Kubernetes（K8s）的基础概念

目录

一、Kubernetes（K8s）概述

1、K8s是什么？

2、k8s的作用

3、k8s的功能

二、k8s的特性

①弹性伸缩：

②自我修复：

③服务发现和负载均衡：

④自动发布（默认滚动发布模式）和回滚：

⑤集中化配置管理和密钥管理：

⑥存储编排：

⑦任务批量处理运行：

三、kubernetes的集群架构与组件

1、k8s架构

四、k8s的核心组件

1、master组件：

①kube-apiserver（资源操作的唯一入口）

②kube-controller-manager（负责维护集群的状态）

③kube-scheduler（负责集群资源调度）

④Etcd（配置存储中心）

⑤AUTH（认证模块）

⑥Cloud-controller-manager（云控制器管理器）

2、Node组件

①Kubelet（负责维护容器的生命周期）

②Kube-proxy（负责提供集群内部的服务发现和负载均衡）

1.kube-proxy的三种模式：

2.ipvs和iptables的异同：

③docker/rocket（容器引擎）

3、组件总结：

4、k8s的工作流程

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一、Kubernetes（K8s）概述

1、K8s是什么？

kubernetes是一个可移植，可扩展的开源平台，用于管理容器化工作负载和服务，有助于声明式配置和自动化。它拥有庞大且快速发展的生态系统。kubernetes服务，支持和工具随处可见。

作用：用于自动部署，扩展和管理“容器化应用程序”的开源系统。

可以理解成k8s是负责自动化运维管理多个容器化程序（比如docker）的集群，是一个生态及其丰富的容器编排框架工具。

由来：k8s由google的Borg系统(博格系统，google内部使用的大规模容器编排工具)作为原型，后经GO语言延用Borg的思路重写并捐献给CNCF基金会开源。

含义：来源于希腊语中的舵手，飞行员

官网：Kubernetes

GitHub：GitHub - kubernetes/kubernetes: Production-Grade Container Scheduling and Management

2、k8s的作用

传统的后端部署是把程序包放到服务器上，接着运行启动脚本把程序跑起来，同时启动守护脚本定期检查程序运行状态，必要的话重新拉起程序。

①案例：如果服务器的请求量上来了，已经部署的服务响应不过来怎么办？

传统的做法是，如果请求量，内存，cpu超过了阈值做了警告，运维人员就会马上增加服务器，部署好服务之后接入负载均衡来分担已有服务的压力。

这样做的弊端就是，需要人力的介入，而k8s要做的事情就是：自动化运维管理容器化的程序。

②k8s的目的就是让部署容器化应用简单高效。

k8s解决了裸跑docker的若干痛点：

单机使用，无法有效集群

随着容器数量的上升，管理成本攀升

没有有效的容灾，自愈的机制

没有预设编排模板，无法实现快速，大规模容器的调度

没有统一的配置管理中心工具

没有容器生命周期的管理工具

没有图形化运维管理工具

3、k8s的功能

k8s是google开源的容器集群管理系统，在docker等容器技术的基础上，为容器化的应用提供部署运行资源调度，服务发现和动态伸缩等一系列完整功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性。其主要功能如下。

①使用docker等容器技术对应用程序包装（package），实例化（instantiate），运行（run）。

②以集群的方式运行，管理跨机器的容器。

③解决docker跨机器容器之间的通讯问题

④k8s的自我修复机制使得容器集群总是运行在用户期望的状态。

二、k8s的特性

①弹性伸缩：

使用命令，UI或者基于cpu使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务。

②自我修复：

在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前都不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。

③服务发现和负载均衡：

k8s为多个容器提供一个统一访问入口（内部ip地址和一个dns名称），并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器的ip问题。

④自动发布（默认滚动发布模式）和回滚：

k8s采用滚动策略更新应用，一个更新一个pod，而不是同时删除所有的pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受业务影响。

⑤集中化配置管理和密钥管理：

管理机密数据和应用程序配置，而不是需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据的安全性，并可以将一些常用的配置存储在k8s中，方便应用程序使用。

⑥存储编排：

支持外挂存储并对外挂存储资源进行编排，挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，共有云（如：AWS），还是网络存储（如：NFS,Glusters，Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。

⑦任务批量处理运行：

提供一次性任务，定时任务，满足批量数据处理和分析的场景。

三、kubernetes的集群架构与组件

1、k8s架构

k8s是属于主从设备模型（Master-Slave架构），即有Master节点负载集群的调度，管理和运维，Slave节点是集群中的运算工作负载节点。

在k8s中主节点一般被称为Master节点，而从节点则被称为worker node节点，每个node都会被master分配一些工作负载。

master组件可以在集群中的任何计算机上运行，但建议master节点占据一个独立的服务器。因为master是整个集群的大脑，如果master所在节点宕机或不可用，那么所有的控制命令都将失效。除了master，在k8s集群中的其他机器被称为work node节点，当某个node宕机时，它的工作负载都会被master自动转移到其他节点上去。

四、k8s的核心组件

1、master组件：

master：集群的控制平面，负责集群的决策（管理）