一 OpenShift特性1.1 OpenShift概述Red Hat OpenShijft Container Platform (OpenShift)是一個(gè)容器應(yīng)用程序平臺(tái)，它為開發(fā)人員和IT組織提供了一個(gè)云應(yīng)用程序平臺(tái)，用于在安全的、可伸縮的資源上部署新應(yīng)用程序，而配置和管理開銷最小。
OpenShift構(gòu)建于Red Hat Enterprise Linux、Docker和Kubernetes之上，為當(dāng)今的企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序提供了一個(gè)安全且可伸縮的多租戶操作系統(tǒng)，同時(shí)還提供了集成的應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)和庫。
OpenShift帶來了健壯、靈活和可伸縮的特性。容器平臺(tái)到客戶數(shù)據(jù)中心，使組織能夠?qū)崿F(xiàn)滿足安全性、隱私性、遵從性和治理需求的平臺(tái)。不愿意管理自己的OpenShift集群的客戶可以使用Red Hat提供的公共云平臺(tái)OpenShift Online。
1.2 OpenShift特性OpenShift容器平臺(tái)和OpenShift Online都是基于OpenShift Origin開源軟件項(xiàng)目的，該項(xiàng)目本身使用了許多其他開源項(xiàng)目，如Docker和Kubernetes。
應(yīng)用程序作為容器運(yùn)行，容器是單個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)的隔離分區(qū)。容器提供了許多與虛擬機(jī)相同的好處，比如安全性、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)隔離，同時(shí)需要的硬件資源要少得多，啟動(dòng)和終止也更快。OpenShift使用容器有助于提高平臺(tái)本身及其承載的應(yīng)用程序的效率、靈活性和可移植性。
OpenShift的主要特性如下:
二 OpenShift架構(gòu)2.1 OpenShift架構(gòu)概述OpenShift容器平臺(tái)是一組構(gòu)建在Red Hat Enterprise Linux、Docker和Kubernetes之上的模塊化組件和服務(wù)。OpenShift增加了遠(yuǎn)程管理、多租戶、增強(qiáng)的安全性、應(yīng)用程序生命周期管理和面向開發(fā)人員的自服務(wù)接口。
OpenShift的架構(gòu)：
OpenShift在Docker + Kubernetes基礎(chǔ)設(shè)施之上添加了提供容器應(yīng)用程序平臺(tái)所需的更富豐的功能：
OpenShift-Kubernetes extensions：其它資源類型存儲(chǔ)在Etcd中，由Kubernetes管理。這些額外的資源類型形成OpenShift內(nèi)部狀態(tài)和配置，以及由標(biāo)準(zhǔn) Kubernetes管理的應(yīng)用程序資源；
Containerized services：完成許多基礎(chǔ)設(shè)施功能，如網(wǎng)絡(luò)和授權(quán)。其中一些一直運(yùn)行，另一些則按需啟動(dòng)。OpenShift使用Docker和Kubernetes來實(shí)現(xiàn)大多數(shù)內(nèi)部功能。即大多數(shù)OpenShift內(nèi)部服務(wù)作為由Kubernetes管理的容器；
Runtimes and xPaaS：供開發(fā)人員使用的 base image，每個(gè)image都預(yù)配置了特定的runtime或db。xPaaS提供了一組用于JBoss中間件產(chǎn)品（如JBoss EAP和ActiveMQ）的 base image；
DevOps tools and user experience：OpenShift提供了Web UI和CLI管理工具，從而實(shí)現(xiàn)配置和監(jiān)視應(yīng)用程序、OpenShift服務(wù)和資源。Web和CLI工具都是由相同的REST api構(gòu)建的，可供IDE和CI平臺(tái)等外部工具使用。OpenShift 還可以訪問外部SCM存儲(chǔ)庫和容器registry，并將它們的構(gòu)件引入OpenShift Cloud。
OpenShift不會(huì)向開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員屏蔽Docker和Kubernetes的核心基礎(chǔ)設(shè)施。相反，它將它們用于內(nèi)部服務(wù)，并允許將Docker和Kubernetes資源導(dǎo)入OpenShift集群，同時(shí)原始Docker和資源可以從OpenShift集群導(dǎo)出，并導(dǎo)入到其他基于docker的基礎(chǔ)設(shè)施中。
OpenShift添加到Docker + Kubernetes的主要價(jià)值是自動(dòng)化開發(fā)工作流，因此應(yīng)用程序的構(gòu)建和部署在OpenShift集群中按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行。開發(fā)者不需要知道底層Docker的細(xì)節(jié)。OpenShift接受應(yīng)用程序，打包它，并將其作為容器啟動(dòng)。
2.2 Master和nodesOpenShift集群是一組節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，它們運(yùn)行容器，并由一組主服務(wù)器集中管理。服務(wù)器可以同時(shí)充當(dāng)master和node，但是為了增加穩(wěn)定性，這些角色通常是分開的。
OpenShift工作原理和交互視圖：
master節(jié)點(diǎn)運(yùn)行OpenShift核心服務(wù)，如身份驗(yàn)證，并未管理員提供API入口。
nodes節(jié)點(diǎn)運(yùn)行包含應(yīng)用程序的容器，容器又被分組成pod。
OpenShift master運(yùn)行Kubernetes master服務(wù)和Etcd守護(hù)進(jìn)程；
node運(yùn)行Kubernetes kubelet和kube-proxy守護(hù)進(jìn)程。
雖然在描述中通常沒有聲明，但實(shí)際上master本身也是node。
scheduler和management/replication是Kubernetes主服務(wù)，而Data Store是Etcd守護(hù)進(jìn)程。
Kubernetes的調(diào)度單元是pod，它是一組共享虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、內(nèi)部IP地址、TCP/UDP端口和持久存儲(chǔ)的容器。pod可以是任何東西，從完整的企業(yè)應(yīng)用程序(包括作為不同容器的每一層)到單個(gè)容器中的單個(gè)微服務(wù)。例如，一個(gè)pod，一個(gè)容器在Apache下運(yùn)行PHP，另一個(gè)容器運(yùn)行MySQL。
Kubernetes管理replicas來縮放pods。副本是一組共享相同定義的pod。
三 管理OpenShift3.1 OpenShift項(xiàng)目及應(yīng)用除了Kubernetes的資源(如pods和services)之外，OpenShift還管理projects和users。一個(gè)projects對(duì)Kubernetes資源進(jìn)行分組，以便用戶可以使用訪問權(quán)限。還可以為projects分配配額，從而限制了已定義的pod、volumes、services和其他資源。
OpenShift中沒有application的概念，OpenShift client提供了一個(gè)new-app命令。此命令在projects中創(chuàng)建資源，但它們都不是應(yīng)用程序資源。這個(gè)命令是為標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)人員工作流配置帶有公共資源的proiect的快捷方式。
OpenShift使用lables(標(biāo)簽)對(duì)集群中的資源進(jìn)行分類。默認(rèn)情況下，OpenShift使用app標(biāo)簽將相關(guān)資源分組到應(yīng)用程序中。
3.2 使用Source-to-image構(gòu)建映像OpenShift允許開發(fā)人員使用標(biāo)準(zhǔn)源代碼管理倉庫(SCM)和集成開發(fā)環(huán)境(ide)來發(fā)布應(yīng)用。
OpenShift中的source -to-lmage (S2I)流程從SCM倉庫中提取代碼，自動(dòng)判斷所需的runtime，基于runtime啟動(dòng)一個(gè)pod，在pod中編譯應(yīng)用。
當(dāng)編譯成功時(shí)，將在runtime image中添加層并形成新的image，推送進(jìn)入OpenShift internal registry倉庫，接著基于這個(gè)image將創(chuàng)建新的pod，運(yùn)行應(yīng)用程序。
S2I可被視為已經(jīng)內(nèi)置到OpenShift中的完整的CI/CD管道。
CI/CD有不同的形式，根據(jù)具體場(chǎng)景表現(xiàn)不同。例如，可以使用外部CI工具(如Jenkins)啟動(dòng)構(gòu)建并運(yùn)行測(cè)試，然后將新構(gòu)建的映像標(biāo)記為成功或失敗，將其推送到QA或生產(chǎn)。
3.2 管理OpenShift資源
OpenShift資源定義,如image、container、pod、service、builder、template等，都存儲(chǔ)在Etcd中，可以由OpenShift CLI, web控制臺(tái)或REST API進(jìn)行管理。
OpenShift的資源科通過JSON或YAML文件查看，并且在類似Git或版本控制的SCM中共享。OpenShift甚至可以直接從外部SCM檢索這些資源定義。
大多數(shù)OpenShift操作不需要實(shí)時(shí)響應(yīng)，OpenShift命令和APIs通常創(chuàng)建或修改存儲(chǔ)在Etcd中的資源描述。Etcd然后通知OpenShift控制器，OpenShift控制器會(huì)就更改警告這些資源。
這些控制器采取行動(dòng)，以便使得資源的最終態(tài)反應(yīng)達(dá)到更改效果。例如，如果創(chuàng)建了一個(gè)新的pod資源，Kubernetes將在node上調(diào)度并啟動(dòng)該pod，使用pod資源確定要使用哪個(gè)映像、要公開哪個(gè)端口，等等?；蛘咭粋€(gè)模板被更改，從而指定應(yīng)該有更多的pod來處理負(fù)載，OpenShift會(huì)安排額外的pod(副本)來滿足更新后的模板定義。
注意：雖然Docker和Kubernetes是OpenShift的底層，但是必須主要使用OpenShift CLi和OpenShift APls來管理應(yīng)用程序和基礎(chǔ)設(shè)施。OpenShift增加了額外的安全和自動(dòng)化功能，當(dāng)直接使用Docker或Kubernetes命令和APls時(shí)，這些功能必須手動(dòng)配置，或者根本不可用。因此強(qiáng)烈建議不要使用docker或Kubernetes的命令直接管理應(yīng)用。
四 OpenShift網(wǎng)絡(luò)4.1 OpenShift網(wǎng)絡(luò)概述Docker網(wǎng)絡(luò)相對(duì)簡(jiǎn)單，Docker創(chuàng)建一個(gè)虛擬內(nèi)核橋接器（docker0網(wǎng)卡），并將每個(gè)容器網(wǎng)絡(luò)接口連接到它。
Docker本身沒有提供允許一個(gè)主機(jī)上的pod連接到另一個(gè)主機(jī)上的pod的方法。Docker也沒有提供向應(yīng)用程序分配公共固定IP地址的方法，以便外部用戶可以訪問它。
但Kubernetes提供service和route資源來管理pods之間的網(wǎng)絡(luò)，以及從外部到pods的路由流量。service在不同pods之間提供負(fù)載均衡用于接收網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，同時(shí)為service的所有客戶機(jī)(通常是其他pods)提供一個(gè)內(nèi)部IP地址。
container和pods不需要知道其他pods在哪里，它們只連接到service。route為service提供一個(gè)固定的惟一DNS名稱，使其對(duì)OpenShift集群之外的客戶端可見。
Kubernetes service和route資源需要外部（功能）插件支持。service需要軟件定義的網(wǎng)絡(luò)(SDN)，它將在不同主機(jī)上的pod之間提供通信，route需要轉(zhuǎn)發(fā)或重定向來自外部客戶端的包到服務(wù)內(nèi)部IP。
OpenShift提供了一個(gè)基于Open vSwitch的SDN，路由由分布式HAProxy farm提供。
五 OpenShift持久性存儲(chǔ)5.1 永久存儲(chǔ)pod可以在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上停止，并隨時(shí)在另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上重新啟動(dòng)。同時(shí)pod的默認(rèn)存儲(chǔ)是臨時(shí)存儲(chǔ)，通過對(duì)于類似數(shù)據(jù)庫需要永久保存數(shù)據(jù)的應(yīng)用不適合。
Kubernetes為管理容器的外部持久存儲(chǔ)提供了一個(gè)框架。Kubernetes提供了PersistentVolume資源，它可以在本地或網(wǎng)絡(luò)中定義存儲(chǔ)。pod資源可以使用PersistentVolumeClaim資源來訪問對(duì)應(yīng)的持久存儲(chǔ)卷。
Kubernetes還指定了一個(gè)PersistentVolume資源是否可以在pod之間共享，或者每個(gè)pod是否需要具有獨(dú)占訪問權(quán)的自己PersistentVolume。當(dāng)pod移動(dòng)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，它將保持與相同的PersistentVolumeClaim和PersistentVolumne資源的關(guān)聯(lián)。這意味著pod的持久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)跟隨它，而不管它將在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。
OpenShift向Kubernetes提供了多種VolumeProvider，如NFS、iSCSI、FC、Gluster或OpenStack Cinder。
OpenShift還通過StorageClass資源為應(yīng)用程序提供動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。使用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，可以選擇不同類型的后端存儲(chǔ)。后面存儲(chǔ)根據(jù)應(yīng)用程序的需要?jiǎng)澐譃椴煌摹皌iers”。例如，可以定義一個(gè)名為“fast”的存儲(chǔ)類和另一個(gè)名為“slow”的存儲(chǔ)類，前者使用更高速的后端存儲(chǔ)，后者提供普通的存儲(chǔ)。當(dāng)請(qǐng)求存儲(chǔ)時(shí)，最終用戶可以指定一個(gè)Persistentvolumeclaim，并使用一個(gè)注釋指定他們所需的StorageClass。
六 OpenShift高可用6.1 OpenShift高可用概述OpenShift平臺(tái)集群的高可用性(HA)有兩個(gè)不同的方面：
OpenShift基礎(chǔ)設(shè)施本身的HA(即主機(jī))；
以及在OpenShift集群中運(yùn)行的應(yīng)用程序的HA。
默認(rèn)情況下，OpenShift為master提供了完全支持的本機(jī)HA機(jī)制。
對(duì)于應(yīng)用程序或“pods”，如果pod因任何原因丟失，Kubernetes將調(diào)度另一個(gè)副本，將其連接到服務(wù)層和持久存儲(chǔ)。如果整個(gè)節(jié)點(diǎn)丟失，Kubernetes會(huì)為它所有的pod安排替換節(jié)點(diǎn)，最終所有的應(yīng)用程序都會(huì)重新可用。pod中的應(yīng)用程序負(fù)責(zé)它們自己的狀態(tài)，因此它們需要自己維護(hù)應(yīng)用程序狀態(tài)(如HTTP會(huì)話復(fù)制或數(shù)據(jù)庫復(fù)制)。
七 Image Streams7.1 Image Streams要在OpenShift中創(chuàng)建一個(gè)新的應(yīng)用程序，除了應(yīng)用程序源代碼之外，還需要一個(gè)base image(S2I builder image)。如果源代碼或image任何一個(gè)更新，就會(huì)生成一個(gè)新的image，并且基于此新image創(chuàng)建新的pod，同時(shí)替換舊的pod。
即當(dāng)應(yīng)用程序代碼發(fā)生更改時(shí)，容器映像需要更新，但如果構(gòu)建器映像發(fā)生更改，則部署的pod也需要更新。
Image Streams包括由tag標(biāo)識(shí)的大量的image。應(yīng)用程序是針對(duì)Image Streams構(gòu)建的。Image Streams可用于在創(chuàng)建新image時(shí)自動(dòng)執(zhí)行操作。構(gòu)建和部署可以監(jiān)視Image Streams，以便在添加新image時(shí)接收通知，并分別執(zhí)行構(gòu)建或部署。
OpenShift默認(rèn)情況下提供了幾個(gè)Image Streams，包括許多流行的runtime和frameworks。
Image Streams tag是指向Image Streams中的image的別名。通?？s寫為istag。它包含一個(gè)image歷史記錄，表示為tag曾經(jīng)指向的所有images的堆棧。
每當(dāng)使用特定的istag標(biāo)記一個(gè)新的或現(xiàn)有的image時(shí)，它都會(huì)被放在歷史堆棧的第一個(gè)位置(標(biāo)記為latest)。之前tag再次指向舊的image。同時(shí)允許簡(jiǎn)單的回滾，使標(biāo)簽再次指向舊的image。
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