什么是 Kubernetes 集群？

云计算为企业带来了诸多优势，包括灵活性、敏捷性、可移植性与成本可控性。但与此同时，云计算环境的管理以及云上应用的交付工作也随之变得更为复杂。Kubernetes 作为一款容器编排平台，能够助力企业化解这些复杂难题。

集群是 Kubernetes 实现功能的架构基础。我们可以将集群视作基础组件，借助这些组件能够实现云应用的快速、可控交付。一个 Kubernetes 集群是一组互联的机器，它们协同工作，构成一个统一的整体。集群由工作节点组成，工作节点作为计算主机，可用于部署、运行和管理容器化应用。工作节点由控制节点进行管理，控制节点会根据可用资源容量以及用户自定义配置，决定容器在哪些工作节点上部署，从而完成容器的调度工作。

脚本会定义容器配置以及运行应用所需的资源，例如持久化存储、服务等。在 Kubernetes 中，Pod 是集群里最小的可部署单元，它会将必须作为一个整体进行管理的多个容器组合在一起。Kubernetes 会创建 Pod 来承载应用实例。一个 Pod 可包含一个或多个应用容器，且这些容器会共享存储、网络信息等资源。

Kubernetes 集群是 Kubernetes 的构建组件，也是该平台的架构根基。这种构建式架构设计具备模块化特性，能够为平台赋予高可用性、可扩展性与便捷部署能力。

如今的工作负载对应用与基础设施两层均提出了高可用性要求。Kubernetes 通过在应用和底层基础设施之间构建一层抽象层，实现了工作负载在可用资源上的高效分发。该平台借助持续的节点与容器健康检查机制，防范应用故障的发生。一旦某个容器出现宕机，自愈与副本复制功能会自动对故障进行修复。内置的负载均衡器可将业务负载分配至空闲资源，从而减轻流量激增、高峰或服务中断带来的影响。

这种高效的资源利用模式同样适用于弹性伸缩场景。新增或移除服务器的操作被大幅简化，可实现无缝的水平扩展。自动化伸缩功能会根据预设指标，动态增加运行中的容器数量。副本控制机制则会进行反向调节：当运行的 Pod 数量过多时终止多余实例，数量不足时则启动新的 Pod 补充。

如需深入探究 Kubernetes 的架构原理，可观看以下视频《Kubernetes 技术详解》。

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速度对开发人员至关重要。Kubernetes 的设计旨在适应软件的快速构建、测试和发布。新版本或更新版本可通过自动化发布流程完成全量推送。该功能同样适用于金丝雀发布场景，支持新版本与旧版本并行部署运行，在全面投产前验证新版本的可靠性。

随着容器化应用的颗粒度愈发精细、独立性不断增强，监控工作也随之成为一大难题。这一挑战同样延伸至 Kubernetes 集群监控领域。传统监控的核心指标，仅能判断程序、服务或工具处于运行（正常）或宕机（异常）状态。但对于微服务架构而言，这种“非黑即白”的监控方式过于粗糙，毕竟单个功能微服务的宕机，未必会对业务造成实际影响。因此，现代化监控工具必须具备更精细化的状态判别能力，并能与各类异构平台及动态变化的应用实现更深度的集成。

Prometheus 是一款开源的日志、监控及告警工具，专为多云环境的可移植性与动态变化特性设计，能够突破传统监控工具的局限性。它可从 Kubernetes 集群、工作节点及部署任务中采集多维度的丰富指标数据。Prometheus 采用键值对格式，与 Kubernetes 的元数据组织方式高度适配。同时，该工具支持定期拉取数据并自动发现监控目标，非常适用于应对生命周期短暂的临时工作负载。