kubernetes系列教程（一）初探kubernetes功能与组件

1. kubernetes简介

1.1 kubernetes介绍

Kubernetes是google开源的一套微服务，容器化的编排引擎，是google内部容器十多年实战沉淀的结晶，已战胜Swarm，Messo成为容器编排的行业标准。kuberntes内置有很多非常优秀的特性使开发者专注于业务本身，其包含的功能如下：

• Service discovery and load balancing，服务发现和负载均衡，通过DNS实现内部解析，service实现负载均衡
• Storage orchestration，存储编排，通过plungin的形式支持多种存储，如本地，nfs，ceph，公有云快存储等
• Automated rollouts and rollbacks，自动发布与回滚，通过匹配当前状态与目标状态一致，更新失败时可回滚
• Automatic bin packing，自动资源调度，可以设置pod调度的所需（requests）资源和限制资源（limits）
• Self-healing，内置的健康检查策略，自动发现和处理集群内的异常，更换，需重启的pod节点
• Secret and configuration management，密钥和配置管理，对于敏感信息如密码，账号的那个通过secret存储，应用的配置文件通过configmap存储，避免将配置文件固定在镜像中，增加容器编排的灵活性
• Batch execution，批处理执行，通过job和cronjob提供单次批处理任务和循环计划任务功能的实现
• Horizontal scaling,横向扩展功能，包含有HPA和AS，即应用的基于CPU利用率的弹性伸缩和基于平台级的弹性伸缩，如自动增加node和删除nodes节点。

1.2 kubernetes架构

kubernetes架构

kubernetes包含两种角色：master节点和node节点，master节点是集群的控制管理节点，作为整个k8s集群的大脑。

• 负责集群所有接入请求(kube-apiserver)，在整个集群的入口；
• 集群资源调度(kube-controller-scheduler)，通过watch监视pod的创建，负责将pod调度到合适的node节点；
• 集群状态的一致性(kube-controller-manager)，通过多种控制器确保集群的一致性，包含有Node Controller，Replication Controller，Endpoints Controller等；
• 元数据信息存储(etcd)，数据持久存储化，存储集群中包括node，pod，rc，service等数据；

通常由3或5个节点组成高可用集群，其中etcd内置的集群组成，kube-apiserver由haproxy或nginx做负载分发，kube-scheduler和kube-controller-manager内置的选举机制保障，确保集群内同一个时刻只有一个leader节点，其他处于阻塞状态，防止脑裂。

node节点是实际的工作节点，负责集群负载的实际运行，即pod运行的载体，其通常包含三个组件：Container Runtime，kubelet和kube-proxy

• Container Runtime是容器运行时，负责实现container生命周期管理，如docker，containerd，rktlet；
• kubelet负责镜像和pod的管理，
• kube-proxy是service服务实现的抽闲，负责维护和转发pod的路由，实现集群内部和外部网络的访问。

其他组件还包括

• cloud-controller-manager，用于公有云的接入实现，提供节点管理(node)，路由管理，服务管理(LoadBalancer和Ingress)，存储管理(Volume，如云盘，NAS接入)，需要由公有云厂商实现具体的细节，kubernetes提供实现接口的接入，如腾讯云目前提供CVM的node管理，节点的弹性伸缩(AS),负载均衡的接入(CLB),存储的管理(CBS和CFS)等产品的集成；
• DNS组件由kube-dns或coredns实现集群内的名称解析；
• kubernetes-dashboard用于图形界面管理；
• kubectl命令行工具进行API交互；
• 监控系统用于采集node和pod的监控数据，如prometheus,heapster+influxdb+grafana;
• 日志采集系统，用于收集容器的业务数据,实现日志的采集，存储和展示，实现有Fluentd+ELK(ElasticSearch+Logstash+Kiabana)。

1.3 附录

1. kubernetes功能介绍，https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/

2. kubernetes组件介绍https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/