十分钟了解kubernetes的核心概念

十分钟了解kubernetes的核心概念

下文将简单介绍kubernetes的核心概念。因为这些定义可以kubernetes的官档中找到，中文文档地址，所以下文中也会避免用大段枯燥的文字介绍。相反，我们会使用一些图表和示例来解释这些概念，借助它们我们可以全面理解晦涩难懂的一些概念。

1、什么是kubernetes

kubernetes（k8s）是自动化容器操作的开源平台，这些操作包括布署，调度和节点集群间扩展。如果你曾经用docker容器技术布署容器，那么可以将docker看成kubernetes内部使用的低级别组件。kubernetes不仅仅支持docker，还支持rocker（另一种容器技术）。

使用kubernetes拥有下面的特点：

• 自动化容器的布署和复制。
• 随时扩展与收缩容器规模。
• 将容器组织成组，并提供容器间的负载均衡。
• 较容易升级应用程序容器的新版本。
• 提供容器弹性，如果容器失效就替换它等。

实际上，kubernetes只需一个部署文件，使用一条命里就可以布署多层容器（前后端）的完整集群。

$ kubectl create -f single-config-file.yaml

2、集群

集群是一组节段，这些节点可以是物理服务器或者虚拟机，之上安装了kubernetes平台。下图展示这样的集群，注意概图为了强调核心概念有所简化。

k8s集群示意

上图可以看到如下组件，使用特别的图标表示Service和Label：

• Pod Pod
• Container（容器）
• Label（标签）
• Replication Controller（复制控制器）
• Service（服务）
• Node（节点）
• Kubernetes Master（kubernetes主节点）

2.1 Pod

Pod（上图绿色框）安排在节点上，包括一组容器和卷。同一个Pod里面的容器共享一个命名网络空间，可以使用localhost互相通信。Pod是短暂的，不是持续性实体。你可以有下面的问题：

• 如果Pod是短暂的，那么我怎么才能持久化容器数据使其能够重启后存在呢？是的，kubernetes支持卷的概念，因此可以使用持久化的卷类型。
• 是否手动创建Pod，如果想要创建同一个容器的多份拷贝，需要一个个分别创建出来么？可以手动创建单个Pod，也可以使用Replication Controller使用Pod模版创建出来多份拷贝。
• 如果Pod是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，那么怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？这时可以用Service。

2.2 Label

如上图所示，一些Pod有Label。一个Label是attach到Pod的一对键值对，用来传递用户定义的属性。比如你可能创建了一个"tier"和"app"标签，通过Label(tier=frontend, app=myapp)来标记前端Pod容器，使用Label(tier=backend, app=myapp)标记后台容器，然后可以使用Seletors选择带有特定标签Label的Pod，并且将Service或Replication Controller应用到上面。

2.3 Replication Controller

是否手动创建Pod，如果想要创建同一个容器的多份拷贝，需要一个个分别创建出来么？能否将Pods划分到逻辑组里面去。

Replication Controller确保任意时间都有着指定数量的Pod副本在运行。如果为某个Pod创建了Replication Controller并制定3个副本，它会创建3个副本，并且持续监控它们。如果某个Pod不响应，那么Replication Controller会替换它，

Replication Controller监控Pod

如果之前不响应的Pod恢复了，现在就有了4个Pod，那么Replication Controller就会将其中一个终止并保持总数为3。如果在运行中将副本总数改为5，Replication Controller就会立即启动2个新的Pod，保证总数为5。还可以按照这样的方式缩小Pod，这个特性在执行滚动升级时比较有用。

当创建Replication Controller时，需要执行两个东西：

• Pod模版：用来创建Pod副本的模版。
• Label：Replication Controller需要监控的Pod的标签。

现在已经创建了Pod的副本，那么在这些副本上如何进行均衡负载？我们需要的是Service。

2.4 Service

如果Pods是短暂的。那么重启时IP地址可能会发生变化，怎么才能从前端容器正确可靠的指向后端容器呢？

Service是定义一些列Pod以及访问这些Pod的策略的一层抽象。Service通过Label找到Pod组。因为Service是抽象的，所以在图表中通常看不到它们的存在，这也就让这一概念更难理解。

现在，假定有两个后台Pod，并定义后台Service的名称为‘backend-service’，label选择器为（tier=backend, app=myapp）。backend-service会完成如下两件重要的事情：

• 会为Service创建一个本地集群的DNS入口，因此前端Pod只需要DNS查找主机名为‘backend-service’，就能够解析出前端应用可用的IP地址。
• 现在前端已经得到了后台服务的IP地址，但是它应该访问2个后台Pod的哪一个呢。Service在这2个后台Pod之间提供了透明的负载均衡，会将请求分发给其中任意一个（如下面的动画所示）。通过每个Node上运行的代理（kube-proxy）完成。

下图动画展示了Service的功能。注意该图做了很多简化。如果不进入网络配置，那么达到透明的负载均衡目标所涉及的底层网络和路由相对先进。

service - pod组抽象.gif

有一个特别类型的Kubernetes Service，称为‘LoadBlancer’，作为外部负载均衡器使用，在一定数量的Pod之间负暂均衡。

2.5 Node

节点（上橘色方框）是物理机或虚拟机，作为kubernetes worker，通常称为Minion。每个节点都运行如下Kubernetes关键组件：

• Kubelet：直接点代理。
• Kube-proxy：Service使用其将链接路由到Pod，如上所述。
• Docker或Rocker：Kuberbetes使用的容器技术来创建容器。

2.6 Kubernetes Master

集群拥有一个Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集群的独特视角，并且拥有一系列组件，如Kubernetes API Service。API Server提供可以用来和集群交互的REST端点。master节点包括用来创建和复制Pod的Replication Controller。

3、感谢

十分钟带你理解Kubernetes核心概念

再下面会继续理解属于和概念，最后尝试使用。