声明式与指令式管理

在管理 Kubernetes 时，您可以使用 kubectl 向 Kubernetes API 服务器传达您的意图。这些意图的表达遵循两种不同的管理模型：指令式和声明式。虽然两种模型都可以使用，但了解它们之间的区别对于高效且可靠地管理应用程序非常有用。

指令式方法：一系列命令

指令式模型就像给出直接的、分步的指令。您确切地告诉 Kubernetes 做什么 以及 什么时候做。如果您想创建一个资源，就运行一个创建命令。如果您想对其进行扩缩容，就运行一个扩缩容命令。

例如，要启动一个 Nginx 容器，您可能会运行：

# 创建一个名为 'nginx-web' 的 Deployment，使用 nginx 镜像
kubectl create deployment nginx-web --image=nginx

该命令指示 API 服务器创建一个 Deployment 对象。稍后，如果您决定需要三个该应用程序的实例来实现冗余，您将发出另一个命令：

# 将 'nginx-web' Deployment 的副本数扩容至 3
kubectl scale deployment nginx-web --replicas=3

指令式模型的特点：

• 以动作位导向： 命令对应于特定的操作，如 create（创建）、scale（扩缩容）、expose（暴露服务）或 delete（删除）。
• 适用于一次性任务： 对于集群内的快速操作、测试或调试，它既快速又直接。
• 缺乏单一事实来源： 应用程序的状态仅存在于运行中的集群内。没有文件可以查看到完整的、预期的配置。这使得一致地重建相同设置或审查更改变得困难。

指令式方法对于学习和尝试很有帮助，但在生产系统中很快就会变得难以管理。它会导致“配置漂移”，即集群的运行状态会逐渐偏离您最初的设定，且没有关于如何变成现状的审计历史。

声明式方法：定义期望状态

声明式模型将重点从“如何做”转向“做什么”。您不再告诉 Kubernetes 要执行的一系列步骤，而是提供一个通常由 YAML 编写的清单文件（manifest），其中描述了您希望达到的 最终状态。

您在 .yaml 文件中定义应用程序的所有特征：要使用的容器镜像、副本数量、要暴露的端口以及任何其他配置。然后，您指示 Kubernetes 使集群的状态与文件中描述的状态相匹配。

以下是同一个 Nginx 应用程序的简单 Deployment 清单：

# nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-web
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

要应用此期望状态，您只需使用一条命令：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

当 Kubernetes 接收到此清单时，其控制平面组件会努力使当前状态与您的期望状态保持一致。

• 如果 nginx-web Deployment 不存在，Kubernetes 会创建它并带有三个副本。
• 如果它已经存在但只有一个副本，Kubernetes 会将其扩容到三个。
• 如果它已经存在且已有三个副本，Kubernetes 则不执行任何操作，因为期望状态已与实际状态相符。

如果您稍后需要将容器镜像更改为新版本，只需更新 YAML 文件中的 image 字段并再次运行 kubectl apply -f nginx-deployment.yaml。Kubernetes 将智能地执行滚动更新以实现新的期望状态。

指令式工作流包含一系列直接命令，而声明式工作流侧重于在清单文件中定义期望状态，并让 Kubernetes 控制器调谐集群以与之匹配。

为什么声明式是标准做法

对于 Kubernetes 的任何正式使用，声明式模型都是推荐的方法。它的优点对于构建可靠的系统至关重要：

• 基础设施的版本控制： 您可以将 YAML 清单存储在 Git 仓库中。这种做法通常被称为 GitOps，它为您提供了应用程序配置每次更改的完整、可审计的历史记录。您可以查看谁在何时以及为什么要更改什么。
• 可重现性： 通过应用同一组清单，您可以可靠地在任何集群中重建整个应用程序栈。这对于灾难恢复、测试和创建新环境非常有用。
• 可预测性： kubectl apply 命令是幂等的，这意味着您可以对同一个文件重复运行它，结果都是一样的。Kubernetes 会计算期望状态与当前状态之间的差异，并仅执行必要的动作。这使得通过 CI/CD 流水线实现的自动化变得安全且可预测。

在整个课程中，我们几乎只专注于声明式模型。虽然我们可能会使用指令式命令进行查看和调试，但所有应用程序定义都将通过 YAML 清单完成。这种做法为在 Kubernetes 上管理复杂的、生产级的应用程序奠定了基础。