Kubernetes——基本概念与理论

一、Kubernetes是什么？

• Kubernetes，简称 K8s，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 是 Google 在 2014 年开源的一个容器集群管理系统，使用 Go 开发，简称为 K8s，用于容器化应用程序的部署，扩展和管理
• K8s 提供了容器编排（yml），资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能，目标是让部署容器化应用简单高效
• K8s 兼容多种容器类型，市场占用率最高，官网：https://kubernetes.io/

二、Kubernetes特性

• 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。
• 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。
• 自动部署和回滚（此处可以多了解一下蓝绿部署、滚动部署、灰度发布、金丝雀发布）
  K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受影响业务。
• 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。
• 机密和配置管理
  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
  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。
• 批量处理
  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

三、Kubernetes集群架构与组件

1、Master组件

• kube-apiserver
  Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以RESTful APr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。
• 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CcontrollerManager就是负责管理这些控制器的。
• kube-scheduler
  根据调度算法为新创建的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:服务自动发现）。用于保存集群状态数据，
  比如Pod、Service等对象信息
• AUTH:认证模块
  K8S内部支持使用RBAC认证的方式进行认证

2、Node组件

• kubelet
  kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期,
  比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器。
• kube-proxy
  在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则、pod之间通信和四层负载均衡工作。默认会写入规则至iptables ，目前支持IPVS、同时还支持namespaces
• docker或rocket
  容器引擎,运行容器。

四、Kubernetes核心概念

Pod：

*K8s 中最小的部署单元，是一组容器的集合

*一个 Pod 中的容器共享网络命名空间，像一个小型局域网一样，所以其中容器之间可以彼此通讯

*Pod 是短暂的，因为其一旦故障，会重新创建新的

*K8s 管理的基本都是业务，而业务都是跑在 Pod 上

Controllers（控制器）：

ReplicaSet：创建资源，确保预期的 Pod 副本数量

Deployment：无状态应用部署

StatefulSet：有状态应用部署

DaemonSet：确保所有 Node 运行同一个 Pod，即管理进程资源

Job：一次性任务

Cronjob：周期性计划定时任务

Service：

对外提供服务，防止 Pod 失联，定义一组 Pod 的访问策略，方便访问

Label：

标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选

Namespaces：

命名空间，将对象逻辑上隔离，用于角色管理和控制

Annotations：

注释，方便阅读

五、官方提供的三种部署方式

• minikube
  Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes，仅用于尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。
  部署地址: https://kubernetes.io/docs/setup/minikube/
• kubeadm
  Kubeadm也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。
  部署地址:https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
• 二进制包
  推荐，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。
  下载地址:https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases