目錄
一、kubernetes簡介
1.k8s的由來
?2.為什么用 k8s ？
3.k8s主要功能
二、k8s集群架構(gòu)與組件
1.Master 組件
1.1Kube-apiserver
1.2Kube-controller-manager
?1.3Kube-scheduler
2.Node組件
2.1Kubelet
2.2Kube-Proxy
2.3docker 或 rocket
3.配置存儲中心
3.1etcd
三、k8s創(chuàng)建pod的工作流程
四、k8s核心概念
1.Pod
2.Pod控制器
3.Label
4.Label選擇器（Label selector）?
5.Service
6.Ingress
7.Name
8.Namespace
9.k8s資源配置信息：
一、kubernetes簡介
kubernetes，簡稱為k8s（k12345678s）。用于自動部署、擴展和管理“容器化（containerized）應(yīng)用程序”的開源系統(tǒng)。可以理解成 K8S 是負責(zé)自動化運維管理多個容器化程序（比如 Docker）的集群，是一個生態(tài)極其豐富的容器編排框架工具。
K8S是Google開源的容器集群管理系統(tǒng)，在Docker等容器技術(shù)的基礎(chǔ)上，為容器化的應(yīng)用提供部署運行、資源調(diào)度、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和動態(tài)伸縮等一系列完整功能，提高了大規(guī)模容器集群管理的便捷性。
1.k8s的由來
K8S由google的Borg系統(tǒng)(博格系統(tǒng)，google內(nèi)部使用的大規(guī)模容器編排工具)作為原型，后經(jīng)GO語言延用Borg的思路重寫并捐獻給CNCF基金會開源。
云原生基金會（CNCF）于2015年12月成立，隸屬于Linux基金會。CNCF孵化的第一個項目就是Kubernetes，隨著容器的廣泛使用，Kubernetes已經(jīng)成為容器編排工具的事實標準。
官網(wǎng)：Kubernetes
GitHub：?GitHub - kubernetes/kubernetes: Production-Grade Container Scheduling and Management
?2.為什么用 k8s ？
試想下傳統(tǒng)的后端部署辦法：把程序包（包括可執(zhí)行二進制文件、配置文件等）放到服務(wù)器上，接著運行啟動腳本把程序跑起來，同時啟動守護腳本定期檢查程序運行狀態(tài)、必要的話重新拉起程序。
設(shè)想一下，如果服務(wù)的請求量上來，已部署的服務(wù)響應(yīng)不過來怎么辦？傳統(tǒng)的做法往往是，如果請求量、內(nèi)存、CPU超過閾值做了告警，運維人員馬上再加幾臺服務(wù)器，部署好服務(wù)之后，接入負載均衡來分擔(dān)已有服務(wù)的壓力。
這樣問題就出現(xiàn)了：從監(jiān)控告警到部署服務(wù)，中間需要人力介入！那么，有沒有辦法自動完成服務(wù)的部署、更新、卸載和擴容、縮容呢？
而這就是 K8S 要做的事情：自動化運維管理容器化（Docker）程序。
3.k8s主要功能
- 跨主機編排容器。
- 更充分地利用硬件資源來最大化地滿足企業(yè)應(yīng)用的需求。
- 控制與自動化應(yīng)用的部署與升級。
- 為有狀態(tài)的應(yīng)用程序掛載和添加存儲器。
- 線上擴展或縮減容器化應(yīng)用程序與它們的資源。
- 聲明式的容器管理，保證所部署的應(yīng)用按照我們部署的方式運作。
- 通過自動布局、自動重啟、自動復(fù)制、自動伸縮實現(xiàn)應(yīng)用的狀態(tài)檢查與自我修復(fù)。
- 為多個容器提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負載均衡，使得用戶無需考慮容器IP問題。
二、k8s集群架構(gòu)與組件
K8S 是屬于主從設(shè)備模型（Master-Slave 架構(gòu)），即有 Master 節(jié)點負責(zé)集群的調(diào)度、管理和運維，Slave 節(jié)點是集群中的運算工作負載節(jié)點。
在 K8S 中，主節(jié)點一般被稱為 Master 節(jié)點，而從節(jié)點則被稱為 Worker Node 節(jié)點，每個 Node 都會被 Master 分配一些工作負載。
Master 組件可以在群集中的任何計算機上運行，但建議 Master 節(jié)點占據(jù)一個獨立的服務(wù)器。因為 Master 是整個集群的大腦，如果 Master 所在節(jié)點宕機或不可用，那么所有的控制命令都將失效。除了 Master，在 K8S 集群中的其他機器被稱為 Worker Node 節(jié)點，當(dāng)某個 Node 宕機時，其上的工作負載會被 Master 自動轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點上去。
1.Master 組件
1.1Kube-apiserver
用于暴露 Kubernetes API，任何資源請求或調(diào)用操作都是通過 kube-apiserver 提供的接口進行。以 HTTP Restful API 提供接口服務(wù)，所有對象資源的增刪改查和監(jiān)聽操作都交給 API Server 處理后再提交給 Etcd 存儲。
可以理解成 API Server 是 K8S 的請求入口服務(wù)。API Server 負責(zé)接收 K8S 所有請求（來自 UI 界面或者 CLI 命令行工具）， 然后根據(jù)用戶的具體請求，去通知其他組件干活?？梢哉f API Server 是 K8S 集群架構(gòu)的大腦。
1.2Kube-controller-manager
運行管理控制器，是 K8S 集群中處理常規(guī)任務(wù)的后臺進程，是 K8S 集群里所有資源對象的自動化控制中心。
在 K8S 集群中，一個資源對應(yīng)一個控制器，而 Controller manager 就是負責(zé)管理這些控制器的。
控制器的種類：
- Node Controller（節(jié)點控制器）：負責(zé)在節(jié)點出現(xiàn)故障時發(fā)現(xiàn)和響應(yīng)。
- Replication Controller（副本控制器）：負責(zé)保證集群中一個 RC（資源對象 Replication Controller）所關(guān)聯(lián)的 Pod 副本數(shù)始終保持預(yù)設(shè)值。可以理解成確保集群中有且僅有 N 個 Pod 實例，N 是 RC 中定義的 Pod 副本數(shù)量。
- Endpoints Controller（端點控制器）：填充端點對象（即連接 Services 和 Pods），負責(zé)監(jiān)聽 Service 和對應(yīng)的 Pod 副本的變化。 可以理解端點是一個服務(wù)暴露出來的訪問點，如果需要訪問一個服務(wù)，則必須知道它的 endpoint。
- Service Account & Token Controllers（服務(wù)帳戶和令牌控制器）：為新的命名空間創(chuàng)建默認帳戶和 API 訪問令牌。
- ResourceQuota Controller（資源配額控制器）：確保指定的資源對象在任何時候都不會超量占用系統(tǒng)物理資源。
- Namespace Controller（命名空間控制器）：管理 namespace 的生命周期。
- Service Controller（服務(wù)控制器）：屬于 K8S 集群與外部的云平臺之間的一個接口控制器。
?1.3Kube-scheduler
是負責(zé)資源調(diào)度的進程，根據(jù)調(diào)度算法為新創(chuàng)建的 Pod 選擇一個合適的 Node 節(jié)點。
可以理解成 K8S 所有 Node 節(jié)點的調(diào)度器。當(dāng)用戶要部署服務(wù)時，Scheduler 會根據(jù)調(diào)度算法選擇最合適的 Node 節(jié)點來部署 Pod。
- 預(yù)選策略（predicate）
- 優(yōu)選策略（priorities）
API Server 接收到請求創(chuàng)建一批 Pod ，API Server 會讓 Controller-manager 按照所預(yù)設(shè)的模板去創(chuàng)建 Pod，Controller-manager 會通過 API Server 去找 Scheduler 為新創(chuàng)建的 Pod 選擇最適合的 Node 節(jié)點。比如運行這個 Pod 需要 2C4G 的資源，Scheduler 會通過預(yù)選策略過濾掉不滿足策略的 Node 節(jié)點。Node 節(jié)點中還剩多少資源是通過匯報給 API Server 存儲在 etcd 里，API Server 會調(diào)用一個方法找到 etcd 里所有 Node 節(jié)點的剩余資源，再對比 Pod 所需要的資源，如果某個 Node 節(jié)點的資源不足或者不滿足 預(yù)選策略的條件則無法通過預(yù)選。預(yù)選階段篩選出的節(jié)點，在優(yōu)選階段會根據(jù)優(yōu)選策略為通過預(yù)選的 Node 節(jié)點進行打分排名， 選擇得分最高的 Node。例如，資源越富裕、負載越小的 Node 可能具有越高的排名。
2.Node組件
2.1Kubelet
Node 節(jié)點的監(jiān)視器，以及與 Master 節(jié)點的通訊器。Kubelet 是 Master 節(jié)點安插在 Node 節(jié)點上的“眼線”，它會定時向 API Server 匯報自己 Node 節(jié)點上運行的服務(wù)的狀態(tài)，并接受來自 Master 節(jié)點的指示采取調(diào)整措施。
從 Master 節(jié)點獲取自己節(jié)點上 Pod 的期望狀態(tài)（比如運行什么容器、運行的副本數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)或者存儲如何配置等）， 直接跟容器引擎交互實現(xiàn)容器的生命周期管理，如果自己節(jié)點上 Pod 的狀態(tài)與期望狀態(tài)不一致，則調(diào)用對應(yīng)的容器平臺接口（即 docker 的接口）達到這個狀態(tài)。
管理鏡像和容器的清理工作，保證節(jié)點上鏡像不會占滿磁盤空間，退出的容器不會占用太多資源。
總結(jié)：
在 Kubernetes 集群中，在每個 Node（又稱 Worker Node）上都會啟動一個 kubelet 服務(wù)進程。該進程用于處理 Master 下發(fā)到本節(jié)點的任務(wù)，管理 Pod 及 Pod 中的容器。每個 kubelet 進程都會在 API Server 上注冊節(jié)點自身的信息，定期向 Master 匯報節(jié)點資源的使用情況，并通過 cAdvisor 監(jiān)控容器和節(jié)點資源。
2.2Kube-Proxy
在每個 Node 節(jié)點上實現(xiàn) Pod 網(wǎng)絡(luò)代理，是 Kubernetes Service 資源的載體，負責(zé)維護網(wǎng)絡(luò)規(guī)則和四層負載均衡工作。 負責(zé)寫入規(guī)則至iptables、ipvs實現(xiàn)服務(wù)映射訪問的。
Kube-Proxy 本身不是直接給 Pod 提供網(wǎng)絡(luò)，Pod 的網(wǎng)絡(luò)是由 Kubelet 提供的，Kube-Proxy 實際上維護的是虛擬的 Pod 集群網(wǎng)絡(luò)。
Kube-apiserver 通過監(jiān)控 Kube-Proxy 進行對 Kubernetes Service 的更新和端點的維護。
在 K8S 集群中微服務(wù)的負載均衡是由 Kube-proxy 實現(xiàn)的。Kube-proxy 是 K8S 集群內(nèi)部的負載均衡器。它是一個分布式代理服務(wù)器，在 K8S 的每個節(jié)點上都會運行一個 Kube-proxy 組件。
2.3docker 或 rocket
容器引擎，運行容器，負責(zé)本機的容器創(chuàng)建和管理工作。
當(dāng) kubernetes 把 pod 調(diào)度到節(jié)點上，節(jié)點上的 kubelet會指示 docker 啟動特定的容器。接著，kubelet 會通過 docker 持續(xù)地收集容器的信息， 然后提交到主節(jié)點上。docker 會如往常一樣拉取容器鏡像、啟動或停止容器。不同點僅僅在于這是由自動化系統(tǒng)控制而非管理員在每個節(jié)點上手動操作的。
3.配置存儲中心
3.1etcd
K8S 的存儲服務(wù)。etcd 是分布式鍵值存儲系統(tǒng)，存儲了 K8S 的關(guān)鍵配置和用戶配置，K8S 中僅 API Server 才具備讀寫權(quán)限，其他組件必須通過 API Server 的接口才能讀寫數(shù)據(jù)。
三、k8s創(chuàng)建pod的工作流程
- 用戶通過客戶端發(fā)送創(chuàng)建Pod的請求到master節(jié)點上的apiserver
- apiserver會先把請求信息寫入到etcd中保存，再找controller-manager根據(jù)預(yù)設(shè)的資源配置模板創(chuàng)建Pod資源
- 然后controller-manager會通過apiserver去找scheduler為新創(chuàng)建的Pod選擇最合適的node節(jié)點
- scheduler通過調(diào)度算法的預(yù)選策略和優(yōu)選策略篩選出最合適的node節(jié)點進行調(diào)度
- 然后再通過apiserver找到對應(yīng)的node節(jié)點上的kubelet去創(chuàng)建和管理Pod
- kubelet會跟容器引擎交互來管理Pod/容器的生命周期
- 用戶還可通過apiserver在kube-proxy上寫入網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，創(chuàng)建service資源，實現(xiàn)對Pod的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負載均衡
四、k8s核心概念
Kubernetes 包含多種類型的資源對象：Pod、Label、Service、Replication Controller 等。
所有的資源對象都可以通過 Kubernetes 提供的 kubectl 工具進行增、刪、改、查等操作，并將其保存在 etcd 中持久化存儲。
Kubernets其實是一個高度自動化的資源控制系統(tǒng)，通過跟蹤對比etcd存儲里保存的資源期望狀態(tài)與當(dāng)前環(huán)境中的實際資源狀態(tài)的差異，來實現(xiàn)自動控制和自動糾錯等高級功能。
1.Pod
Pod是 Kubernetes 創(chuàng)建或部署的最小/最簡單的基本單位，一個 Pod 代表集群上正在運行的一個進程。
可以把 Pod 理解成豌豆莢，而同一 Pod 內(nèi)的每個容器是一顆顆豌豆。
一個 Pod 由一個或多個容器組成，Pod 中容器共享網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算資源，在同一臺 Docker 主機上運行。
一個 Pod 里可以運行多個容器，又叫邊車模式（SideCar）。而在生產(chǎn)環(huán)境中一般都是單個容器或者具有強關(guān)聯(lián)互補的多個容器組成一個 Pod。
同一個 Pod 之間的容器可以通過 localhost 互相訪問，并且可以掛載 Pod 內(nèi)所有的數(shù)據(jù)卷；但是不同的 Pod 之間的容器不能用 localhost 訪問，也不能掛載其他 Pod 的數(shù)據(jù)卷。
2.Pod控制器
Pod 控制器是 Pod 啟動的一種模版，用來保證在K8S里啟動的 Pod 應(yīng)始終按照用戶的預(yù)期運行（副本數(shù)、生命周期、健康狀態(tài)檢查等）。
K8S 內(nèi)提供了眾多的 Pod 控制器，常用的有以下幾種：
- Deployment：無狀態(tài)應(yīng)用部署。Deployment 的作用是管理和控制 Pod 和 ReplicaSet，管控它們運行在用戶期望的狀態(tài)中。
- Replicaset：確保預(yù)期的 Pod 副本數(shù)量。ReplicaSet 的作用就是管理和控制 Pod，管控他們好好干活。但是，ReplicaSet 受控于 Deployment。
- Daemonset：確保所有節(jié)點運行同一類 Pod，保證每個節(jié)點上都有一個此類 Pod 運行，通常用于實現(xiàn)系統(tǒng)級后臺任務(wù)。
- Statefulset：有狀態(tài)應(yīng)用部署
- Job：一次性任務(wù)。根據(jù)用戶的設(shè)置，Job 管理的 Pod 把任務(wù)成功完成就自動退出了。
- Cronjob：周期性計劃性任務(wù)
Deployment 和 Replicatset 的關(guān)系：
- 可以理解成 Deployment 就是總包工頭，主要負責(zé)監(jiān)督底下的工人 Pod 干活，確保每時每刻有用戶要求數(shù)量的 Pod 在工作。如果一旦發(fā)現(xiàn)某個工人 Pod 不行了，就趕緊新拉一個 Pod 過來替換它。而ReplicaSet 就是總包工頭手下的小包工頭。
- 從 K8S 使用者角度來看，用戶會直接操作 Deployment 部署服務(wù)，而當(dāng) Deployment 被部署的時候，K8S 會自動生成要求的 ReplicaSet 和 Pod。用戶只需要關(guān)心 Deployment 而不操心 ReplicaSet。
- 資源對象 Replication Controller 是 ReplicaSet 的前身，官方推薦用 Deployment 取代 Replication Controller 來部署服務(wù)。
3.Label
- 標簽，是 K8S 特色的管理方式，便于分類管理資源對象。
- Label 可以附加到各種資源對象上，例如 Node、Pod、Service、RC 等，用于關(guān)聯(lián)對象、查詢和篩選。
- 一個 Label 是一個 key-value 的鍵值對，其中 key 與 value 由用戶自己指定。
- 一個資源對象可以定義任意數(shù)量的Label，同一個Label 也可以被添加到任意數(shù)量的資源對象中，也可以在對象創(chuàng)建后動態(tài)添加或者刪除。
- 可以通過給指定的資源對象捆綁一個或多個不同的 Label，來實現(xiàn)多維度的資源分組管理功能。?
Label 與 Annotation（注釋）的區(qū)別：
區(qū)別在于有效的標簽值必須為63個字符或更少，并且必須為空或以字母數(shù)字字符（[a-z0-9A-Z]）開頭和結(jié)尾，中間可以包含橫杠（-）、下劃線（_）、點（.）和字母或數(shù)字。注釋值則沒有字符長度限制。?
4.Label選擇器（Label selector）?
- 給某個資源對象定義一個 Label，就相當(dāng)于給它打了一個標簽；隨后可以通過標簽選擇器（Label selector）查詢和篩選擁有某些 Label 的資源對象。
- 標簽選擇器目前有兩種：基于等值關(guān)系（等于、不等于）和基于集合關(guān)系（屬于、不屬于、存在）。
5.Service
- 在K8S的集群里，雖然每個Pod會被分配一個單獨的IP地址，但由于Pod是有生命周期的（它們可以被創(chuàng)建，而且銷毀之后不會再啟動），隨時可能會因為業(yè)務(wù)的變更，導(dǎo)致這個 IP 地址也會隨著 Pod 的銷毀而消失。
- Service 就是用來解決這個問題的核心概念。
- K8S 中的 Service 并不是我們常說的“服務(wù)”的含義，而更像是網(wǎng)關(guān)層，可以看作一組提供相同服務(wù)的Pod的對外訪問接口、流量均衡器。
- Service 作用于哪些 Pod 是通過標簽選擇器來定義的。
- 在 K8S 集群中，Service 可以看作一組提供相同服務(wù)的 Pod 的對外訪問接口?？蛻舳诵枰L問的服務(wù)就是 Service 對象。每個 Service 都有一個固定的虛擬 ip（這個 ip 也被稱為 Cluster IP），自動并且動態(tài)地綁定后端的 Pod，所有的網(wǎng)絡(luò)請求直接訪問 Service 的虛擬 ip，Service 會自動向后端做轉(zhuǎn)發(fā)。
- Service 除了提供穩(wěn)定的對外訪問方式之外，還能起到負載均衡（Load Balance）的功能，自動把請求流量分布到后端所有的服務(wù)上，Service 可以做到對客戶透明地進行水平擴展（scale）。
- 而實現(xiàn) service 這一功能的關(guān)鍵，就是 kube-proxy。kube-proxy 運行在每個節(jié)點上，監(jiān)聽 API Server 中服務(wù)對象的變化， 可通過以下三種流量調(diào)度模式： userspace（廢棄）、iptables（瀕臨廢棄）、ipvs（推薦，性能最好）來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)。
- Service 是 K8S 服務(wù)的核心，屏蔽了服務(wù)細節(jié)，統(tǒng)一對外暴露服務(wù)接口，真正做到了“微服務(wù)”。比如我們的一個服務(wù) A，部署了 3 個副本，也就是 3 個 Pod； 對于用戶來說，只需要關(guān)注一個 Service 的入口就可以，而不需要操心究竟應(yīng)該請求哪一個 Pod。
- 優(yōu)勢非常明顯：一方面外部用戶不需要感知因為 Pod 上服務(wù)的意外崩潰、K8S 重新拉起 Pod 而造成的 IP 變更， 外部用戶也不需要感知因升級、變更服務(wù)帶來的 Pod 替換而造成的 IP 變化。
6.Ingress
Service 主要負責(zé) K8S 集群內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)拓撲，那么集群外部怎么訪問集群內(nèi)部呢？這個時候就需要 Ingress 了。Ingress 是整個 K8S 集群的接入層，負責(zé)集群內(nèi)外通訊。
Ingress 是 K8S 集群里工作在 OSI 網(wǎng)絡(luò)參考模型下，第7層的應(yīng)用，對外暴露的接囗，典型的訪問方式是 http/https。
Service 只能進行第四層的流量調(diào)度，表現(xiàn)形式是 ip+port。Ingress 則可以調(diào)度不同業(yè)務(wù)域、不同URL訪問路徑的業(yè)務(wù)流量。
比如：客戶端請求 http://www.kgc.com:port ?---> Ingress ---> Service ---> Pod
7.Name
- 由于 K8S 內(nèi)部，使用 “資源” 來定義每一種邏輯概念（功能），所以每種 “資源”，都應(yīng)該有自己的 “名稱”。
- “資源” 有 api 版本（apiversion）、類別（kind）、元數(shù)據(jù)（metadata）、定義清單（spec）、狀態(tài)（status）等配置信息。
- “名稱” 通常定義在 “資源” 的 “元數(shù)據(jù)” 信息里。在同一個 namespace 空間中必須是唯一的。
8.Namespace
隨著項目增多、人員增加、集群規(guī)模的擴大，需要一種能夠邏輯上隔離 K8S 內(nèi)各種 “資源” 的方法，這就是 Namespace。
Namespace 是為了把一個 K8S 集群劃分為若干個資源不可共享的虛擬集群組而誕生的。
不同 Namespace 內(nèi)的 “資源” 名稱可以相同，相同 Namespace 內(nèi)的同種 “資源”，“名稱” 不能相同。
合理的使用 K8S 的 Namespace，可以使得集群管理員能夠更好的對交付到 K8S 里的服務(wù)進行分類管理和瀏覽。
K8S 里默認存在的 Namespace 有：default、kube-system、kube-public 等。
查詢 K8S 里特定 “資源” 要帶上相應(yīng)的 Namespace。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-629658.html
9.k8s資源配置信息：
- Apliverison：每種資源對象在k8s中使用的api接口版本
- Kind：資源對象的類型
- Maledala：資源對象的元數(shù)據(jù)，比如 name資源名稱，namespace命名空間。labels標簽，annilations注釋
- Spec：資源對象的資源配置清單（配置屬性），比如 副本數(shù)，鏡像名，數(shù)據(jù)卷，標簽選擇器等
- Status：?資源對象的當(dāng)前運行狀態(tài)信息
?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-629658.html
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