Kubernetes基本概念

最新推荐文章于 2024-11-11 23:38:45 发布

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文章标签：后端 python 运维

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本文深入解析Kubernetes的关键概念，包括Cluster、Master、Node、Pod、Controller、Service、Namespace等，阐述各组件的功能与作用，以及如何管理和部署容器化应用。

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基本概念

1. Cluster

Cluster是计算、存储和网络资源的集合，Kubernetes 利用这些资源运行各种基于容器的应用。

2. Master

Master是Cluster的大脑，它的主要职责是调度,即决定将应用放在哪里运行。Master运行Linux操作系统，可以是物理机或者虚拟机。为了实现高可用，可以运行多个Master。

3. Node

Node的职责是运行容器应用。Node由Master管理,Node负责监控并汇报容器的状态，同时根据Master的要求管理容器的生命周期。Node运行在Linux操作系统上，可以是物理机或者是虚拟机。

4. Pod

Pod是Kubernetes 的最小工作单元。每个Pod 包含-一个或多个容器。Pod中的容器会作为一个整体被Master 调度到一个Node上运行。

5. Controller

Kubernetes通常不会直接创建Pod，而是通过Controller 来管理Pod 的。Controller 中定义了Pod的部署特性，比如有几个副本、在什么样的Node.上运行等。为了满足不同的业务场景，Kubernetes 提供了多种Controller，包括Deployment、 ReplicaSet、 DaemonSet、StatefuleSet、Job等，我们逐- -讨论。

(1) Deployment是最常用的Controller，比如在线教程中就是通过创建Deployment 来部署应用的。Deployment 可以管理Pod的多个副本，并确保Pod按照期望的状态运行。

(2) ReplicaSet实现了Pod 的多副本管理。使用Deployment 时会自动创建ReplicaSet,也就是说Deployment 是通过ReplicaSet 来管理Pod 的多个副本的，我们通常不需要直接使用ReplicaSet。

(3) DaemonSet 用于每个Node 最多只运行一个Pod副本的场景。正如其名称所揭示的，DaemonSet 通常用于运行daemon。

(4) StatefuleSet 能够保证Pod的每个副本在整个生命周期中名称是不变的，而其他Controller不提供这个功能。当某个Pod发生故障需要删除并重新启动时，Pod 的名称会发生变化，同时StatefuleSet 会保证副本按照固定的顺序启动、更新或者删除。

(5) Job用于运行结束就删除的应用，而其他Controller中的Pod通常是长期持续运行。

6. Service

Deployment可以部署多个副本，每个Pod都有自己的IP, 外界如何访问这些副本呢?通过Pod的IP吗?

要知道Pod很可能会被频繁地销毁和重启，它们的IP会发生变化，用IP 来访问不太现实。

答案是Service。

Kubernetes Service定义了外界访问一组特定Pod 的方式。Service有自己的IP和端口，Service为Pod提供了负载均衡。

Kubernetes运行容器(Pod)与访问容器(Pod)这两项任务分别由Controller 和Service执行。

7. Namespace

如果有多个用户或项目组使用同-一个 Kubernetes Cluster,如何将他们创建的Controller、Pod等资源分开呢?

答案就是Namespace。

Namespace可以将-一个物理的Cluster 逻辑上划分成多个虚拟Cluster，每个Cluster 就是一个Namespace。不同Namespace里的资源是完全隔离的。

Kubernetes默认创建了两个Namespace

default:创建资源时如果不指定，将被放到这个Namespace 中。

kube-system: Kubernetes 自己创建的系统资源将放到这个Namespace 中。

kubelet 运行在Cluster 所有节点上，负责启动Pod和容器。

kubeadm 用于初始化Cluster。

kubectl是Kubernetes 命令行工具。通过kubectl可以部署和管理应用，查看各种资源，创建、删除和更新各种组件。

Master节点

1. API Server ( kube- apiserver )

API Server 提供HTTP/HTTPS RESTful API，即Kubernetes API。 API Server 是Kubernetes Cluster的前端接口，各种客户端工具(CLI或UI)以及Kubernetes 其他组件可以通过它管理Cluster 的各种资源。

2. Scheduler ( kube -scheduler )

Scheduler负责决定将Pod 放在哪个Node. 上运行。 Scheduler 在调度时会充分考虑Cluster的拓扑结构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。

3. Controller Manager ( kube-controller-manager )

Controller Manager负责管理Cluster 各种资源，保证资源处于预期的状态。ControllerManager由多种controller 组成，包括replication controller、 endpoints controller、 namespacecontroller、serviceaccounts controller

不同的controller 管理不同的资源。例如，replication controller 管理Deployment 、StatefulSet、DaemonSet 的生命周期，namespace controller管理Namespace 资源。

4. etcd

etcd负责保存Kubernetes Cluster 的配置信息和各种资源的状态信息。当数据发生变化时，etcd 会快速地通知Kubernetes 相关组件。

5. Pod网络

Pod要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案。

Node节点

1. kubelet

kubelet是Node的agent，当Scheduler 确定在某个Node.上运行Pod 后，会将Pod ，

的具体配置信息(image、 volume 等)发送给该节点的kubelet, kubelet 根据这些信息创建和运行容器，并向Master 报告运行状态。

2. kube-proxy

service在逻辑.上代表了后端的多个Pod,外界通过service 访问Pod。 service 接收到的请求是如何转发到Pod的呢?这就是kube-proxy要完成的工作。

每个Node都会运行kube-proxy 服务，它负责将访问service 的TCP/UPD数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy 会实现负载均衡。