关于kubernetes:如何通过-Kubernetes-管理不可变基础设施

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作者
王海龙，SUSE Rancher 中国社区技术经理，Linux Foundation APAC Evangelist，负责 Rancher 中国技术社区的保护和经营。领有 8 年的云计算畛域教训，经验了 OpenStack 到 Kubernetes 的技术改革，无论底层操作系统 Linux，还是虚拟化 KVM 或是 Docker 容器技术都有丰盛的运维和实践经验。

本文整顿自王海龙在 SUSECON 北京 2022 开源技术峰会上的主题演讲。

本文次要介绍如何通过 Kubernetes 在边缘设施上部署和治理操作系统，而后将这些边缘设备组建成一个 Kubernetes 集群，最初对立接入到 Rancher 中进行治理。

云原生 置信大家曾经十分理解了，上图是 CNCF 对云原生的定义，也列出了云原生的代表技术，其中容器、服务网格、微服务、申明式 API 这些技术，置信大家都曾经十分相熟。

其中一项叫 不可变基础设施，这个概念并不常见，用起来和咱们传统形式有些抵触，有时候大家可能会感觉顺当，咱们就从不可变基础设施谈起。

先来比照一下 可变和不可变，也就是 Mutable 和 Immutable。

从基础设施角度来看，Mutable 更偏向于咱们传统的运维视角，其实就是一个 update in-place，即在原地更新这样的理念，比方：您原来的主机上安装了 apache2，下面部署了业务，想换成 nginx，须要先卸载掉 apache2 服务，而后再重新安装一个 nginx，可能也须要重启服务或者零碎来让这次变更失效。这个过程，您的基础设施为了满足业务需要，进行了一次或者屡次变更，实际上它就是一个可变的基础设施。

Immutable 的核心思想是任何基础设施的实例一旦创立之后变成为只读状态，如需批改和降级，则应用新的实例进行替换。如果您有新的变更需要，就应该去筹备（provision）一个新的基础设施，而不是说在原来的根底上做一个本地的更新。

最大的区别，就是原来的 Mutable 人工干预的比拟多，须要靠人工去操作系统里进行各种更改。Immutable 的话，更偏差自动化，您曾经事后把基础设施及其依赖都定义好了，这时只须要去触发新的变更就能够实现变更。这里并不波及到去更改原始的基础设施，这对于基础设施来说，就变成不可变的了。

介绍完这两种理念，大家应该立即想到了容器技术。您能够构建一个镜像，而后在镜像的根底下来部署业务。如果呈现问题，咱们不会去容器里去做变更，而是从容器构建阶段去解决问题。所以从容器的角度，镜像就是一个不可变的基础设施。容器技术呈现后，Immutable 就变得十分直观，也呈现了相似 OCI Image 这样的标准。

Immutable 不只存在于容器畛域，也逐步下沉到了操作系统的层面，Immutable OS 也借助 Container 的理念，造成了许多 Container OS，比方：RancherOS，K3os，CoreOS。这些 OS 的理念，都是从这个角度衍生进去的。

咱们之前在应用操作系统的时候，很少本人构建；就算有非凡需要须要构建操作系统，咱们自定义的内容也不会特地多。

既然是 Container OS，那就应该像容器一样，可能交付给用户一个充沛自定义能力的操作系统。所以咱们做了一个叫 Elemental-toolkit 的工具，来让用户本人去构建一个自定义的 Container OS。

这个工具有两个十分重要的特点：

能够应用 Dockerfile 定义操作系统，就像写原始的 docker images 那样。Elemental-toolkit 能够基于您写的 dockerfile 来去构建一个操作系统。这并不是一个简略的镜像，而是一个操作系统，这外面有内核、rootfs，还有您加的软件包。
为了和 OCI Image 的理念整合，所以这个操作系统是能够应用 OCI Image 去做散发；也就是说您构建进去的操作系统，能够上传到 dockerhub。降级的时候，就间接到 dockerhub 去拉这个镜像，而后主动到您的操作系统上装置。也就是说您运维操作系统和运维容器没什么区别。

Elemental-toolkit 能够构建一个自定义的根底操作系统，而后就能够借助 Kubernetes 能力来去治理边缘基础设施。当然，还须要借助一些工具能力实现：

RancherD：其实就是一个部署工具，能够实现自定义部署 Rancher/k3s/rke2。RancherD 能够封装到由 Elemental-tools 构建的操作系统里，这样启动操作系统之后就会主动创立 K3s 集群。
RancherOS Operator：能够实现主动注册节点到集群，而后批量降级和治理操作系统的版本等一些性能。咱们能够通过 RancherOS Operator 来治理这些不可变的基础设施，也就是由 Elemental-toolkit 构建的这些不可变的操作系统。

上面咱们将通过 Demo 来给大家介绍如何通过 Kubernetes 在边缘设施上装置操作系统，如何通过 Kubernetes 在边缘设施上治理和降级操作系统。这个 Demo 分为几个外围阶段：