計算、存儲和網絡是任何基礎架構服務的基礎。在Kubernetes中，節(jié)點代表計算構建模塊，它為集群中運行的pod提供了這些基礎性的網絡和存儲資源。網絡和存儲服務由專為Kubernetes設計的軟件定義容器原生插件來提供。

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網絡組件支持pod到pod、節(jié)點到pod、pod到服務以及外部客戶端到服務的通信。 Kubernetes遵循用于實現(xiàn)網絡服務的插件模式。Kubenet是默認的網絡插件，配置簡單。它通常與為節(jié)點之間或單節(jié)點環(huán)境中的通信設置路由規(guī)則的云提供商一起使用。

Kubernetes可以支持基于容器網絡接口(CNI)規(guī)范的許多插件，該規(guī)范定義了容器的網絡連接，并在容器刪除時處理網絡資源。CNI有許多實現(xiàn)版本，包括Calico、Cilium、Contiv和Weave Net等。CNI規(guī)范還支持公共云中可用的虛擬網絡，因而可以將網絡拓撲和子網擴展到Kubernetes集群。

一些與CNI兼容的網絡插件(比如Calico)通過隔離pod來實施策略，從而執(zhí)行嚴格的路由策略。它們將類似防火墻的規(guī)則引入到Kubernetes集群的pod和命名空間。

Kubernetes存儲

持久存儲通過持久卷暴露給Kubernetes。pod通過持久卷聲明來使用卷。存儲管理員配置存儲資源的方式是，從現(xiàn)有的網絡連接存儲(NAS)、存儲區(qū)域網絡(SAN)、直連存儲(DAS)、固態(tài)驅動器(SSD)、非易失性內存標準(NVMe)或閃存磁盤陣列來創(chuàng)建持久卷。開發(fā)人員和DevOps團隊通過與pod關聯(lián)的持久卷聲明獲得大量的持久卷。

Kubernetes隨帶存儲基元(primitive)，可以從現(xiàn)有節(jié)點來暴露存儲。使底層存儲可以被pod訪問的卷類型就是這樣一種基元。卷類型的例子包括emptyDir和hostPath。它們用于特定的使用場合：emptyDir用于暫存空間，hostPath使本地卷可供pod使用。但是由于與節(jié)點緊密耦合，它們沒有很高的可用性和容錯性。覆蓋存儲層將來自塊設備、NAS和SAN的存儲卷聚合起來，將外部存儲暴露給Kubernetes對象。

為了提供高可用性和容器原生存儲功能，Kubernetes推出了插件，以便存儲供應商將其平臺暴露給容器化工作負載。來自公共云提供商的塊存儲、基于NFS和GlusterFS的分布式文件系統(tǒng)以及幾個商業(yè)存儲平臺在Kubernetes的上游開源發(fā)行版中含有插件。存儲管理員根據性能和速度為每種類型的存儲引擎創(chuàng)建存儲類。可以從這些存儲類別為不同類型的工作負載創(chuàng)建持久卷和聲明。比如說，關系數據庫管理系統(tǒng)(RDBMS)可以與每秒輸入/輸出操作(IOPS)較高的存儲類別關聯(lián)起來，而內容管理系統(tǒng)(CMS)可以通過不同的存儲類別針對分布式存儲引擎。

圖1. Kubernetes的覆蓋存儲：將存儲暴露給pod和容器。

與CNI相似，Kubernetes社區(qū)已通過容器存儲接口(CSI)定義了存儲規(guī)范，該規(guī)范鼓勵采用一種標準的便攜式方法來實現(xiàn)和使用存儲服務。

為擴展而生的輕量級網絡堆棧

Kubernetes源自Borg，為超大規(guī)模工作負載而設計。其現(xiàn)代化架構可確?；A架構資源的最佳利用。幾乎無需更改配置，即可輕松將另外的worker節(jié)點添加到現(xiàn)有集群中。工作負載就能夠立即利用新節(jié)點的CPU、內存和存儲資源。

將一組相關的容器組合起來作為一個pod，并將其當作部署和擴展單元，這個想法帶來更好的性能。比如說，將Web服務器和緩存容器放在同一個pod中可縮短延遲、提高性能。 pod中的容器有著同樣的執(zhí)行上下文，從而使它們能夠使用進程間通信，這減少了開銷。

屬于同一ReplicaSet和部署的pod可迅速擴展。只需幾秒鐘即可將部署擴展到數百個pod的規(guī)模?？梢愿鶕Y源能力和所需的配置狀態(tài)，調度節(jié)點上的pod。如果配置Horizontal Pod Autoscaler(HPA)，Kubernetes可以自動擴展部署的規(guī)模。

在彈性基礎架構環(huán)境中運行時，Kubernetes可以使用Cluster Autoscaler向集群添加節(jié)點和從集群刪除節(jié)點。與HPA結合使用，該技術可以有效地管理工作負載和基礎架構的動態(tài)自動擴展。

Kubernetes的輕量級網絡堆棧和服務發(fā)現(xiàn)是為規(guī)模環(huán)境設計的。它們可以處理服務暴露的供內外使用的數萬個端點。

Kubernetes生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)不斷創(chuàng)新，使該平臺適合超大規(guī)模工作負載。

網頁題目：Kubernetes如何為應用程序提供網絡和存儲？
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