浅谈kubernetes基础与架构

kubernetes，简称k8s：

• 是一个基于容器的，可移植，可扩展的运行分布式系统。用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。
• 所谓的云就是使用容器构建的一套服务集群网络，云由大量的容器构成，而k8s的职责就是管理云中的容器。
• kubernetes官方文档：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/overview/components/

部署方式的时代变迁

可以看到应用的部署到目前为止基本分为三个时代：

• 传统部署时代：这个时代，多个应用运行在同一个物理机器上，应用程序之间没法相互隔离，唯一的解决方案是每个物理服务器仅运行一个应用程序。但这样的话，物理成本过高。
• 虚拟化部署时代：引入了虚拟化技术，虚拟化技术允许你在单个物理机上运行多个VM。虚拟机实现了应用程序在VM间隔离。虚拟机能更好的利用物理机的资源并且达到隔离的目的，但隔离的层面是基于操作系统的，依然过于重量级。
• 容器部署时代：容器技术与VM类似，也是一种虚拟化技术，它具有自己的文件系统，CPU，内存，进程空间等。由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和OS发行版本进行移植。再达到隔离性目的的同时，比VM更加轻量。

kubernetes能做什么

• 服务发现和负载均衡
  k8s可以使用DNS名称或自己的IP地址公开容器，如果进入容器的流量很大，k8s可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。
• 存储编排
  k8s允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储，公共元提供商等。
• 自动部署和回滚
  你可以使用kubernetes描述已部署容器的所需状态，它可以以受控的效率将实际效率更改为期望状态。例如，你可以自动化k8s来为你的部署创建新容器，删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。
• 自动完成装箱计算
  k8s允许你指定每个容器所需CPU和内存（RAM）。当容器指定了资源请求使，k8s可以做出更好的决策来管理容器的资源。
• 自我修复
  k8s重新启动失败的容器，替换容器，杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器，并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。
• 密钥与配置管理
  k8s允许你存储和管理敏感信息，例如密码，OAuth令牌和ssh密钥。你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露密钥。

kubernetes架构图

k8s中的节点主要分为两大类：

• Master：管理和控制节点
• Node：实际的工作负载节点

Master

• kube-api server
  即k8s网关，所有的指令请求都要经过api server。也是整个系统对外的接口，供客户端和其他组件调用
• Scheduler
  负责监视新创建的，未指定运行节点的Pods，选择节点让Pod在上面运行。简单说就是通过调度算法，把请求资源调度到某一个Node节点
• kube-controller-manager
  在Master上运行控制器的组件。从逻辑上说，每个控制器都是一个单独的进程，但是为了降低复杂度，它们被编译到同一个可执行文件，并在一个进程中运行。
  这些控制器包括：

1. 节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知和响应
2. 副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod
3. 端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)
4. 服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌

• etcd
  etcd是具备一致性和高可用性的K-V数据库，用来存储k8s集群的所有后台数据。一般来说，k8s集群的etcd都需要做备份，保证容灾性
• cloud-controller-manager
  cloud-controller-manager允许您链接聚合到云提供商的应用编程接口中， 并分离出相互作用的组件与您的集群交互的组件。

Node

• Pod
  Pod是k8s管理的基本单元（最小单元），Pod内部是容器，k8s不直接管理容器，而是管理Pod
• kubelet
  监视所在Node中的Pod。一个集群中每个Node上运行的代理。它保证容器都运行在Pod中。kubelet不会管理不是由k8s创建的容器。
• kube-proxy
  为Pod提供代理，负责服务间负载均衡。
  kube-proxy维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与Pod进行网络通信。
• Fluentd
  图中没展示出来，它主要负责日志收集，存储和查询。