的使用我们倾向于能够标示对象的特殊特点,并且对用户而言是有意义的,但是标签对内核系统是没有直接意义的。

选择器(LabelSelector)

选择器是Kubernetes核心的分组机制,通过Label Selector客户端/用户能够识别一组有共同特征或属性的资源对象。

注解(Annotation)

注解与标签类似,也使用Key/Value键值对的形式进行定义。Label具有严格的命名规则,它定义的是Kubernetes对象的元数据(Metadata),并且用于Label Selector,Annotation则是用户任意定义的“附加”信息,以便于外部工具进行查找。

存储卷(PersistentVolume)

存储卷是集群之中的一块网络存储。跟Node一样,也是集群的资源。

存储声明(PersistentVolumeClaim)

存储声明是对存储卷的请求。PVC跟Pod类似,Pod消费Node资源,而PVC消费PV资源,Pod能够请求CPU和内存资源,而PVC请求特定大小和访问模式的数据卷。

弹性伸缩(Horizontal Pod Autoscaling)

弹性伸缩是Kubernetes中实现Pod水平自动伸缩的功能。Kubernetes集群可以通过Replication Controller的Scale机制完成服务的扩容或缩容,实现具有伸缩性的服务。

亲和性与反亲和性

在应用没有容器化之前,原先一个虚机上会装多个组件,进程间会有通信。但在做容器化拆分的时候,往往直接按进程拆分容器,比如业务进程一个容器,监控日志处理或者本地数据放在另一个容器,并且有独立的生命周期。这时如果他们分布在网络中两个较远的点,请求经过多次转发,性能会很差。

•亲和性

可以实现就近部署,增强网络能力实现通信上的就近路由,减少网络的损耗。如应用A与应用B频繁交互,则有必要利用亲和性让两个应用尽可能地靠近,甚至在一个节点上,以减少因网络通信而带来的性能损耗。

•反亲和性

主要是出于高可靠性考虑,尽量分散实例,某个节点故障的时候,对应用的影响只是N分之一或者只是一个实例。例如,当应用采用多副本部署时,则有必要采用反亲和性让各个应用实例打散分布在各个节点上,以提高HA。

节点亲和性(NodeAffinity)

通过选择标签的方式,可以限制Pod被调度到特定的节点上。

节点反亲和性(NodeAntiAffinity)

通过选择标签的方式,可以限制Pod不被调度到特定的节点上。

工作负载亲和性(PodAffinity)

指定工作负载部署在相同节点。可根据业务需求进行工作负载的就近部署,容器间通信就近路由,减少网络消耗。

工作负载反亲和性(PodAntiAffinity)

指定工作负载部署在不同节点。同个工作负载的多个实例反亲和部署,减少宕机影响,互相干扰的应用反亲和部署,避免干扰。

资源配额(Resource Quota)

资源配额是用来限制用户资源用量的一种机制。

资源限制(Limit Range)

默认情况下,K8S中所有容器都没有任何CPU和内存限制。LimitRange(简称limits)用来给Namespace增加一个资源限制,包括最小、最大和默认资源。在Pod新建时,强制执行使用limits的参数分配资源。

环境变量

环境变量是指容器运行环境中设定的一个变量。环境变量可以在工作负载部署后修改,为工作负载提供了极大的灵活性。

服务网格(Istio)

服务网格是一个提供连接、保护、控制以及观测功能的开放平台。

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