在現代企業數位轉型的浪潮中，應用程式的規模和複雜度都在不斷攀升。隨著微服務 (Microservice) 架構的普及，企業面臨著如何有效管理和協調數以百計、甚至數以千計容器化應用的挑戰。在這個背景下，Kubernetes (通常簡稱為 K8s) 應運而生，它作為一個強大的容器 (container) 編排平台，徹底改變了我們管理雲端原生應用的方式。就像一個精密的指揮家，K8s 能夠自信地掌控著由眾多容器組成的合奏，確保每個應用都能在最適合的時間、以最佳的狀態展現它的角色。從新創公司到組織集團，越來越多的企業正在擁抱這項技術，因為它不僅提供了卓越的可擴展性和可靠性，更為企業在雲原生時代的競爭中贏得關鍵優勢。
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快速認識 K8S 以及它的關鍵元件
Kubernetes（K8s）是一個開源的容器編排平台 ，由 Google 基於其內部使用多年的 Borg 系統經驗開發而來。它就像是一個智能的容器管理系統，能夠自動化地進行容器的部署、擴展和管理。想像一下，如果容器是積木，那麼 K8S 就是一個能夠自動搭建、調整和維護這些積木的智能系統。
在現代的雲端環境中，一個大型應用可能由數十甚至數百個容器組成，手動管理這些容器將是一項極具挑戰的工作。K8s 正是為了解決這個問題而生，它能夠確保這些容器按照預期運行，並在需要時自動進行擴展或故障恢復。
K8s 四關鍵元件
1. Control Plane (Master Node)：整個 K8S 叢集的大腦
- API Server： API 操作的統一入口
- etcd：分散式 key value 儲存，儲存叢集所有重要資訊
- Scheduler：負責 Pod 的調度，決定容器要在哪個節點上運行
- Controller Manager：維護叢集的狀態，處理節點故障等情況
2. Worker Node：實際運行容器的工作節點
- Kubelet：確保容器在 Pod 中運行
- Container Runtime：容器執行階段
- Kube-proxy：管理節點網路規則，實現服務發現和負載均衡
3. Pod：K8S 中最小的部署單位
- 可包含一個或多個容器
- 共享網路命名空間和儲存資源
- 總是運行在同一個節點上
4. Service：為一組 Pod 提供穩定的存取端點
- 提供負載均衡功能
- 確保即使 Pod 位置變化，服務依然可用
- 支援內部和外部存取
這樣的架構設計使得 K8s 能夠靈活地應對各種場景需求，無論是處理高併發、滾動更新還是故障轉移，都能夠系統性、有條理地處理。
為什麼要使用 K8S，他的關鍵優勢是什麼？
一、傳統部署 vs 容器化部署 vs K8s 部署
隨著應用程式架構逐漸走向低耦合或是微服務，單純使用容器化技術已經無法完全滿足企業的需求。讓我們來看看在不同部署模式下的挑戰：
傳統部署時代，應用程式直接運行在實體主機上，導致資源分配不均、應用程式之間相互干擾，以及難以進行環境隔離等問題。雖然容器化技術解決了這些基本問題，但當容器數量逐步增加時，例如更多的業務應用，或是導入微服務架構，單純的容器管理方案又會面臨新的困境。
二、容器化部署的常見痛點
即使採用了容器技術，在沒有合適的編排工具輔助的情況下，企業仍會遇到以下困境：
- 手動管理成本高：隨著容器數量增加，手動部署、更新和監控變得極其困難
- 服務可靠性難保證：容器故障時需要人工介入處理，無法自動進行故障轉移
- 資源調度效率低：難以根據實際負載自動調整資源分配，往往導致資源浪費
- 擴展性受限：需要手動處理容器的擴展，無法及時應對流量變化
- 維運複雜度高：缺乏統一的管理介面，運維團隊需要處理大量瑣碎的維護工作
三、K8s 四大關鍵優勢
這就是為什麼我們需要 Kubernetes，它為容器化應用提供了一個完整的自動化管理方案：
1. 自動化部署與擴展：
- 透過聲明式配置，輕鬆定義應用的期望狀態
- 自動進行負載均衡和資源調度
- 根據 CPU 使用率或自定義指標自動擴展/縮減容器數量
2. 高可用性保證：
- 自動檢測和替換故障的容器
- 滾動更新確保服務零停機
- 跨節點的負載均衡提供更好的可靠性
3. 資源優化管理：
- 智能調度確保資源最佳利用
- 細緻的資源配額控制
- 支援多種存儲解決方案
4. 開發運維一體化：
- 統一的管理介面和 API
- 強大的監控和日誌收集能力
- 支援多雲和混合雲部署
透過四大優勢，K8s 不僅解決了容器化部署的痛點，更為企業提供了一個強大的平台，使其能夠專注於業務創新，而不是基礎設施管理的瑣事。無論是初創企業還是大型組織，都能從 K8s 提供的自動化和標準化中受益。
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