Kubernetes 是什麼

概述#

Kubernetes（K8s）是現代後端不可或缺的容器化平台。對於已經接觸過容器（Container）的開發者來說，Kubernetes 並沒有想像中那麼遙不可及，反而能在熟悉之後大幅減輕生產環境管理的負擔。

本章從基本定義出發，先建立對 Kubernetes 的整體印象，再循序了解它與容器化技術的關係，以及它在生產環境中扮演的角色。

Kubernetes 是一個可移植、可擴展的開源平台，用來管理容器化的工作負載與服務，並支援宣告式 API（Declarative API）的設定方式以實現自動化。它擁有龐大的生態系，相關的服務、支援與工具都相當豐富。

幾個關於命名與歷史的小知識：

名稱源自希臘文，意思是「舵手」或「飛行員」。
最初由 Google 工程師設計，於 2014 年首次對外公開。
v1.0 於 2015 年 7 月釋出，同時 Google 與 Linux Foundation 合作成立 Cloud Native Computing Foundation（CNCF）。
縮寫「K8s」來自於「K」與「s」之間恰好有 8 個字母。

從早期的單機到現今的容器叢集，部署方式大致歷經三個時代。

應用程式直接執行在實體伺服器上，缺乏資源邊界，因此常見作法是讓每個應用獨佔一台機器。這帶來兩個明顯問題：

虛擬機（Virtual Machine, VM）讓單台實體伺服器能同時執行多個彼此隔離的虛擬環境，提升資源利用率與可伸縮性，也降低硬體成本。然而，每個 VM 都包含完整的作業系統，啟動成本高，仍然存在資源使用率不夠精細的問題。

容器（Container）的隔離方式更輕量，多個容器共用宿主機作業系統核心，但各自擁有獨立的檔案系統、CPU、記憶體與行程空間。容器化帶來了幾項實際好處：

當容器成為主流部署單位之後，新的挑戰隨之而來：誰來管理這些容器、確保它們持續可用？這正是 Kubernetes 切入的場景。它在容器之上再抽象一層，讓使用者能以設定檔描述系統的期望狀態，平台則自動完成：

換言之，Kubernetes 把過去需要在雲端 Console 一個個手動設定的操作，全部移到設定檔之中，是落實 Infrastructure as Code 的重要基石。

容器化解決的是「如何打包與執行」，Kubernetes 解決的是「如何在多台機器上長期且可靠地執行成千上萬個容器」。兩者並非取代關係，而是上下層的協作。

Kubernetes 並不是要取代 Docker，而是把容器技術帶到生產環境真正會遇到的問題場景上：規模、可用性、可觀測性與自動化。後續章節會從組件、安裝、到實作三兄弟（Pod、Service、Deployment），循序揭開它的運作方式。