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从单集群到多集群:Kubernetes在多云混合云环境的演进

2024-11-30 15:55

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下面的数据来自 2020 CNCF Survey 的原始数据,可以看到使用 Kubernete 的企业占比达到了 80%。

Kubernetes 的流行主要有以下几个原因:

从单 Kubernetes 集群到多 Kubernetes 集群

初露端倪

企业中的应用程序通常比较复杂,需要不同的环境来进行开发、测试和生产部署。为了避免应用程序之间的干扰和交叉,通常需要在不同的 Kubernetes 集群中分别部署和管理应用程序。

在同一个数据中心不同的环境部署独立的 Kubernetes 集群之后不同环境下的集群规模、管理方式、可靠性和安全性各有不同,从开发、测试到生产,成本的投入也逐步地提升,来保证更好的性能、更高的可靠性和安全性。

这也是多 Kubernetes 集群的一种形式(注意这里说的是 多 Kubernetes 集群)。

迅猛发展

随着对云计算接受程度不断提高、企业规模的持续增长,越来越多的企业开始考虑采用或者已经采用多云和混合云的架构。多云和混合云的驱动因素很多,总结之后分成了两类:主动因素和被动因素。

主动因素

被动因素

多云混合云策略的引入,相应地,Kubernetes 集群的数量也变得越来越多。虽然集群的数量在增加,但是本质与单集群无异:每个 Kubernetes 集群有自己的控制平面(api-server、控制器)和一组工作节点,可以独立进行应用程序的部署和管理(这就是为何前面称之为多 Kubernetes 集群)。在“多集群”环境下,每个集群是独立的,当需要管理的时候,采用的是“一个一个管理”的方式。

挑战多多

多 Kubernetes 集群可以在不同的云平台、不同的数据中心、不同的网络环境和不同的物理基础设施中部署,以满足不同的应用程序和业务需求。但随着集群数量的增加,也面临着诸多挑战:

从多 Kubernetes 集群到 Kubernetes 多集群

为了应对上面的种种挑战,出现了另一个概念 Kubernetes 多集群。Kubernetes 多集群和多 Kubernetes 集群是两个不同的概念,为了便于区分我们也可以将其称为 Kubernetes 联邦。

Kubernetes 联邦是将多个 Kubernetes 集群连接在一起,以便协同工作和实现跨集群资源和应用的统一管理、跨地域和跨云的故障切换、根据实际需求动态分配资源降低成本、提升业务的灵活性和扩展性。

虽然对于如何连接多个 Kubernetes 集群没有官方的解决方案,但是得益于强大的社区和生态,已有不少开源和商业化的解决方案。

集群管理复杂性

使用集中式的多集群管理平台,在一个统一的界面中管理多云混合云中的 Kubernetes 集群,提供集群创建、配置、监控和故障排查的功能,使集群管理变得更加简单和高效,同时提高集群的可靠性和可用性。

在工具方面有 KubeSphere、Rancher 以及众多公有云的方案 Google Anthos、Azure Arc、Red Hat Advanced Cluster Management(ACM)、AliCloud ACK 等等。

应用管理

使用自动化的多集群应用编排和管理平台,解决多集群、多云环境下应用程序的快速部署、扩展和管理问题,保证应用程序的可靠性。

除了前面提到多集群管理平台提供了应用管理能力以外,还有如 Kubernetes Federation(前者 22 年 8 月已存档)、Karama 等开源多集群应用管理平台。

跨集群网络和服务通信

降低多集群环境中的网络复杂性。使用服务网格技术,管理跨多个集群的服务流量、安全性和可观测性,实现跨集群的服务发现和通信;或者采用跨集群的网络解决方案实现网络互通。

服务网格技术有 Istio、Linkerd、Flomesh 等,网络解决方案有 Submariner。

总结

在多云、混合云成为趋势的当下,Kubernetes 多集群也不断地被提及并逐渐成为重要的解决方案。Kubernetes 多集群的讨论已不再局限于集群和应用的管理,还引入了跨集群的服务通信。

多集群可以为企业提供更灵活、更可靠的应用部署和管理能力,使企业能够更好地利用混合多云环境中的资源,降低运营成本,提高应用的可靠性。除此以外,还可以助力企业更快速地进行应用迁移。

来源:云原生指北内容投诉

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