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kubernetes

一、背景

Docker足以管理单个容器，但现实生产环境中存在以下要求：
1、对于大量容器和容器化应用的需求
2、多个容器需要跨多个服务器主机部署
3、容器安全性需要多层部署
导致了仅利用Docker来进行管理编排的困难性，因此我们需要一个“管家”来处理这方面的需求。K8s因此产生。

定义：用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。

通过总结出的核心特质可以更清晰地理解：
k8s本质上期望实现对容器执行操作地自动化管理

部分优势：
1、跨主机容器编排
2、自动化操作、管控容器应用部署、运作、更新
3、对应用进行自我修复和运行状况记录、检查
4、更充分地利用硬件
5、快速扩展容器化应用和资源等

二、原理

首先我将Kubernetes集群笼统地分为两个部分：

1、Master
管理节点，提供访问、控制入口
2、Node
运行Pod的服务节点，即具体的操作、运行单元

从集群到Master节点的所有通信路径都在apiserver中终止
apiserver - kubelet：
从apiserver到kubelet的连接用于获取pod的日志，通过kubectl来运行pod，使用kubelet的端口转发功能
apiserver -> nodes、pods、services：
从apiserver到Node、Pod或Service的连接默认为HTTP连接

*Pod
一个或若干个容器的组合，不同容器使用相同的网络命名空间和IP地址，使用不同的端口。
共享资源包括：
1）存储
2）网络，唯一地集群ip地址
3）运行信息

在节点出现故障的情况下，群集中的其他可用节点上将会调度之前相同的Pod

Kubernetes架构：

相比于Docker，k8s非常复杂，我们来详细说明每个组件的功能

Master中：
1、scheduler
资源调度：实现分配机器的功能，即为建立的Pod进行node选择

2、replication controller
维护集群的状态：创建和复制Pod，进行检测、更新等

3、api server
整个系统的入口：提供用来和集群交互的REST端点

Node：
1、Docker
容器服务

2、Kube proxy
创建代理服务：实现层级内部，Service到Pod的请求路由（网络代理）和转发（负载均衡）

3、Kubelet
维护容器生命周期：即接受来自API Server的请求，启动、停止、监控、汇报容器

其他：
1、kubectl
即用户命令

2、etcd
存储功能：保存整个集群的状态

总结：
结合架构与功能描述，因此我们可以整理得到一个完整的运行流程：
1）用户通过Kubectl提交所希望运行的pod（即容器）
进入Master节点：
2）api server接受，并把请求存储与etcd
3）利用scheduler分配机器
进入Node节点
4）kubelet启动、运行相应的Pod

此外，
在Master中，replication controller维护集群的状态，保持容器数量
在Noder中，Kube proxy根据service，实现网络代理和负载均衡

至此，我们对学习的知识做了一个完整的串联

在学习过程中对于Kube proxy有一些疑惑，需要补充一些知识才更加清晰
*Service
定义Pod以及访问Pod的策略的抽象
*Label
标识、标签，实质是Key/Value键值对
就像真实的标签，通过它实现查询和筛选

串联二者，Service也正是通过Label才能找到Pod组，而之前疑惑的kube-proxy正是通过这二者的配合，来建立转发，实现所谓的负载均衡。
同样的Controller也正是通过Label来进行筛选Pod副本数量，最终实现自动控制。

补充说明，核心技术理念：
这一部分的总结，有利于本人加深了对上述部分的理解

1、API
声明而非命令：保证了稳定性
每个API对象都有3大类属性：元数据metadata、规范spec和状态status。
元数据是用来标识API对象的，每个对象都至少有3个元数据：namespace，name和uid；除此以外还有各种各样的标签labels用来标识和匹配不同的对象

2、Service
每个service 对应 集群内部虚拟IP
通过虚拟IP访问而不是简单的固定IP和端口号

四种type
1）ClusterIP：在集群中内部IP上暴露服务，service只能从集群内部访问
2）NodePort：通过每个Node地ip和静态端口暴露服务，会路由到上述地clusterIP，可以从外部访问
3）LoadBalancer：负载均衡（云提供商），向外暴露，可以路由到上述二者
4）ExternalName ：通过返回 CNAME 和它的值，可以将服务映射到 externalName 字段的内容

3、Namespace
类似的虚拟隔离作用

4、job
Job是K8s用来控制批处理型任务的API对象，Job管理的Pod根据用户的设置把任务成功完成就自动退出

5、DaemonSet
关注在K8s集群中的节点，保证每个节点上都有一个此类Pod运行。
典型的后台支撑型服务包括，存储，日志和监控等在每个节点上支持K8s集群运行的服务

6、PetSet
在前面概念中所提及的RC下的pod是典型的无状态pod，但在k8s的新版本中出现了有状态的设置，即Petset
每个Pod独立存储，pod出现故障在其他节点“自愈”时，挂载上原来的存储，即保持了原有的状态

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