目录
1、前言
2、Kubernetes介绍
2.1、什么是Kubernetes
2.2、主要功能
2.3、与Docker的关系
2.4、Kubernetes集群架构体系
3、Kubernetes组件
3.1、核心组件
3.2、附加组件
4、Kubernetes对象
4.1、对象管理
4.2、命名空间
4.3、标签
Docker 容器技术将应用及其依赖打包到镜像中,从而很好地解决了应用部署与集成的问题。低在现实中却很少通过 Docker 将应用进行大规模的部署。这主要是因为,Docker 本质上是一种单的容器技术(或者说是一种工具),并不能很好地将应用组织起来,难以独立地支撑起生产环境中应用的大规模容器化部署。而采用 Kubernetes 则可以很好地解决这个问题。
Kubernetes官方网站:Kubernetes
Kubernetes 简称 K8s,是一个用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序的开源系统。它最初源于谷歌内部的 Borg 系统,提供的功能包括:
通过它能够非常方便地进行集群的扩容与缩容。
Borg 系统是一个集群管理器,它管理着 Google 内部很多个应用集群,而每个集群都有成千上万台机器。Borg 系统通过准入控制、高效的任务打包、超额的资源分配,以及进程级隔离的机器共享,实现了超高的资源利用率。
Kubernetes 通过一个抽象的逻辑单元 Pod 将应用的容器组合在一起,从而让服务更容易被发现和管理。Kubernetes 中沉淀了 Google 多年的生产环境运行经验,目前已经形成了一个完善的生态圈。Google在2014年将其开源。
Kubernetes主要提供了7个重要功能:
1、自动发布和回滚
通过持久化存储来保存应用发布时的相关配置信息,从而在部署过程中发生问题时能够执行回滚操作。
2、自动化装箱
按照应用对资源的要求将容器进行自动部署,从而提高了资源的利用率,节省了资源。
3、水平扩容
根据应用在运行过程中对 CPU、内存的使用情况,通过简单的命令即可对应用进行扩容和缩容。
4、配置管理
将集群和应用的配置信息进行了持久化存储,可以在不重新构建镜像的情况下更新应用的配置信息。
5、自愈能力
实现了容器的高可用。当节点上运行的容器失败后,Kubernetes 会对容器进行重启。即使节点出现宕机,Kubernetes 也会对容器进行重新部署和重新调度,容器能够正常运行后才会对外提供服务。
6、服务发现和负载均衡
内置了服务发现机制和负载均衡功能,不需要使用额外的服务。
7、存储编排
利用持久卷和持久卷声明完成存储系统的自动挂载,同时支持多种存储系统(如本地存储、云存储和网络存储等 )。
Kubernetes 并不能够取代 Docker,它们之间是平台与组件的关系: Kubernetes 可以将Docker 作为运行时组件,但并不完全依赖 Docker。因此严格地说,Kubernetes 应该被称为容器编排技术,而不是容器技术。
Kubernetes是属于主从分布式架构,包括了master节点和node节点,master为主节点,而node为工作节点,一般实际项目中,至少要有2个node节点。
1、API Server
它提供了操作 Kubernetes 集群的唯一入口,通过它可以访问集群中的所有资源。它也提供了用户的认证及授权功能,并支持访问控制的管理和服务的注册与发现等机制。API Server 也可以与ETCD 存储器进行交互,从而将集群的信息持久化保存。
2、scheduler
它负责管理和调度集群资源。Kubernetes 许用户预先定义集群资源的调度策略,通过scheduler 将 Pod 调度到相应的 node 节点上。
3、controller-manager
它负责维护集群的状态,如故障检测、自动扩展、滚动更新等。
4、kubelet
它负责管理 node 节点上运行的 Pod,包括 Pod 的创建、修改、删除、重启及健康状态监控等。它还负责与 master 节点上的API Server 进行交互,定时将 node 节点的状态发送给API Server,并接收APIServer 下发的指令。
5、kube-proxy
它会根据 ETCD 中存储的应用配置信息在 node 节点上启动一个监听进程,从而将外部请求路由转发到后端正确的容器中。另外,kube-proxy 还解决了服务端口冲突的问题,并为部署在Kubernetes 集群中的应用提供访问外部网络的能力。kube-porxy 支持随机和轮询这两种负载均衡的路由算法。
6、Docker 容器的守护进程
它负责 Docker 的镜像管理,以及 Pod 和容器的真正运行,是 Kubernetes 真正的执行引擎。
附加组件不是必需的,但是可以增强Kubernetes功能。
1、kube-dns
为整个Kubernetes集群提供DNS服务。
2、Ingress
为集群中的服务提供最佳的外部访问方式。
3、Heapster
监控Kubernetes集群资源。
4、Dashboard
Web UI。
5、Federation
提供跨可用的k8s集群。
6、Fluentd-elasticsearch
提供k8s集群日志的采集、存储和查询。
Kubernetes 将所有的内容(如 Pod、Service、PV和PVC等)都抽象为“资源”。“资源的实例是“对象”,而对象可以被持久化。Kubernetes 使用对象去代表整个集群。对象描述了如下信息:
由于 master 节点上的 API Server 是操作集群资源的唯一入口,因此,对象的管理都是通过API Server 来完成的。Kubernetes 提供的这些API是Restful API,所以,即使使用命令行I具kubectl 来操作集群,实际上也是调用 API Server 中提供的接口来完成客户端的请求的。
Kubernetes 使用配置文件来描述和管理对象,配置文件格式可以是JSON或YAML 格式,更常用的是YAML格式。
下面是 Kubernetes 官方提供的一个 YAML 示例文件,它展示了 Kubernetes Deployment对象的属性的必需字段和规约。
apiVersion: apps/vl
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
spec:
selector:
matchLabels:
app: nginx
replicas:2 #设置Deployment 的副本数为2
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.14.2
ports:
- containerPort: 80
参数说明:
Kubernetes 支持多个虚拟集群,它们的底层依赖同一个物理集群。通过命名空间可以将这些虚拟集群从逻辑上进行隔离。同一个命名空间中的对象名称必须唯一,并且不能跨越命名空间。每个Kubernetes的对象只能属于一个命名空间。不同的命名空间不能互相嵌套。
获取当前命名空间的命令:
kubectl get namespaces
标签(Labels)是附加到 Kubernetes 对象上的键值对。通过使用标签,用户可以为对象指有意义且相关的标识属性。标签用于组织和选择对象。可以在创建对象时创建标签,也可以在对创建成功后随时添加标签。可以为一个对象添加多个标签,但是同一个对象上的标签不能重复.
标签的定义可以在“metadata”字段中通过“labels”关键字进行定义。如:
"metadata": {
"labels": {
"keyl" :"valuel",
"key2":"value2"
}
}
对象的标签可以与“selector”选择器配合使用,并用表达式对条件加以限制,从而实现更精确、更灵活的资源查找。
标签是Kubernetes 中非常强大的一个功能。所有的 Kuberetes 资源都可以使用标签例如:在 node 节点上增加标签,然后利用 Pod的标签选择器将Pod分配到不同类型的 node节点上。