K8S（kubernetes）概述

Kubernetes概述

一、什么是K8S（Kubernetes）？
1.k8s全称kubernetes，这个名字大家应该都不陌生，k8s是为容器服务而生的一个可移植容器的编排管理工具，越来越多的公司正在拥抱k8s，并且当前k8s已经主导了云业务流程，推动了微服务架构等热门技术的普及和落地，正在如火如荼的发展。那么称霸容器领域的k8s究竟是有什么魔力呢？
2.首先，我们从容器技术谈起，在容器技术之前，大家开发用虚拟机比较多，比如vmware和openstack，我们可以使用虚拟机在我们的操作系统中模拟出多台子电脑（Linux），子电脑之间是相互隔离的，但是虚拟机对于开发和运维人员而言，存在启动慢，占用空间大，不易迁移的缺点。举一个我亲身经历过的场景吧，之前在vmware中开发了一个线下平台，为了保证每次能够顺利使用，我们就把这个虚拟机导出为OVF，然后随身携带，用的时候在服务器中部署，这里就充分体现了虚拟机的缺点。
接着，容器化技术应运而生，它不需要虚拟出整个操作系统，只需要虚拟一个小规模的环境即可，而且启动速度很快，除了运行其中应用以外，基本不消耗额外的系统资源。Docker是应用最为广泛的容器技术，通过打包镜像，启动容器来创建一个服务。但是随着应用越来越复杂，容器的数量也越来越多，由此衍生了管理运维容器的重大问题，而且随着云计算的发展，云端最大的挑战，容器在漂移。在此业务驱动下，k8s问世，提出了一套全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，在整个容器技术领域的发展是一个重大突破与创新。
那么，K8S实现了什么？
从架构设计层面，我们关注的可用性，伸缩性都可以结合k8s得到很好的解决，如果你想使用微服务架构，搭配k8s，真的是完美，再从部署运维层面，服务部署，服务监控，应用扩容和故障处理，k8s都提供了很好的解决方案。
总而言之，k8s可以使我们应用的部署和运维更加方便。
二、kubernetes特性
1.自我修复
在节点故障时可以删除失效容器，重新创建新的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量，kill掉健康检查失败的容器，并且在容器未准备好之前不会处理客户端情况，确保线上服务不会中断
2.弹性伸缩
使用命令、UI或者k8s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
3.自动部署和回滚
k8s采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个pod，而不是同时删除所有pod，如果更新过程中出现问题，将回滚恢复，确保升级不影响业务
4.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IP问题
5.机密和配置管理
管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在径向力，提高敏感数据安全性，并可以将一些常用的配置存储在k8s中，方便应用程序调用
6.存储编排
挂载外部存储系统，无论时来自本地存储、公有云(aws)、还是网络存储（nfs、GFS、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.批处理
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集群架构与组件
kubernetes集群架构拓补图

注：

• API server是所有请求的唯一入口
• api server管理所有的事务，并把信息记录到etcd数据库中
• etcd有一个自动服务发现的特性机制，etcd会搭建有三个节点的集群，实现三副本
• scheduler 调度器用来调度资源，查看业务节点的资源情况，确定在哪个node上创建pod，把指令告知给api server
• 控制管理器controller-manager管理pod
• pod可以分为有状态和无状态的pod，一个pod里最好只放一个容器
• api server 把任务下发给业务节点的kubelet去执行
• 客户访问通过kube-proxy去访问pod
• pod下面的不一定是docker，还有别的容器
• 一般pod中只包含一个容器，除了一种情况除外，那就是elk
• elk会在pod内多放一个logstash去收集日志
  用户访问kubernetes过程示意图
  
  kubernetes各个组件及功能
  1.master组件
• kube-apiserver
  kubernetes api，集群的统一入口，各组件之间的协调者，以restful api提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给apiserver处理后在提交给etcd存储记录
• kube-controller-manager
  处理集群中常规的后台任务，一种资源对应一个控制器，controller-manager就是负责管理这些控制器的
• kube-scheduler
  根据调度算法为新创建的pod选择一个node节点，可以任意部署，可以部署在同一个节点上，也可以部署在不同节点上
• etcd
  分布式键值存储系统，用户保存集群状态数据，比如pod、service等对象信息
  2.node组件
• kubelet
  kubelet时master在node节点上的代理agent，管理本node运行容器的生命周期
  比如创建容器、pod挂载数据卷、下载sercet、获取容器和节点状态等工作，kubelet将每个pod转换成一组容器
• kube-proxy
  在node节点上实现pod的网络代理，维护网络规则和四层的负载均衡工作
• docker或rockert
  容器引擎，运行容器
  kubernetes核心概念

• pod
  最小部署单元
  一组容器的集合
  一个pod中的容器共享网络命名空间
  pod是短暂的

• controllers
  replicaset：确保预期的pod副本数量
  deployment：无状态应用部署，比如nginx、apache，一定程度上的增减不会影响客户体验
  statefulset：有状态应用部署，是独一无二型的，会影响到客户的体验
  daemonset：确保所有node运行同一个pod，确保pod在统一命名空间
  job：一次性任务
  cronjob:定时任务
  更高级层次对象：部署和管理pod

• service
  防止pod失联
  定义一组pod的访问策略

  确保了每个pod的独立性和安全性

• storage
  volumes
  persistent volumes
• pollcies策略
  resource quotas
• other
  label：标签，附加到某个资源上，用户关联对象、查询和筛选
  namespaces：命名空间，将对象从逻辑上隔离
  annotations：注释