kubernetes/k8s认识和原理以及结构图示

kubernetes认识和原理

【1】kubernetes介绍

kubernetes，简称K8s，是用8代替8个字符“ubernete”而成的缩写。是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。
Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。
在Kubernetes中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

【2】kubernetes出现的背景

（1）传统的应用部署方式

传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作，当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。

（2）新的应用部署方式

新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。

（3）kubernetes应用

容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在build或release 的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚拟机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。而k8s就是这样的管理架构。

【3】kubernetes的特点

可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
可扩展: 模块化，插件化，可挂载，可组合
自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展

【4】kubernetes的组件

（1）master组件

Master组件可以在集群中任何节点上运行。但是为了简单起见，通常在一台VM/机器上启动所有Master组件，并且不会在此VM/机器上运行用户容器。请参考构建高可用群集以来构建multi-master-VM。

1】kube-APIserver

kube-apiserver用于暴露Kubernetes API。任何的资源请求/调用操作都是通过kube-apiserver提供的接口进行。请参阅构建高可用群集。

2】ETCD

etcd是Kubernetes提供默认的存储系统，保存所有集群数据，使用时需要为etcd数据提供备份计划。

3】kube-controller-manager

kube-controller-manager运行管理控制器，它们是集群中处理常规任务的后台线程。逻辑上，每个控制器是一个单独的进程，但为了降低复杂性，它们都被编译成单个二进制文件，并在单个进程中运行。
控制器包括：
节点（Node）控制器。
副本（Replication）控制器：负责维护系统中每个副本中的pod。
端点（Endpoints）控制器：填充Endpoints对象（即连接Services&Pods）。
Service Account和Token控制器：为新的Namespace创建默认帐户访问API Token。

4】kube-scheduler

kube-scheduler监视新创建没有分配到Node的Pod，为Pod选择一个Node。

（2）node节点组件

节点组件运行在Node，提供Kubernetes运行时环境，以及维护Pod。

1】kubelet

kubelet是主要的节点代理，它会监视已分配给节点的pod，具体功能：
安装Pod所需的volume。
下载Pod的Secrets。
Pod中运行的 docker（或experimentally，rkt）容器。
定期执行容器健康检查。
Reports the status of the pod back to the rest of the system, by creating amirror podif necessary.
Reports the status of the node back to the rest of the system.

2】kube-proxy

kube-proxy通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实现Kubernetes服务抽象。

3】pod

docker用于运行容器，pod用于管理docker，是最基本的单元