Kubernetes入门之基本概念

Kubernetes概述

      Kubernetes（k8s）是Google在2014年发布的一个开源项目。最初，Google开发了一个叫Borg的系统（现在命名为Omega）来调度庞大数量的容器和工作负载。在积累多年的经验后，Google决定重写这个容器管理系统，并将其贡献到开源社区，让全世界都能受益。这个项目就是Kubernetes。简单地讲，Kubernetes是Google Omega的开源版本

       Kubernetes（k8s）是自动化容器操作的开源平台，这些操作包括部署、调度和节点集群间扩展。如果你曾经用过Docker容器技术部署容器，那么可以将Docker看成Kubernetes内部使用的低级别组件。Kubernetes不仅支持Docker，还支持Rocket，这是另一种容器技术。

      ​Kubernetes中的大部分概念如Node、Pod、Replication Controller、Service等都可以被看作一种资源对象，几乎所有资源对象都可以通过Kubernetes提供的kubectl工具（或者API编程调用）执行增、删、改、查等操作并将其保存在etcd中持久化存储。从这个角度来看，Kubernetes其实是一个高度自动化的资源控制系统，它通过跟踪对比etcd库里保存的“资源期望状态”与当前环境中的“实际资源状态”的差异来实现自动控制和自动纠错的高级功能

      ​Kubernetes是一个完备的分布式系统支撑平台。Kubernetes具有完备的集群管理能力，包括多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和服务发现机制、内建的智能负载均衡器、强大的故障发现和自我修复能力、服务滚动升级和在线扩容能力、可扩展的资源自动调度机制，以及多粒度的资源配额管理能力。同时，Kubernetes提供了完善的管理工具，这些工具涵盖了包括开发、部署测试、运维监控在内的各个环节。因此，Kubernetes是一个全新的基于容器技术的分布式架构解决方案，并且是一个一站式的完备的分布式系统开发和支撑平台

特点

（1）自动化容器的部署和复制。
（2）随时扩展或收缩容器规模。
（3）将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡。
（4）轻松升级应用程序容器的新版本。
（5）提供容器弹性，如果容器失效，就替换它。 ### 基本概念

Cluster

​Cluster是计算、存储和网络资源的集合，Kubernetes利用这些资源运行各种基于容器的应用

Master

​       Master指的是集群控制节点，在每个Kubernetes集群里都需要有一个Master来负责整个集群的管理和控制，基本上Kubernetes的所有控制命令都发给它，它负责具体的执行过程

在Master上运行着以下关键进程。

Kubernetes API Server（kube-apiserver）：提供了HTTP Rest接口的关键服务进程，是Kubernetes里所有资源的增、删、改、查等操作的唯一入口。

Kubernetes Controller Manager（kube-controller-manager）：Kubernetes里所有资源对象的自动化控制中心。

Kubernetes Scheduler（kube-scheduler）：负责资源调度（Pod调度）的进程。

另外，在Master上通常还需要部署etcd服务，Kubernetes里的所有资源对象的数据都被保存在etcd中。

Node

​ 除了Master，Kubernetes集群中的其他机器被称为Node，Node可以是一台物理主机，也可以是一台虚拟机。Node是Kubernetes集群中的工作负载节点，每个Node都会被Master分配一些工作负载（Docker容器），当某个Node宕机时，其上的工作负载会被Master自动转移到其他节点上

在每个Node上都运行着以下关键进程

kubelet：负责Pod对应的容器的创建、启停等任务，同时与Master密切协作，实现集群管理的基本功能。

kube-proxy：实现Kubernetes Service的通信与负载均衡机制的重要组件。

Docker Engine（docker）：Docker引擎，负责本机的容器创建和管理工作。

Node可以在运行期间动态增加到Kubernetes集群中，kubelet进程就会定时向Master上报信息，这样Master就可以获知每个Node的资源使用情况，并实现高效均衡的资源调度策略。而某个Node在超过指定时间不上报信息时，会被Master判定为“失联”，Node的状态被标记为不可用（Not Ready）。

Pod

​       Pod是Kubernetes的最小工作单元。每个Pod包含一个或多个容器。Pod中的容器会作为一个整体被Master调度到一个Node上运行。Pod中的所有容器使用同一个网络命名空间（Namespace），即相同的IP地址和Port空间。它们可以直接用Localhost通信。同样的，这些容器可以共享存储，当Kubernetes挂载Volume到Pod时，本质上是将Volume挂载到Pod中的每一个容器

Controller

      ​Kubernetes是通过Controller来管理Pod的。Controller中定义了Pod的部署特性，比如有几个副本、在什么样的Node上运行等。为了满足不同的业务场景，Kubernetes提供了多种Controller，包括Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、Job等。

Deployment是最常用的，可以管理Pod的多个副本，并确保Pod按照期望的状态运行。

ReplicaSet实现了Pod的多副本管理。使用Deployment时会自动创建ReplicaSet，也就是说Deployment是通过ReplicaSet来管理Pod的多个副本的，我们通常不需要直接使用ReplicaSet。

DaemonSet用于每个Node最多只运行一个Pod副本的场景。正如其名称所揭示的，

DaemonSet通常用于运行Daemon。

StatefuleSet能够保证Pod的每个副本在整个生命周期中的名称是不变的，而其他Controller不提供这个功能。当某个Pod发生故障需要删除并重新启动时，Pod的名称会发生变化，同时StatefuleSet会保证副本按照固定的顺序启动、更新或者删除。Job用于运行结束就删除的应用，而其他Controller中的Pod通常是长期持续运行的。

Service

​       Kubernetes Service定义了外界访问一组特定Pod的方式。Service有自己的IP和端口，Service为Pod提供了负载均衡。Kubernetes运行容器（Pod）与访问容器（Pod）这两项任务分别由Controller和Service执行。

Namespace

​       Namespace可以将一个物理的Cluster逻辑上划分成多个虚拟的Cluster，每个Cluster就是一个Namespace。不同Namespace里的资源是完全隔离的。Kubernetes默认创建了3个Namespace