Kubernetes基础

一、 Kubernetes基础

1. 什么是Kubernetes（k8s）？

• k8s是Google的一个开源容器编排引擎，用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序。Kubernetes集群可以跨本地和公共云基础设施跨越主机，使Kubernetes成为托管云本地应用程序的理想平台。

• Kubernetes 的一般概念相当简单：

  • 从一个或多个工作节点开始运行容器工作负载。

  • 从一个或多个控制平面节点管理这些工作负载的部署。

  • 将容器包装在称为 Pod 的部署单元中。使用 Pod 为容器提供额外的元数据，并提供将多个容器分组到单个部署实体中的能力。

  • 创建特殊类型的资产。例如，服务由一组 Pod 和定义如何访问它们的策略表示。此策略允许容器连接到它们需要的服务，即使它们没有服务的特定 IP 地址。复制控制器是另一种特殊资产，它指示一次运行需要多少个 Pod 副本。您可以使用此功能自动扩展您的应用程序以适应其当前需求。

https://kubernetes.io/ #k8s官网
https://github.com/kubernetes/kubernetes/ #大量 example案例
https://www.kubernetes.org.cn/ #kubernetes中文社区
http://docs.kubernetes.org.cn/ #大量中文文档

2. 为什么要用k8s？

IT是一个由新技术驱动的行业，Docker这个容器技术当前已经被很多公司所采用，其从单机走向集群已成为必然，k8s作为当前唯一被业界广泛看好的Docker分布式系统解决方案，未来会有大量的新系统选择它。

2.1 k8s的好处

• 跨多个主机编排容器

• 更好地利用硬件来最大化运行您的企业应用程序所需要的资源

• 控制和自动化应用程序部署和更新

• 挂载并添加存储空间以运行具有有状态的应用程序

• 声明式地管理服务，以保证已部署的服务应用程序总是以您预期的运行方式运行。

• 使用autoplacement进行健康检查和自我修复应用程序，自动重新启动、自动重新应用和自动缩放

• 客户在其环境中使用Kubernetes的优势在于能够在物理系统或虚拟机（VM）的集群上调度和运行容器。并且客户的系统可以随时随地整体“搬迁”到公有云上。

• 超强的横向扩容能力。不用修改代码，一个k8s集群即可从只包含几个node的小集群平滑扩展到拥有上百个node的大规模集群，只要微服务设计的好，结合硬件或公有云资源的线性增加，系统就能承受大量用户的并发访问所带来的巨大压力。

• k8s可以在以下环境中运行：

  • ​ 裸金属服务器
  • ​ 虚拟机
  • ​ 公有云供应商
  • ​ 私有云
  • ​ 混合云环境

3. k8s的架构

1. Master

• Master节点上面主要由四个模块组成：kube-APIServer、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd
  • kube-APIServer负责对外提供RESTful的Kubernetes API服务，他是系统管理指令的统一入口，任何对资源进行增删改查的操作都要交给APIServer处理后再提交给etcd。如架构图所示，kubectl（k8s提供的客户端工具，该工具内部就是对Kubernetes API的调用）是直接和APIServer交互的。
  • kube-scheduler负责调度Pod到合适的Node上。如果把scheduler看成一个黑匣子，那么它输入的是Pod和由多个Node组成的列表，输出的是Pod和一个Node的绑定，即将这个Pod部署到这个Node上。k8s目前提供了调度算法，但是同样也保留了接口，用户可以根据自己的需求定义自己的调度算法。
  • kube-controller-manager负责管理资源的控制器（一般每个资源都对应一个控制器）。比如我们通过APIServer创建一个Pod，当这个Pod创建成功后，APIServer的任务就算完成了。而后面保证Pod的状态始终和我们预期的一样的重任就由kube-controller-manager去完成。
    • 这些控制器包括：
      • 节点（Node）控制器
      • 副本（Replication）控制器：负责维护系统中每个副本中的Pod
        • k8s集群中的服务扩容和系统升级，只需要为扩容的Service关联的Pod创建一个Replication Controller（简称RC），则该Service的扩容及升级都可以解决。在一个RC定义文件中包括以下3各关键信息
          • 目标Pod的定义
          • 目标Pod需要运行的副本数量（replicas）
          • 要监控的目标Pod标签
        • 在创建好RC（系统会自动创建好Pod）后，k8s会通过RC定义的Label筛选出对应的Pod实例并实时监控其状态和数量，如果实例数量少于定义的副本数量（ralicas），则会根据RC中定义的Pod模板来创建一个新的Pod，然后将此Pod调度到合适的node上启动运行，直到Pod实例的数量达到预定目标。
      • 端点（endpoint）控制器：填充Endpoints对象（即连接services&Pods）
      • Service Account和Token控制器：为新的Namespace创建默认账户访问API Token
  • etcd是一个高可用的键值存储系统，k8s使用它来存储各个资源的状态，从而实现了Restful的API。

2.Node

• Node节点可以是物理机，也可以是私有云火或公有云中的一个虚拟机。每个Node主要由三个模块组成：kubelet、kube-proxy、runtime
  • kubelet是Master在每个Node节点上面的agent，是Node节点上面最重要的模块，负责维护和管理该Node上面的所有容器，但是如果容器不是通过k8s创建的，它并不会管