kubernetes概述

一：Docker与k8s简介

在正式开始分享之前，给大家先分享一个相关的小故事：老王的叩问

老王是一家公司的工程师，精通各种技术栈，平常最重要的工作就是开发，上线和线上服务维护。

星期一，在一台服务器上部署一个nodejs应用，登录服务器后安装node，nginx，部署代码，安装依赖
星期二，部署nodejs应用的那台服务器因为某些原因挂掉了，待服务器重启后重启服务并检查是否正常
星期三，在某台服务器上部署一个web前端项目，登录服务器后部署代码，打包
星期四，node应用因访问量激增，在5台服务器上各自部署了1套，并用nginx实现了负载均衡
星期五，访问高峰过去了，停掉3套node服务，并对nginx做对应修改

每天的上线和维护消耗了老王大量的时间，夜深人静，老王不禁发出灵魂的叩问：啥时候是个头儿？
为了拯救老王，引入下面的词汇：容器，docker和kubernetes

1.1：容器

容器是一个标准化的软件单元，它将代码及其所有依赖关系打包，以便应用程序从一个计算环境可靠快速地运行到另一个计算环境。

1.2：docker

Docker 是一个开源的、轻量级的容器引擎，主要运行于 Linux 和 Windows，用于创建、管理和编排容器。

1.2.1 docker的口号

build,ship and run，也就是搭建、发送和运行。
build once, run anywher，搭建一次，到处能用

1.2.2 相关概念

镜像：一个只读的模板，一个独立的文件系统，包括运行容器所需的数据，可以用来创建新的容器（包含程序、库、资源、配置等）
容器：基于镜像创建的运行实例
仓库：保存各种镜像
一句话：

有了docker，老王同志的上线工作变得轻松，只要编写标准的Dockerfile就行。但服务规模扩大以后容器的部署，伸缩和管理依然很麻烦。

1.3：kubernetes

大服务集群上容器的部署，伸缩和管理的各种问题，衍生出来了容器编排引擎，比较著名的有 Mesos, DockerSwarm, Kubernetes。

Kubernetes名字太长了，叫起来有点麻烦，而Kubernetes首字母与结尾字母之间有8个字母，因此被称作K8S。

1.3.1：发展历史

2003-2004： Borg 是一个大规模的内部集群管理系统，它运行着来自数千个不同应用程序的数十万个作业，跨越许多集群，而每个集群拥有多达数万台计算机。
2013：从Borg到Omega。继 Borg 之后，Google 推出了 Omega 集群管理系统，这是一种适用于大型计算集群的灵活、可扩展的调度程序
2014：Google推出Borg的开源版本kubernetes。微软、RedHat、IBM、Docker 加入 Kubernetes 社区
2017年10月，Docker宣布将在新版本中加入对Kubernetes的原生支持。至此，容器编排引擎领域的三足鼎立时代结束，Kubernetes赢得全面胜利

有了kubernetes，老王同志的服务管理工作终于轻松了一些，对着终端敲敲命令就行。

二：一个demo

kubernetes官网提供了最小可用系统，kubernetes.io开发了一个交互式教程，通过Web浏览器就能使用预先部署好的一个Kubernetes集群，快速体验Kubernetes的功能和应用场景：

https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/

PS：这个交互式教程，应该是类似文档+终端+命令复制粘贴这样实现的

2.1：创建Kubernetes集群

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相关命令：

minikube start
kubectl cluster-info
kubectl get nodes

2.2：部署应用

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相关命令：

kubectl create deployment kubernetes-bootcamp --image=gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1
kubectl get pods

2.3：访问应用

默认情况下，所有Pod只能在集群内部访问。对于上面这个例子，要访问应用只能直接访问容器的8080端口。为了能够从外部访问应用，我们需要将容器的8080端口映射到节点的端口

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[图片上传失败...(image-c9eb10-1625644415633)]

相关命令：

kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080

2.4：扩缩应用（Scale）

默认情况下应用只会运行一个副本，可以通过命令增减副本

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[图片上传失败...(image-3e707c-1625644415633)]

通过curl访问应用，可以看到每次请求有可能发送到不同的Pod

2.5：更新应用

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相关命令：

kubectl set image deployments/kubernetes-bootcamp kubernetes-bootcamp=jocatalin/kubernetes-bootcamp:v2

三：k8s概念及架构

3.1：概念

3.1.1：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

3.1.2：master

Master是Cluster的大脑，它的主要职责是调度，即决定将应用放在哪里运行。Master运行Linux操作系统，可以是物理机或者虚拟机。为了实现高可用，可以运行多个Master

3.1.3：node

Node的职责是运行容器应用。Node由Master管理，Node负责监控并汇报容器的状态，同时根据Master的要求管理容器的生命周期。Node运行在Linux操作系统上，可以是物理机或者是虚拟机。

在官网的交互式教程中，我们创建的Cluster只有一个主机，它既是Master也是Node。

3.1.4：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。同一个pod管理的多个容器之间可以通信和资源共享。

3.1.5：Controller

Kubernetes通常不会直接创建Pod，而是通过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

3.1.6：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。

3.1.7：Namespace

Namespace可以将一个物理的Cluster逻辑上划分成多个虚拟Cluster，每个Cluster就是一个Namespace。不同Namespace里的资源是完全隔离的

3.2：架构

3.2.1： master节点

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master是kubernetes cluster的大脑

API Server：提供HTTP/HTTPS RESTful API，即Kubernetes API。API Server是Kubernetes Cluster的前端接口，各种客户端工具（CLI或UI）以及Kubernetes其他组件可以通过它管理Cluster的各种资源
Scheduler：负责决定将Pod放在哪个Node上运行。Scheduler在调度时会充分考虑Cluster的拓扑结构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。
Controller Manager：负责管理Cluster各种资源，保证资源处于预期的状态。Controller Manager由多种controller组成，包括replicationcontroller、endpoints controller、namespace controller、serviceaccountscontroller等。不同的controller管理不同的资源。例如，replication controller管理Deployment、StatefulSet、DaemonSet的生命周期，namespacecontroller管理Namespace资源
etcd：负责保存Kubernetes Cluster的配置信息和各种资源的状态信息。当数据发生变化时，etcd会快速地通知Kubernetes相关组件
Pod网络：Pod要能够相互通信，Kubernetes Cluster必须部署Pod网络，flannel是其中一个可选方案
kubelet和kube-proxy见node节点的结构（master同时也是一个node，可以运行应用）

3.2.2： node节点

node是pod运行的地方。

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kubelet：kubelet是Node的agent，当Scheduler确定在某个Node上运行Pod后，会将Pod的具体配置信息（image、volume等）发送给该节点的kubelet，kubelet根据这些信息创建和运行容器，并向Master报告运行状态。
kube-proxy：kube-proxy负责将访问service的TCP/UPD数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy会实现负载均衡
pod网络：同上

3.2.3：单master架构

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3.3：组件间的协作

kubectl run httpd-app --image=httpd --replicas=2 发生了什么？

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kubectl发送部署请求到API Server
API Server通知Controller Manager创建一个deployment资源
Scheduler执行调度任务，将两个副本Pod分发到k8s-node1和k8s-node2
k8s-node1和k8s-node2上的kubectl在各自的节点上创建并运行Pod

四：kubectl命令

kubectl的语法：kubectl [command] [TYPE] [NAME] [flags]

command：指定要对一个或多个资源执行的操作，例如 create、get、describe、delete
type：指定资源类型。资源类型不区分大小写，可以指定单数、复数或缩写形式
name：指定资源的名称。名称区分大小写。如果省略名称，则显示所有资源的详细信息，如 kubectl get pods
flags：指定可选的参数。例如，可以使用 -s 或 -server 参数指定 Kubernetes API 服务器的地址和端口

常用命令示例：

kubectl get pods
kubectl get nodes
kubectl create -f nginx-deployment.yaml
kubectl delete po rc-nginx-btv4j
kubectl scale rc rc-nginx-3 —replicas=4
kubectl logs mysql-478535978-1dnm2
kubectl expose rc nginx --port=80 --target-port=8000（为RC的nginx创建service，并通过Service的80端口转发至容器的8000端口上）
kubecl run xxxxx 创建并运行一个或多个容器镜像

其他内容，如：数据管理，dashboard，包管理、集群监控、集群日志管理等，感兴趣的同学可以通过下方的参考或链接了解。

五：更加简便的方式

老王还是觉得麻烦，因为自己要敲命令，怎么办？腾讯云TKE，阿里云ACK等都在kubernetes的基础上做了再一次的开发，相当简便。老王连命令都不用敲了，登录控制台点按钮，配参数就行。

本文参考

《每天五分钟玩转Kubernetes》
《深入浅出Docker》
kubernetes官方交互式教程：https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/
kubectl命令文档：https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubectl/kubectl-commands#create
kubectl中文文档：http://docs.kubernetes.org.cn/475.html

kubernetes概述

一：Docker与k8s简介

1.1：容器

1.2：docker

1.2.1 docker的口号

1.2.2 相关概念

1.3：kubernetes

1.3.1：发展历史

二：一个demo

2.1：创建Kubernetes集群

2.2：部署应用

2.3：访问应用

2.4：扩缩应用（Scale）

2.5：更新应用

三：k8s概念及架构

3.1：概念

3.1.1：Cluster

3.1.2：master

3.1.3：node

3.1.4：pod

3.1.5：Controller

3.1.6：Service

3.1.7：Namespace

3.2：架构

3.2.1： master节点

3.2.2： node节点

3.2.3：单master架构

3.3：组件间的协作

四：kubectl命令

五：更加简便的方式

本文参考

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