kubernetes简介

前言：本文主要参考张磊大神的深入剖析 kubernetes，文章很有深度，把阅读笔记整理下来。

基本概念

kubernetes是用于方便管理容器的编排操作的平台。解决了处理大规模集群中各种任务之间的复杂关系的问题。
所以说，Kubernetes 项目的本质，是为用户提供一个具有普遍意义的容器编排工具。

kubernetes架构图_1

可以看出kubernetes的项目架构与Borg相似，都是由master与node组成，分别负责控制与计算。
其中 master 节点，由三个独立组件组合而成：

apisever: API 服务
scheduler: 服务调度
controller-manager: 容器编排

在计算节点（node）上最核心的部分为kubelet组件
kubelet 主要负责与容器（Docker）的交互

( => ) 只表示具有依赖关系，无方向性

kubelet => CRI (Container Runtime Interface)
CRI : 定义了容器运行时的各项核心操作，比如：启动容器需要的所有参数

CRI => OCI
OCI : 容器运行时规范，把CRI翻译成对Linux操作系统的调用,（操作 Linux Namespace 和 Cgroups 等）。

kubelet => gRPC => Device Plugin
Device Plugin: 用来管理GPU等宿主机物理设备的主要组件，也是基于 Kubernetes 项目进行机器学习训练、高性能作业支持等工作必须关注的功能。

CNI (Container Networking Interface) => kubelete => CSI (Container Storage Interface)
CNI: 网络插件，为容器提供网络
CSI: 存储插件，为容器提供持久化存储

Kubernetes 的设计思想是，从宏观的角度，以统一的方式，定义任务之间的关系，为将来支持更多种类的关系留有余地。

Pod

比如：一些应用之间需要频繁的访问、交互。又或者，他们会直接通过本地文件进行信息交换。

这类情况在常规的环境中，都会被部署在同一台机器中，并通过Localhost通信，通过本地磁盘目录交换文件。
而在kubernetes中，这些容器被划分在一个"pod" 中，在这个pod中，这些容器同时共享同一个Network Namespace、同一组数据卷，从而高效的交换信息。

Service

另一种常见的需求：比如Web应用与数据库之间的访问关系

像这样的两个服务，往往是不会部署在同一个机器上的，而且我们知道容器的 IP 不是固定的，那么我们该如何让Web 应用找到数据库的 pod 呢？

在kubernetes中提供了“Service“ 的服务，给 pod 绑定一个 service 服务，而service 服务声明的 IP 是固定的、始终不变。
Service 服务的作用就是作为 pod 的代理入口，为pod 提供一个对外的暴露固定IP地址

pod&service 关系

按照上图我们可以看出，当遇到容器间紧密协作的关系难题时，就是使用了Pod ，有了Pod之后，我们希望一次可以启动多个应用实例，于是就用上了Deployment 这个多实例管理器，而有了这样一组相同的pod后，我们有需要Service 来提供固定的IP与端口用于负载均衡访问。

Secret

当两个容器之间，不单单只是访问关系时，而且还要在访问时，提供授权信息，像是数据库访问时的Credential(用户名和密码) 那么又该怎么做？

我们可以使用Secret 的对象，它其实是保存在 Etcd 中的键值对数据，这样当我们把Credential的信息以Secret的方式存入Etcd 时，kubernetes就会在我们指定的pod启动时将数据以Volumes的方式挂载到容器里，这样就可以实现加密认证访问了。

其他概念

除了应用之间的关系外，应用的运行形态是影响"如何容器化"的重要因素

所以kubernetes中有很多pod改进后的对象，像是Job，用来描述一次性运行的pod（比如：大数据任务），还有DaemonSet，用于描述每个宿主机必须且只能运行一个副本的守护进程，再如CronJob，用于描述定时任务。

在kubernetes中推崇的使用方式：

首先，通过一个"编排对象"，如Pod，Job，CronJob等，用于描述你试图管理的应用。
然后，再为他定义一些"服务对象"，如Service、Secret、Horizontal Pod Autoscaler （自动水平拓展器）等。

这种使用方式，就是所谓的声明式API。这种API对应的"编排对象"和"服务对象", 都是kubernetes中的API对象（API Object）

试一试

在kubernetes 中需要使用yaml来定义（比如：nginx-deployment.yaml）

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

在上面这个 YAML 文件中，我们定义了一个 Deployment 对象，它的主体部分（spec.template 部分）是一个使用 Nginx 镜像的 Pod，而这个 Pod 的副本数是 2（replicas=2）。

启动：

 kubectl create -f nginx-deployment.yaml

总体架构图

kubernetes架构图_2

参考文章：https://time.geekbang.org/column/article/23132

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