书籍摘要

《Kubernetes Patterns: Reusable Elements for Designing Cloud-Native Applications》是由 Bilgin Ibryam 和 Roland Huß 共同撰写的一本专注于 Kubernetes 上云原生应用设计模式的专业书籍，由 O’Reilly Media 在 2019 年出版。

内容概述

本书基于 Kubernetes 平台，深入探讨了如何设计和实现云原生应用，通过丰富的模式（Patterns）为开发者提供了一系列可重用的元素和最佳实践方案。全书内容分为五个部分，涵盖了从基础模式到高级模式的多个方面，旨在帮助读者深入理解和应用 Kubernetes 的强大功能。

第一部分：基础模式（Foundational Patterns）

基础模式是构建云原生应用的核心原则，包括：

• Predictable Demands（可预测需求）：强调声明资源需求和运行时依赖的重要性，确保 Kubernetes 能够高效调度和管理容器。
• Declarative Deployment（声明式部署）：通过 Deployment 资源实现应用的更新和回滚，提供了滚动更新、固定部署、蓝绿部署和金丝雀发布等多种部署策略。
• Health Probe（健康探测）：介绍了存活探针和就绪探针的概念，帮助 Kubernetes 检测容器的健康状态，实现自动恢复和流量管理。
• Managed Lifecycle（生命周期管理）：探讨了容器如何监听和响应来自 Kubernetes 平台的事件，如 SIGTERM 信号、preStart 和 postStop 钩子。
• Automated Placement（自动化调度）：描述了 Kubernetes 调度器的工作原理，以及如何通过节点亲和性、Pod 亲和性/反亲和性、污点和容忍等策略优化容器的放置。

第二部分：行为模式（Behavioral Patterns）

行为模式关注的是容器与管理平台之间的通信机制和交互方式，包括：

• Batch Job（批量作业）：适用于管理原子性工作单元，通过 Job 资源确保短生命周期的 Pod 可靠运行。
• Periodic Job（周期性作业）：基于时间触发执行任务，通过 CronJob 实现周期性作业的自动化调度。
• Daemon Service（守护服务）：允许在特定节点上运行基础设施相关 Pod，如日志收集器和指标导出器。
• Singleton Service（单例服务）：确保同一应用的多个实例中只有一个活跃实例，通过 ResourceQuota 和 PodDisruptionBudget 等机制实现。
• Stateful Service（有状态服务）：通过 StatefulSet 管理有状态应用，提供持久身份、网络、存储和排序等特性。
• Service Discovery（服务发现）：提供稳定的服务访问入口，包括内部服务发现、手动服务发现和 DNS 解析等机制。
• Self Awareness（自感知）：描述了 Kubernetes Downward API 如何为应用提供自省和元数据注入的机制。

第三部分：结构模式（Structural Patterns）

结构模式主要关注如何在 Pod 中组织和管理容器，包括：

• Init Container（初始化容器）：为 Pod 的主要应用容器提供初始化服务，如配置文件准备和环境变量设置。
• Sidecar（边车模式）：通过共享一个 Pod 来扩展和增强主容器的功能。
• Adapter（适配器模式）：将异构容器化系统整合为一个统一的接口。
• Ambassador（大使模式）：作为代理容器，隐藏外部服务的复杂性，并为 Pod 提供统一访问接口。

第四部分：配置模式（Configuration Patterns）

配置模式探讨了如何管理应用配置，包括：

• EnvVar Configuration（环境变量配置）：通过环境变量传递配置信息，适用于简单的配置场景。
• Configuration Resource（配置资源）：使用 ConfigMap 和 Secret 存储和管理配置信息。
• Immutable Configuration（不可变配置）：将配置数据打包为不可变的容器镜像，通过 Init Container 等机制在运行时链接到应用。
• Configuration Template（配置模板）：通过配置模板在应用启动时动态生成完整的配置文件。

第五部分：高级模式（Advanced Patterns）

高级模式包括一些复杂且独特的 Kubernetes 特性，如：

• Controller（控制器）：通过监控和调整 Kubernetes 资源状态，实现自动化管理。
• Operator（操作员）：结合自定义资源定义（CRD）封装特定应用的运维知识。
• Elastic Scale（弹性伸缩）：介绍 Kubernetes 如何通过水平 Pod 自动伸缩、垂直 Pod 自动伸缩和集群自动伸缩实现自动伸缩。
• Image Builder（镜像构建）：探讨在 Kubernetes 集群内构建容器镜像的方法，例如 OpenShift Build 和 Knative Build。

适用人群

本书适合具有 Kubernetes 基础知识的开发者、架构师和技术顾问阅读。它不仅适用于那些希望深入了解 Kubernetes 平台并将其应用于云原生应用开发的读者，也适用于那些在 Kubernetes 集群上构建和部署应用的专业人士。通过阅读本书，读者将获得宝贵的 Kubernetes 开发经验，并掌握如何将应用设计得更符合云原生架构。

总结

《Kubernetes Patterns》是一本全面、深入且实用的 Kubernetes 应用手册。它通过丰富的模式和详细的示例，为读者提供了一套完整的云原生应用设计和部署指南。无论是初学者还是经验丰富的开发者，都能从书中找到对自己有帮助的内容。这本书不仅仅是关于 Kubernetes 的技术手册，更是云原生时代应用架构设计的必读之作。