基于k8s云原生技术栈学习

进程可见 可相互通信 共享同一份文件
资源视图隔离：namespace
控制资源使用率：cgroup（可以限制资源使用率）
独立的文件系统：chroot
进程可以运行在独立的环境，进程之间不会相互影响

什么是容器：视图隔离（可以看到其他的进程），资源可限制，独立文件系统的进程集合。独立主机名。

优点类似于微内核，容器，华为的鸿蒙

运行所需要的所有文件集合—镜像

用dockerfile–描述镜像的构建步骤（有便利的语法糖）

构建步骤所产生文件系统的变化–changeset

• 类似于disk snapshot
• 提高分发效率，减少磁盘压力

changeset分层，复用的特点提高分发效率，数据共享，减少磁盘压力

例如golang的镜像基于alpien
https://blog.csdn.net/CSDN_duomaomao/article/details/76152416
一个轻量级操作系统

具备复用能力很关键（changeset）

如何编写dockerfile

from：来自哪个镜像（镜像可以复用）

workdir（cd）：接下来的步骤在哪进行

copy：将主机拷贝到镜像内

run：动作

cmd：镜像默认的名字

docker registry：本公司额镜像仓库

从镜像仓库下载下来pull
docker images
docker run 参数https://odcn.top/2019/02/13/2529/docker-run%E5%91%BD%E4%BB%A4%E5%8F%82%E6%95%B0%E4%B8%AD%E6%96%87%E4%BB%8B%E7%BB%8D/

build once run anywhere

容器运行时的生命周期

单进程模型

init进程和容器的生命周期一致
init进程生命周期=容器生命周期
运行期间可运行exec执行运维操作

数据持久化

独立于容器的生命周期
数据卷–docker volume vs bind 容器的退出不会导致数据的丢失

• 通过-v 的参数挂载（这种方式比较简单，依赖宿主机的目录，提高运维成本，需要对所有分宿主机统一管理）
• 目录的管理交给容器运行的引擎
  docker create volume demo（交给docker来管理）
  区别：挂载时候容器的名字变成volume的名字

数据卷独立容器运行存在，帮助数据的持久化

moby容器引擎架构

shim：管理容器，插件化进行管理，动态接管，不会影响到现有的容器运行

容器和VM 的区别

容器基于进程 不需要guest os 只需要一个文件系统就可以

所以启动快，进程之间的隔离，但是进程之间的隔离并不好，比VM是要差很多的，消耗的资源少，提供的隔离的效果的差很多

容器也在强隔离方向发展。

预告

• 容器镜像的本质
• 深入了解容器隔离namespace和资源隔离
• 容器数据卷的实现方式
• containerd架构分析和工作原理解析

kubernetes - 工业级的容器编排平台

源于希腊语，舵手，飞行员

为什么叫舵手呢，来自于集装箱

寓意：管理运送集装箱的平台

服务发现，负载均衡，容器自动装箱（调度），储存编排，自动容器恢复，自动发布与回滚，配置密文管理，批量执行，水平伸缩

kubernetes-调度

kubernetes-自动恢复

健康检查机制（心跳包）

kubernetes-水平伸缩

当k8s检测到某docker cpu负载过高等问题，会将某任务自动伸缩发放到其他容器，通过负载均衡，一个负载打到3个，提高响应时间

kubernetes架构

典型的C/S架构 server是中央管控节点

k8s master架构

api server：处理api操作，所有的组件都链接api server 组件和组件不进行独立的链接，都通过api server进行消息的传送
controller：控制器，对集群状态进行管理（自动容器修复，水平扩张）
scheduler：调度器，根据cpu内存的大小，找一个合适的节点进行放置
etcd：分布式的存储系统，实现高可用

controller和scheduler可以进行热备

k8s-node

node真正的业务负载，node里面以pod的形式运行

pod中运行一个或多个容器

kubelet：真正运行pod的组件，通过
api server接收到pod需要运行的状态，提交到container runtime组件中，在os上真正创建容器运行的环境，最终把容器运行起来

storage plugin network plugin：一个网络和存储的插件，对网络的管理（云厂商自己去写plugin插件）

kube-proxy：真正实现组网的能力通过iptables

user通过master节点下发信息

kubernetes的架构例子

client申请要创建一个pod，请求交给api server ，然后再etcd登记一下，交给scheduler（调度器），调度器看看给他分配到哪，确定好了，到etcd确认在记录下，然后交给相应节点的kubelet，然后会调用container runtime真正的启动配置容器的运行环境。然后配合插件进行存储和组网。

核心概念pod

• 最小的额调度单元，原因是docker之间可能有依赖
• 一组容器的抽象（可以指定容器需要资源的大小）多少核多少g
• 还可以volume卷的硬盘存储
• 可以定义容器运行的command 环境变量等
• pod抽象可以共享网络环境（进程之间的隔离）

核心概念-volume

• 声明在pod中的容器可访问的文件目录
• volume也可以支持很多后端的存储插件（本地，分布式，云存储）

核心概念-Deployment

• 可以定义一组pod的副本数目，版本等
• 通过controller维持pod数目，也会帮助deployment
• 通过控制器以指定策略的控制版本（滚动升级，版本回滚）

核心概念 - service

• 类似于vip LB里面的东西

核心概念-namespace

• namespace提供隔离的机制

api基础知识

spec下面还有个status来表示运行的状态

api-lable

• 进行选择

Pod

深入理解pod
为什么要用pod？

容器的本质：进程被隔离 资源受限制的进程

容器里PID= 1的进程就是应用本身

管理虚拟机就是管理基础设施，管理容器就是直接管理应用本身
这也是不可变基础设施的本质

因为硬资源的过剩引出的虚拟化的技术

• 那么kubernetes呢？
• 说kubernetes就是云时代的操作系统
• 容器镜像就是操作系统的软件安装包

k8s里的进程相当于linux里面的线程
操作系统的进程组，线程组的概念

pod类比于进程组，线程组

共享一些资源和文件

容器是单进程模型，不能创建复杂的程序

深入理解pod：

• 比如docker之间需要文件的交换，读写日志
• 使用socketjin行本地通信
• 会发生rpc调用
• 共享namespace

通过pod解决

共享网络

pod有一个ip地址，被pod里的所有容器共享

pod共享存储

容器设计模式

war包+tomcat的容器化

• 镜像只打包tomcat。使用数据卷从宿主机挂载到tomcat，但是有问题，需要维护一个分布式的容器，因为容器是无状态的，当容器挂了之后新的容器的id又变了

• 有没有更好的方法？

initcontaine

• 只做了一件事将war包copy到容器里，干完一件事就退出了
• 比用户容器先启动，严格按照定义顺序执行

经典容器设计模式

pod里面通过localhost通信，不会降低性能

sidecar：适配器容器

业务暴露出的api，一个转发的机制代理模式（代理容器）

总结：

• pod是核心机制
• 容器设计模式，进程组
• 容器设计模式本质都是解耦和重用（istio）

kubernetes资源对象

labels

kubectl get pods --show-lables -l（查询） env=test（选择器pod，修改标签什么的）

kubectl get nginx1 -o yaml | less

kubectl apply -f yaml

kubectl get replicasets xxxxxxx - o yaml | less（创建出来）

kubectl get pods（查看集群中的pod情况）

kubectl get pods xxxxxxx -o yaml | less

replicasets创建出来的有个特点，有个references指向replicaset类型，名字叫nginx-replicaset

控制器模式

核心：控制循环的概念

sensor（逻辑的传感器）

由三个组件构成：

• reflector
• informer
• indexer

采用声明式api

deployment

管理部署发布的控制器

定义一组pod的期望数量，controller会维持与期望一致

kubectl get pod

pod owner是replication而非deployment

更新镜像

kubectl set image deployment.vi.apps/nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1

快速回滚

deployment只负责管理不同版本的replicaset，由replicaset管理pod副本数

每个replicaset对应了deployment template的一个版本，一个replicaset下的pod都是相同的

JOB：管理任务的控制器

创建一个或多个pod确保指定数量pod运行成功

kubectl create -f job.yaml

kubectl get jobs

job的执行单元还是pod

并行job

定时任务cronjob

应用配置管理

pod的配置管理