kubernetes 权威指南学习第一天 简单了解k8s

1.kubernetes介绍

k8s是一个完备的分布式系统支持平台，k8s具有完备的集群管理能力，包括多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和服务发现机制、内建智能负载均衡器、强大的故障发现和自我修复能力、服务滚动升级能力和在线扩容能力、可扩展的资源自我调度机制，以及粒度度的资源配额管理能力。同时k8s提供了完善的管理工具。这些工具包含开发，部署测试，运维监控在内的各个环节，因此，k8s是一个全新的基于容器技术的分布式架构解决方案，并且是一个一站式完备的分布式系统开发和支撑平台。

2.简单了解k8s的基础知识

1)service服务是分布式集群架构的核心，一个service对象拥有如下关键特征：

a.拥有一个唯一的制定的名字（比如mysql-server）

b.拥有一个虚拟的IP（Cluster IP，Service IP或者是VIP）和端口号

c.能够提供某种远程服务能力

d.被映射到了提供这总服务能力的一组容器应用上

一个service通常是由多个相关服务进程来提供服务的，每个进程都有独立的（IP+port）访问点，但k8s能够通过service（虚拟Cluster+Service Port）连接指定的service上，更重要的是k8s中的service本身一旦被创建就不再变化了。我们不必为了服务IP地址的变化而头疼。

2）pod对象，为service提供的这组进程放到容器中进行隔离。是k8s最重要也是最基本的概念。

Pod组成示意图

备注：

1）每一个pod里运行着一个特殊的容器---Pause容器，其他容器都是业务容器，这些业务容器共享pause容器的网络栈和Volume（逻辑卷）挂载卷。因此他们之间的通信和数据交换更为高效。

2）k8s设计了pod对象，将每个服务进程包装到相应的pod中，使其成为pod中运行的一个容器(container),k8s为每一个pod提供一个唯一的Ip地址。一个Pod中的多个容器共享此ip地址。

3）pod运行在一个节点（node）的环境中，通常一个节点上可以运行几百个pod

4）并不是每一个pod和它里面运行的容器都能够映射到一个service上，只有那些提供服务的一组pod才会被映射到一个service上。

5）Pod有两中类型：

普通的Pod：一经创建，存放在etcd中，随后被k8s master调度到某个Node并进行绑定，随后pod被对应的node上的kubelet进程实例化一组相关的Docker容器并启动。

静态的Pod：不存放在etcd存储中，存放在某个具体的Node上的具体文件中，并且只在此node中启动运行

默认情况下，当pod里的某个容器停止了，k8s会自动检测到这个问题并且重新启动这个Pod(重启Pod里的所有容器)，如果Pod所在的Node宕机了，则会将这个Node上的所有Pod重新调度少其他节点上。

6）Pod可以对器能使用的服务器上的计算资源进行配额，在1.5.2版本中只能对cpu和内存进行限额，其中cpu和内存的配额都是一个绝对值。

cpu配额的单位是m，通常一个容器的cpu配额定义为100~300m，即占用0.1~0.3个cpu。

内存的单位是内存字节数。

在k8s中，一个计算资源进行配额限定需要设定一下两个参数

Requests：该资源最小申请量，系统必须满足要求

Limits：该资源最大允许使用的量，不能被突破，当试图超过这个量时，会被k8s干掉并重启。

yaml文件中配额的实例：

资源配置在yaml文件中的写法

3.label标签：建立service和pod之间的关联关系

1）k8s为mysql的pod贴上了name=mysql标签，然后给相应的service定义标签选择器（label selector）

2）mysql service 的标签选择器的选择条件是name=mysql 意为该service要作用于所有包含name=mysql标签的pod上。这样就解决了service与pod的关联关系，或者是基于集合的判断（in 和 notin）

3）label Selector在k8s中重要的使用场景：

a.kube-controller进程通过资源对象RC上定义的label Selector来筛选要监控的Pod副本的数量，从而实现Pod副本的数量始终符合预期设定的全自动控制流程

b.kube-proxy进程通过Service的label Selector来选择对应的Pod，自动建立起每个Service到对应的Pod的请求转发路由表，从而实现Servcice的智能负载均衡机制。

c.通过对某些Node定义特定的label，并且在Pod定义文件中使用NodeSelector这种标签调度策略，kube-scheduler进程可以实现Pod定向调度的特性

4.集群管理方面

a.组成：master节点和一群node节点

master节点：

1.master指的是集群控制节点，每一个k8s集群都有一个master节点来负责集群中管理和控制，所有执行命令都是master节点上运行的。通常master会占用一台服务器或者虚拟机。

2.运行着集群管理相关的一组进程：

kube-apiserver：提供HTTP Reset借口的关键服务进程，是k8s里所有资源增删改查操作的唯一入口，也是集群控制的入口进程

kube-controller-manager：所有资源对象的自动化控制中心，-------资源的大管家

kube-scheduler： 负责资源调度（pod调度）的进程，----------公司调度室

作用：

实现整个集群的资源调度，pod调度，弹性伸展，安全控制，系统监控，和纠错等管理功能，并且都是全自动完成

补充：master节点上还启动一个etcd Server进程，因为k8s里的所有的资源对象的数据全部是保存在etcd（非关系数据库）中的。

node节点：

1.node节点可以是物理机也可以是虚拟机，node节点是k8s集群中的工作负载节点，每一个node都会被master分配一些工作负载（docker 容器），当某个node宕机时，其上的工作负载会被master自动转移到其他节点上去。在node上k8s管理的最小运行单元是pod

node上运行关键进程：

kubelet：负责pod对应的容器的创建，启停等任务，同时与master节点密切协作，实现集群管理的基本功能

kube-proxy：实现kubernetes Service(kube-apiserver)的通信与负载均衡机制的重要组件

docker: docker 引擎，负责本机的容器创建和管理工作

作用：

负责pod的建立，启动，监控，重启，销毁，以及实现软件模式的负载均衡器

补充：

node节点可以在运行期间动态添加到k8s的集群中。默认情况下，kubelet会向master注册自己，一旦node被纳入集群管理范畴，kubelet会定时向master汇报自己的相关操作系统信息和有哪些pod在运行，这样master才能知道每个node的资源使用情况和实现高效均衡的资源调度策略。一旦master没有收到node上报信息，会判定该node已经不在了，会自动创建node。

5.扩容的处理

k8s集群中只需要为扩容service关联的pod创建一个Replication Controller（RC）文件

在一个RC文件中包含3个关键的信息：目标pod的定义，目标pod需要运行的副本数量（Replicas）和要监控的目标pod的标签（label）

可以动态缩放实现RC的副本数量：

kubectl  scale   rc   pod_name  --replicas=num  

RC set 的一些特征和作用：

特征和作用