带你走进k8s的世界----------什么是k8s？

一、k8s概念

1.1 公有云类型说明：IAAS,PAAS,SAAS

在云计算的概念中，我们可以把公有云分为三个层面，IAAS（基础设施即服务）,PAAS（平台即服务）,SAAS（软件即服务）.

1.1.1 IAAS：基础设施即服务。

Infrastructure-as-a-Service(IAAS)，国内做的最好的就是阿里云。
还有其他的大的IAAS公司包括Amazon, Microsoft, VMWare, Rackspace和Red Hat。
但是这些公司又都有自己的专长，比如Amazon和微软给你提供的不只是IAAS，他们还会将其计算能力出租给你来host你的网站。

1.1.2 PAAS：平台即服务。

Platform-as-a-Service(PAAS)，某些时候也叫做中间件， PAAS公司在网上提供各种开发和分发应用的解决方案，比如虚拟服务器和操作系统。
一些大的PAAS提供者有Google App Engine,Microsoft Azure，Force.com,Heroku，Engine Yard等
国内做的最好的就是新浪云

1.1.3 SAAS：软件即服务。

Software-as-a-Service(SAAS)，列举一些例子：如Google Apps、Dropbox、Salesforce、Cisco WebEx、Concur和GoToMeeting等
做的比较好的是Microsoft Office 365

1.2 资源管理器的诞生

有了以上这些公有云之后，我们需要对其进行资源管理，那么此时就诞生了资源管理器：MESOS–Docker Swarm–Kubernetes

MESOS：Mesos是Apache旗下的开源分布式资源管理框架，它被称为是分布式系统的内核，后来在twitter得到广泛使用。

Twitter也是mesos的最大客户，但是大概在2019年5月份，Twitter 宣布不再使用MESOS，而改用 Kubernetes，至此，Mesos已经是慢慢的被淘汰了

Docker Swarm，是一个非常轻量的群集管理工具，只有几十MB大小

Swarm 是 Docker官方提供的一款集群管理工具，其主要作用是把若干台 Docker 主机抽象为一个整体，并且通过一个入口统一管理这些 Docker 主机上的各种 Docker 资源。

但是Swarm 和 Kubernetes 比较类似，因为更加轻，所以具有的功能也较 kubernetes 更少一些。

大概在2019年7月份，阿里云宣布将Docker Swarm 从选择列表中剔除，这也意味着在不就得将来，Docker Swarm 也会像Mesos一样慢慢被淘汰掉

Kubernetes，作为压轴的选手，其成为主流已是必然
Kubernetes是容器集群管理系统，是一个开源的平台，可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能
Kubernetes是Google 2014年创建管理的，是Google 10多年大规模容器管理技术Borg的开源版本
Kubernetes的名字来自希腊语，意思是“舵手” 或 “领航员”

1.3：K8S优势

●轻量级：消耗资源小，开源，弹性伸缩，负载均衡：IPVS

●可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）

●可扩展: 模块化, 插件化, 可挂载, 可组合

●自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展

二、K8S的特性

2.1 自我修复

●在节点故障时可以删除失效容器，重新创建新的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量，kill掉健康检查失败的容器，并且在容器未准备好之前不会处理客户端情况，确保线上服务不会中断

2.2 弹性伸缩

●使用命令、UI或者k8s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

2.3 自动部署和回滚

●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，将回滚恢复，确保升级不影响业务

2.4 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

2.5 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径向力，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，方便应用程序调用

2.6 存储编排

●挂载外部存储系统，无论时来自本地存储、公有云(aws)、还是网络存储（nfs、GFS、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

2.7 批处理

●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的集群

3.1 集群架构

node：业务节点
主控节点master

主控节点的API server是其中唯一入口
apiserver管理所有的事务，并把信息记录到etcd数据库中
etcd有一个自动服务发现的特性机制，etcd会搭建有三个节点的集群，实现三副本
scheduler 调度器用来调度资源，查看业务节点的资源情况，确定在哪个node上创建pod，把指令告知给api server
控制管理器controller-manager管理pod
pod可以分为有状态和无状态的pod，一个pod里最好只放一个容器
api server 把任务下发给业务节点的kubelet去执行
客户访问通过kube-proxy去访问pod
pod下面的不一定是docker，还有别的容器
一般pod中只包含一个容器，除了一种情况除外，那就是elk
elk会在pod内多放一个logstash去收集日志

3.2 组件介绍

3.2.1 master 组件

●kube-apiserver：集群的统一入口，各组件之间的协调者，以restful api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处理后在提交给etcd存储记录

●kube-controller-manager
处理集群中常规的后台任务，一种资源对应一个控制器，controller-manager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，也可以部署在不同节点上

●etcd：分布式键值存储系统，用户保存集群状态数据，比如pod、service等对象信息

3.2.2 node组件

●kubelet
kubelet是master在node节点上的代理agent，管理本node运行容器的生命周期
比如创建容器、pod挂载数据卷、下载sercet、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的网络代理，维护网络规则和四层的负载均衡工作

●docker或rockert
容器引擎，运行容器

3.3 kubernetes核心概念

pod：
最小部署单元
一组容器的集合
一个pod中的容器共享网络命名空间
pod是短暂的

controllers：
replicaset：确保预期的pod副本数量
deployment：无状态应用部署，比如nginx、apache，一定程度上的增减不会影响客户体验
statefulset：有状态应用部署，是独一无二型的，会影响到客户的体验
daemonset：确保所有node运行同一个pod，确保pod在统一命名空间
job：一次性任务
cronjob:定时任务
更高级层次对象：部署和管理pod

service：
防止pod失联
定义一组pod的访问策略
确保了每个pod的独立性和安全性

other：
label：标签，附加到某个资源上，用户关联对象、查询和筛选
namespaces：命名空间，将对象从逻辑上隔离
annotations：注释

●核心层：是Kubernetes最核心的层面，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境；

●应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）；

●管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）；

●接口层：kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦；

●生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴：
●Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等；

●Kubernetes内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等；