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1、什么是 K8s

?? 1.1、K8s 概述

K8s是指Kubernetes，它是一個(gè)開源的容器編排平臺(tái)。Kubernetes的目標(biāo)是簡(jiǎn)化容器化應(yīng)用程序的部署、擴(kuò)展和管理。它提供了一種可靠的方式來運(yùn)行、管理和擴(kuò)展容器化應(yīng)用程序，使得開發(fā)人員能夠更專注于應(yīng)用程序的開發(fā)，而不需要過多地關(guān)注底層的基礎(chǔ)設(shè)施。

Kubernetes提供了一組功能強(qiáng)大的功能，包括自動(dòng)化容器的部署、擴(kuò)展和管理、負(fù)載均衡、自動(dòng)恢復(fù)、自動(dòng)擴(kuò)展、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和配置管理等。它還提供了強(qiáng)大的容器編排能力，可以根據(jù)應(yīng)用程序的需求自動(dòng)調(diào)度和管理容器的部署。

Kubernetes的設(shè)計(jì)理念是基于容器化應(yīng)用程序的微服務(wù)架構(gòu)，通過將應(yīng)用程序拆分成多個(gè)獨(dú)立的服務(wù)單元，使得應(yīng)用程序更具彈性和可伸縮性。同時(shí)，Kubernetes還提供了靈活的擴(kuò)展機(jī)制，可以與其他工具和服務(wù)集成，為應(yīng)用程序提供更多的功能和服務(wù)。

Kubernetes是一個(gè)功能強(qiáng)大的容器編排平臺(tái)，可以幫助開發(fā)人員更輕松地管理和擴(kuò)展容器化應(yīng)用程序。它已經(jīng)成為云原生應(yīng)用開發(fā)和部署的標(biāo)準(zhǔn)工具之一，被廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的企業(yè)和組織中。

?? 1.2 K8s 工作示意圖

Kubernetes 是一個(gè)跨多主機(jī)的容器編排平臺(tái)，它使用共享網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)主機(jī)(物理服務(wù)器或虛擬機(jī)) 構(gòu)建成統(tǒng)一的集群。其中，一個(gè)或少量幾個(gè)主機(jī)運(yùn)行為Master (主節(jié)點(diǎn))，作為控制中心負(fù)責(zé)管理整個(gè)集群系統(tǒng)，余下的所有主機(jī)運(yùn)行為Worker Node (工作節(jié)點(diǎn)) ，這些工作節(jié)點(diǎn)使用本地和外部資源接收請(qǐng)求并以Pod (容器集) 形式運(yùn)行工作負(fù)載。

?? 1.3、POD

?? POD是Kubernetes中的一個(gè)基本概念，它代表著一個(gè)或多個(gè)容器的集合。POD是Kubernetes中最小的可調(diào)度和管理的單位，可以包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的容器，它們共享相同的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源。

在一個(gè)POD中的容器是緊密耦合的，它們可以共享本地存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)命名空間和其他資源。這使得它們能夠相互通信和共享數(shù)據(jù)，同時(shí)也方便了它們的管理和調(diào)度。

POD提供了一種靈活的方式來組織和管理容器化應(yīng)用程序。通過將相關(guān)的容器放在同一個(gè)POD中，可以簡(jiǎn)化它們之間的通信和共享資源，提高應(yīng)用程序的可靠性和可維護(hù)性。

?? 1.4、Master

Master是集群的網(wǎng)關(guān)和中樞，負(fù)責(zé)諸如為用戶和客戶端暴露API、確保各資源對(duì)象不斷地逼近或符合用戶期望的狀態(tài)、以最優(yōu)方式調(diào)度工作負(fù)載，以及編排其他組件之間的通信等任務(wù)，它是各類客戶端訪問集群的唯一入口，肩負(fù)Kubernetes系統(tǒng)上大多數(shù)集中式管控邏輯。單個(gè)Master節(jié)點(diǎn)即可完成其所有功能，但出于冗余及負(fù)載均衡等目的，生產(chǎn)環(huán)境中通常需要協(xié)同部署多個(gè)此類主機(jī)。Master節(jié)點(diǎn)類似于蜂群中的蜂王。

Master 負(fù)責(zé)管理和監(jiān)控整個(gè)集群的狀態(tài)和運(yùn)行。Master節(jié)點(diǎn)是Kubernetes架構(gòu)中的核心組件，它包含了以下幾個(gè)關(guān)鍵組件：

1. ?? API Server（API服務(wù)器）：API Server是Kubernetes集群的入口，所有與集群的交互都通過API Server進(jìn)行。它提供了RESTful API接口，用于管理和操作集群中的資源對(duì)象，如Pod、Service、Replication Controller等。

2. ?? Scheduler（調(diào)度器）：Scheduler負(fù)責(zé)將新創(chuàng)建的Pod分配到集群中的具體節(jié)點(diǎn)上。它根據(jù)一系列的調(diào)度策略和節(jié)點(diǎn)資源情況，選擇最合適的節(jié)點(diǎn)來運(yùn)行Pod。

3. ?? Controller Manager（控制器管理器）：Controller Manager包含了多個(gè)控制器，用于監(jiān)控和維護(hù)集群中的各種資源對(duì)象的狀態(tài)。例如，Replication Controller控制器用于確保Pod的副本數(shù)滿足預(yù)期，Namespace控制器用于管理命名空間等。

4. ?? etcd（分布式鍵值存儲(chǔ)）：etcd是Kubernetes集群的持久化存儲(chǔ)，用于存儲(chǔ)集群的配置信息和狀態(tài)。它是一個(gè)高可用的分布式鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)，保證了集群的可靠性和一致性。

Kubernetes的Master節(jié)點(diǎn)通常運(yùn)行在一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器或虛擬機(jī)上，它們協(xié)同工作以管理和調(diào)度集群中的工作負(fù)載。Master節(jié)點(diǎn)對(duì)于集群的正常運(yùn)行非常重要，因此通常會(huì)進(jìn)行高可用配置，以確保集群的穩(wěn)定性和可靠性。

?? 1.5、Worker Node

Node 負(fù)責(zé)接收來自Master的工作指令并相應(yīng)創(chuàng)建或銷毀Pod對(duì)象，以及調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)則以合理完成路由和轉(zhuǎn)發(fā)流量等任務(wù)，是Kubernetes集群的工作節(jié)點(diǎn)。理論上講，Node可以是任何形式的計(jì)算設(shè)備，負(fù)責(zé)提供CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)等計(jì)算和存儲(chǔ)資源不過Master會(huì)統(tǒng)一將其抽象為Node對(duì)象進(jìn)行管理。Node類似于蜂群中的工蜂，在生產(chǎn)環(huán)境中，通常數(shù)量眾多。

每個(gè)Worker Node都具有以下關(guān)鍵組件：

1. ?? Kubelet：Kubelet是運(yùn)行在每個(gè)Worker Node上的代理程序，負(fù)責(zé)與Master節(jié)點(diǎn)通信，并管理節(jié)點(diǎn)上的容器。它會(huì)接收來自Master節(jié)點(diǎn)的指令，創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止和監(jiān)控容器的運(yùn)行狀態(tài)。

2. ??Container Runtime：Container Runtime是在Worker Node上負(fù)責(zé)運(yùn)行容器的軟件，例如Docker、containerd等。它負(fù)責(zé)管理容器的生命周期，包括鏡像的拉取、容器的創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止和銷毀等。

3. ?? Kube-proxy：Kube-proxy是負(fù)責(zé)在Worker Node上實(shí)現(xiàn)Kubernetes服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡的組件。它會(huì)維護(hù)集群中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，并將服務(wù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到正確的容器。

4. ?? Node Agent：Node Agent是一個(gè)在Worker Node上運(yùn)行的代理程序，負(fù)責(zé)與Master節(jié)點(diǎn)進(jìn)行心跳檢測(cè)和狀態(tài)報(bào)告。它會(huì)向Master節(jié)點(diǎn)匯報(bào)節(jié)點(diǎn)的健康狀態(tài)，并接收來自Master節(jié)點(diǎn)的指令。

Worker Node是Kubernetes集群中的工作單位，它們承載了實(shí)際的容器運(yùn)行任務(wù)。集群中可以有多個(gè)Worker Node，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上可以運(yùn)行多個(gè)容器。Worker Node的數(shù)量和規(guī)模可以根據(jù)工作負(fù)載的需求進(jìn)行擴(kuò)展和縮減。通過合理配置和管理Worker Node，可以實(shí)現(xiàn)容器化應(yīng)用程序的高可用性和彈性擴(kuò)展。

2、K8s 的優(yōu)缺點(diǎn)

Kubernetes（K8s）是一個(gè)開源的容器編排平臺(tái)，它具有許多優(yōu)點(diǎn)和一些缺點(diǎn)。以下是Kubernetes的主要優(yōu)缺點(diǎn)：

?? 2.1、優(yōu)點(diǎn)

1. ?? 自動(dòng)化管理：Kubernetes提供了自動(dòng)化的容器編排和管理功能，可以輕松管理大規(guī)模的容器化應(yīng)用程序。它可以自動(dòng)處理應(yīng)用程序的部署、伸縮、負(fù)載均衡和故障恢復(fù)等任務(wù)，減輕了運(yùn)維工作的負(fù)擔(dān)。

2. ?? 彈性擴(kuò)展：Kubernetes支持水平擴(kuò)展，可以根據(jù)負(fù)載的需求自動(dòng)調(diào)整應(yīng)用程序的副本數(shù)量。這使得應(yīng)用程序能夠根據(jù)流量的變化進(jìn)行彈性擴(kuò)展，提高了系統(tǒng)的可伸縮性和性能。

3. ?? 服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡：Kubernetes提供了內(nèi)置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡機(jī)制，可以自動(dòng)將請(qǐng)求路由到正確的容器。這簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)配置和管理，提高了應(yīng)用程序的可用性和可靠性。

4. ?? 健康監(jiān)測(cè)和自愈能力：Kubernetes能夠?qū)θ萜鬟M(jìn)行健康檢查，并在容器出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)重新啟動(dòng)或替換容器。這提高了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和可靠性，減少了系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。

5. ?? 多云平臺(tái)支持：Kubernetes提供了對(duì)多種云平臺(tái)的支持，包括AWS、Azure、Google Cloud等，使得應(yīng)用程序能夠在不同的云環(huán)境中無縫遷移和運(yùn)行。

?? 2.2、缺點(diǎn)：

1. ?? 學(xué)習(xí)曲線較陡：Kubernetes是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)習(xí)和理解它的概念和工作原理需要一定的時(shí)間和精力。初學(xué)者可能需要花費(fèi)一些時(shí)間來熟悉和掌握Kubernetes的使用方法。

2. ?? 配置復(fù)雜性：由于Kubernetes的靈活性和可定制性，配置和管理Kubernetes集群可能會(huì)變得復(fù)雜。需要仔細(xì)考慮各種配置選項(xiàng)和參數(shù)，以確保集群的穩(wěn)定性和性能。

3. ?? 資源消耗：Kubernetes本身需要一定的計(jì)算和存儲(chǔ)資源來運(yùn)行和管理集群。在小規(guī)模環(huán)境下，這可能會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。此外，Kubernetes集群的管理也需要一定的資源和成本。

4. ?? 部署和維護(hù)成本：Kubernetes的部署和維護(hù)可能需要一些專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于一些小型項(xiàng)目或團(tuán)隊(duì)來說，可能需要額外的投入來管理和維護(hù)Kubernetes集群。

盡管Kubernetes具有一些挑戰(zhàn)和復(fù)雜性，但它的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了缺點(diǎn)，使得它成為容器編排領(lǐng)域的首選工具。

3、K8s 的應(yīng)用場(chǎng)景

Kubernetes（K8s）是一個(gè)高度可擴(kuò)展的容器編排平臺(tái)，適用于各種應(yīng)用場(chǎng)景。以下是Kubernetes的一些主要應(yīng)用場(chǎng)景：

1. ?? 容器化應(yīng)用程序部署和管理：Kubernetes被廣泛用于部署和管理容器化應(yīng)用程序。它可以自動(dòng)化地處理容器的創(chuàng)建、調(diào)度、伸縮和監(jiān)控等任務(wù)，使得應(yīng)用程序的部署和管理變得更加簡(jiǎn)單和高效。

2. ?? 微服務(wù)架構(gòu)：Kubernetes提供了對(duì)微服務(wù)架構(gòu)的良好支持。它可以將不同的微服務(wù)部署為獨(dú)立的容器，并通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡機(jī)制來管理它們的通信和訪問。這使得微服務(wù)架構(gòu)更加靈活和可靠。

3. ?? 多云和混合云環(huán)境：Kubernetes可以在多種云平臺(tái)上運(yùn)行，包括公有云和私有云。它提供了對(duì)不同云環(huán)境的抽象和統(tǒng)一管理，使得應(yīng)用程序可以在不同云平臺(tái)之間無縫遷移和擴(kuò)展。

4. ?? 彈性伸縮和負(fù)載均衡：Kubernetes可以根據(jù)應(yīng)用程序的負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整容器的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)彈性伸縮。它還提供了內(nèi)置的負(fù)載均衡機(jī)制，可以將請(qǐng)求動(dòng)態(tài)地分發(fā)到可用的容器上，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

5. ?? 持續(xù)集成和持續(xù)部署（CI/CD）：Kubernetes與持續(xù)集成和持續(xù)部署工具（如Jenkins）集成，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的應(yīng)用程序構(gòu)建、測(cè)試和部署流程。這使得開發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠更快地交付新功能和更新。

6. ?? 批處理和大數(shù)據(jù)處理：Kubernetes可以用于批處理和大數(shù)據(jù)處理工作負(fù)載。它可以自動(dòng)調(diào)度和管理容器，以優(yōu)化資源利用率和任務(wù)執(zhí)行效率，提高批處理和大數(shù)據(jù)處理的性能和可靠性。

Kubernetes的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，適用于各種規(guī)模和類型的應(yīng)用程序。它提供了豐富的功能和工具，幫助開發(fā)團(tuán)隊(duì)更好地管理和擴(kuò)展容器化應(yīng)用程序。

4、K8s 集群架構(gòu)

Kubernetes（K8s）是一個(gè)開源的容器編排平臺(tái)，支持自動(dòng)化部署、擴(kuò)展和管理容器化應(yīng)用程序。Kubernetes集群架構(gòu)是K8s中的核心概念，它由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，包括主節(jié)點(diǎn)（Master Node）和工作節(jié)點(diǎn)（Worker Node）。

1. ?? 主節(jié)點(diǎn)（Master Node）：

   • API服務(wù)器（API Server）：作為集群的控制中心，負(fù)責(zé)接收和處理用戶和其他組件的請(qǐng)求。
   • 控制器管理器（Controller Manager）：負(fù)責(zé)運(yùn)行各種控制器，監(jiān)控集群狀態(tài)并作出相應(yīng)的調(diào)整。
   • 調(diào)度器（Scheduler）：根據(jù)資源需求和約束條件，將容器分配到適合的工作節(jié)點(diǎn)上。
   • etcd：分布式鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)集群的配置信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

2. ?? 工作節(jié)點(diǎn)（Worker Node）：

   • 容器運(yùn)行時(shí)（Container Runtime）：負(fù)責(zé)運(yùn)行容器，如Docker等。
   • kubelet：與主節(jié)點(diǎn)通信，管理和監(jiān)控工作節(jié)點(diǎn)上的容器。
   • kube-proxy：負(fù)責(zé)為容器提供網(wǎng)絡(luò)代理和負(fù)載均衡功能。
   • Pod：是最小的調(diào)度和管理單位，可以包含一個(gè)或多個(gè)容器。

3. ?? 網(wǎng)絡(luò)組件：

   • 容器網(wǎng)絡(luò)接口（CNI）：為容器提供網(wǎng)絡(luò)連接和通信能力。
   • 服務(wù)代理（Service Proxy）：負(fù)責(zé)將服務(wù)請(qǐng)求路由到正確的Pod上。

Kubernetes集群架構(gòu)通過主節(jié)點(diǎn)和工作節(jié)點(diǎn)的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了容器的自動(dòng)化管理和調(diào)度。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)集群的控制和管理，工作節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)運(yùn)行和執(zhí)行容器。通過這種分布式的架構(gòu)，Kubernetes能夠?qū)崿F(xiàn)高可用性、伸縮性和容錯(cuò)性，確保應(yīng)用程序的穩(wěn)定運(yùn)行和高效管理。

寫在最后

總之，Kubernetes（k8s）它提供了強(qiáng)大的容器編排、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡和自動(dòng)修復(fù)等功能，可以幫助開發(fā)人員和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)更高效地管理和運(yùn)行應(yīng)用程序。

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