Kubernetes初认识

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一、Kubernetes初认识

1.k8s的特性

弹性伸缩：使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务。
自我修复：在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。
服务发现和负载均衡：K8S为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。
自动发布（默认滚动发布模式）和回滚：K8S采用滚动策略更新应用，一个更新一个Pod，而不是同时删除所有的Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不收影响业务。
集中化配置管理和密钥管理：管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性，并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用。
存储编排：支持外挂存储并对外挂存储资源进行编排，挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如：AWS），还是网络存储（如：NFS、Glusterfs、Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。
任务批量处理运行：提供一次性任务，定时任务，满足批量数据处理和分析的场景。

2.K8S架构

K8S 也是一个典型的C/S架构，由master主控节点和node节点组成
1、Master主控节点组件
auth：认证
身份权限的认证；客户端通过堡垒机管理node，在k8s内只有master可以管理集群，这时就需要master对node进行授权，使用的是apiserver，授权node管理集群
kube-APIserver：6443
调度、统筹k8s集群，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务
所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给 Etcd存储，从而隔离其他组件与etcd直接交互
kube-controller-manager(控制器管理中心-定义资源类型)
处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager 就是负责管理这些控制器的。
kube-scheduler：集群调度器
通过调度算法策略决定最终任务在哪个node节点上
根据调度算法（预选/优选的策略）为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署,可以部署在同一个节点上,也可以部署在不同的节点上。
etcd ：分布式键值存储系统
特性是服务自动发现，去中心化，版本是V3+，v2只支持把数据保存在内存中。用于保存k8s集群几乎所有的信息数据，包括路由状态，比如Pod、Service等对象信息
2、work-node组件
kubelet
kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理代理的角色(kubelet)是bootstrap，kublet管理对应的node节点，及node节点与master之间的交互，kubectl会监控负责的node节点，周期性汇报给master(kubectl)
kube-proxy（四层）
使用services定义了一组pod资源的访问策略，做反向代理，只要访问到services的id即可访问到pod
docker或rocket
容器引擎，运行容器；kubelet借助于docker引擎创建容器

3.Kubernetes工作流程

首先，运维人员使用kubectl命令行工具向API Server发送请求，API Server接收到请求后会写入到etcd中，API Server会让Controller-manager按照预设的模板去创建pod,Controller-manager通过API Server读取etcd中用户的预设信息，再通过API Server去找Scheduler可以为新创建的pod选择最合适的node节点。scheduler会通过API Server在etcd存储中心根据存储的node节点元信息、剩余资源等，用预选和优选策略选最优的node节点。
scheduler确定node节点后通过API Server交给这个node节点上的kubele进行pod资源的创建，kubele调用容器引擎交互创建pod,同时将pod监控信息通过API Server存储到etcd中。
用户访问时，通过kube-proxy负载、转发，访问相应的pod

二、K8S创建Pod流程

1.详细版

kubectl创建一个Pod（在提交时，转化为json**）**
1.首先经过auth认证（鉴权），然后传递给API Server进行处理。
2.API Server将请求信息提交给etcd
3.scheduler和controller-manager会watch（监听）API Server，监听请求。
4.在scheduler和controller-manager监听到请求后，scheduler会提交给API Server一个list清单-----》包含的是获取node节点信息。
5.此时API Server就会向etcd获取后端node节点信息，获取到后，被scheduler监听到，然后scheduler进行预选优选进行打分，最后将结果给API Server。
6.此时API Server也会被controller-manager 监听，controller-manager会根据请求创建Pod的配置信息（需求什么控制器），然后把控制器资源给API Server。
7.此时API Server会提交清单给与对应节点的kubelet（代理）。
8.kubelet代理通过K8S与容器的接口（例如containerd）进行交互，假设是docker容器，那么此时kubelet就会通过dockershim以及runc接口与docker的守护进程docker-server进行交互，来创建对应的容器，再生成对应的Pod。
9.kubelet同时会借助于metric server收集本节点的所有状态信息，然后再提交给API Server
10.最后API Server会提交list清单给与etcd来存储（最后api-server会将数据维护在etcd中）

2.简单版

1、首先kubectl 转化为json后，向api-server 提交创建Pod请求
2、api-server将请求信息记录在etcd中
3、scheduler 监听api-server处理的请求，然后向api-server申请后端节点信息
4、api-server 从etcd中获取后端节点信息后，给与scheduler
5、scheduler 进行预选优选、打分，然后提交结果给api-server
6、controller-manager 监听api-server处理的请求信息，并将所需的控制器资源给与api-server
7、api-server 对接node节点的kubelet
8、kubelet调用资源创建pod，并将统计信息返回给api-server
9、api-server将信息记录在etcd中

总结