Kubernetes——入门篇
文章目录
- 一、Kubernetes是什么？
- 二、Kubernetes 特点
- 三、Kubernetes特性
- 四、Kubernetes集群架构与组件
- 1、Kubernetes集群架构
- 2、Kubernetes组件
- Master组件
- ① Kube-apiserver
- ② Kube-controller-manager
- ③ kube-scheduler
- ④ etcd
- Node组件
- ① kubelet
- ② kube-proxy
- ③ docker或rocket
- 3、核心概念
- ① Pod
- ② Controllers
- ③ Service
- ④ Label
- ⑤ Namespaces
- ⑥ Annotations
Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。
在Kubernetes中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。
一、Kubernetes是什么？
kubernetes，简称K8s，是用8代替8个字符“ubernete”而成的缩写。是Goole在2014年开源的一个容器集群管理系统，用于云平台中多个主机上容器化应用程序的部署，扩展和管理。Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。提供了容器编排，资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能。
官方网站：http://www.Kubernetes.io
二、Kubernetes 特点
- 可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
- 可扩展: 模块化，插件化，可挂载，可组合
- 自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展
三、Kubernetes特性
① 自我修复
在节点故障时“重新启动”（容器不能重新启动，发生故障只能删掉重新创建）失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。
② 弹性伸缩
使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用成俗实例，保证应用业务高峰并发时的高可用；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，将回滚更改，确保升级不受影响业务。
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镜像里，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，方便应用程序使用。
⑥ 存储编排
挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网络存储（如NFS、GlusterFS、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。
四、Kubernetes集群架构与组件
1、Kubernetes集群架构
单master结构，只适用于实验环境，由于是一个单master节点所以其非常容易出现单点故障。一个master节点下面运行着3个node节点和三个etcd数据库。
多master节点架构，在整个集群的最前端是由至少两个代理服务器接收来自外部的请求，并转发给master节点和node节点。至少两个master节点互为主备关系，其他的节点不变
典型的单节点示例
2、Kubernetes组件
Master组件
master节点负责为用户和客户端暴露API、追踪集群节点的健康状态、调度工作负载、以及编排其他组件之间的通信等。
单个 master 节点即可完成其所有的功能，但是出于冗余及负载均衡的目的，生产环境中通常需要多个 master！
① Kube-apiserver
Kubernets API，集群的统一入口（唯一入口），各组件协调者（相当于书记的角色，负责其他组件的调配），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处理后再提交给Etcd存储。
② Kube-controller-manager
处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而controller-manager就是负责管理这些控制器的
cloud-controller-manager 具体功能：
- 节点（Node）控制器
- 路由（Route）控制器
- Service控制器
- 卷（Volume）控制器
③ 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，可以部署再同一个节点上，也可以部署在不同的节点上。
scheduler可以看做是openstack中的nova-scheduler组件，其通过计算每个节点的积分，分数越高的节点被分配到任务的概率也就越大。一旦节点接收到创建容器的任务，scheduler就会重新为所有节点评分。所以这个积分不是静态的而是动态的。而scheduler将创建任务交给api server与各个节点进行通信。
④ etcd
分布式键值存储系统。用于保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息。（ 生产环境中，一般会用3台，三副本）
etcd作为服务发现系统，有以下的特点：
- 简单：安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
- 安全：支持SSL证书验证
- 快速：根据官方提供的benchmark数据，单实例支持每秒2k+读操作
- 可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性
Node组件
node 是 k8s 集群中的工作节点，以 pod 的形式运行容器，Node 负责接收来自 master 节点 的工作指令并根据指令来创建或销毁 pod（容器） 对象，以及调整网络规划以便合理的路由和转发流量。
① kubelet
kubelet 是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器。本质上，它负责使Pod的运行状态与期望的状态一致。
② kube-proxy
在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作
③ docker或rocket
容器引擎，运行容器
3、核心概念
① 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
② Controllers
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ReplicaSet：确保预期的Pod副本数量
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Deployment：无状态应用（例如：web、nignx、apache、tomcat）
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StatefulSet：有状态应用部署（例如：mysql）
- 有状态：该应用独一无二，无法重新创建进行完美替代，例如mysql、Oracle数据库
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DaemonSet：确保所有的Node运行同一个Pod（把所有的Node设置为同一个命名空间）
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Job：一次性任务（类似linux：at）
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Cronjob：定时任务（类似linux：crontab）
更高层次对象，部署和管理Pod
③ Service
- 防止Pod失联
- 定义一组Pod访问的策略（主要作用）
- 确保每个Pod之间的独立性（安全）
④ Label
标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选
⑤ Namespaces
命名空间，将对象逻辑上隔离
⑥ Annotations
注释