Kubernetes介绍

背景介绍

• 云计算飞速发展
  -IaaS
  -PaaS
  -SaaS

• Docker技术突飞猛进
  - 一次构建，到处运行
  - 容器的快速轻量
  - 完整的生态环境

什么是Kubernetes

    首先，他是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案。Kubernetes(k8s)是Google开源的容器集群管理系统（谷歌内部:Borg）。在Docker技术的基础上，为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性。 Kubernetes是一个完备的分布式系统支撑平台，具有完备的集群管理能力，多扩多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和发现机制、內建智能负载均衡器、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。

    在集群管理方面，Kubernetes将集群中的机器划分为一个Master节点和一群工作节点Node。其中，在Master节点运行着集群管理相关的一组进程kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，这些进程实现了整个集群的资源管理、Pod调度、弹性伸缩、安全控制、系统监控和纠错等管理能力，并且都是全自动完成的。Node作为集群中的工作节点，运行真正的应用程序，在Node上Kubernetes管理的最小运行单元是Pod。Node上运行着Kubernetes的kubelet、kube-proxy服务进程，这些服务进程负责Pod的创建、启动、监控、重启、销毁以及实现软件模式的负载均衡器。

    在Kubernetes集群中，它解决了传统IT系统中服务扩容和升级的两大难题。你只需为需要扩容的Service关联的Pod创建一个Replication Controller简称（RC），则该Service的扩容及后续的升级等问题将迎刃而解。在一个RC定义文件中包括以下3个关键信息。

• 目标Pod的定义

• 目标Pod需要运行的副本数量(Replicas)

• 要监控的目标Pod标签(Label)

Kubernetes优势:

• 容器编排

• 轻量级

• 开源

• 弹性伸缩

• 负载均衡

Kubernetes的核心概念

• Master

    K8s集群的管理节点，负责管理集群，提供集群的资源数据访问入口。拥有Etcd存储服务（可选），运行Api Server进程，Controller Manager服务进程及Scheduler服务进程，关联工作节点Node。Kubernetes API server提供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。也是集群控制的入口进程；Kubernetes Controller Manager是Kubernetes所有资源对象的自动化控制中心；Kubernetes Schedule是负责资源调度（Pod调度）的进程。

• Node

     Node是Kubernetes集群架构中运行Pod的服务节点（亦叫agent或minion）。Node是Kubernetes集群操作的单元，用来承载被分配Pod的运行，是Pod运行的宿主机。关联Master管理节点，拥有名称和IP、系统资源信息。运行docker eninge服务，守护进程kunelet及负载均衡器kube-proxy。每个Node节点都运行着以下一组关键进程:

• kubelet：负责对Pod对于的容器的创建、启停等任务

• 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，负责本机容器的创建和管理工作

    Node节点可以在运行期间动态增加到Kubernetes集群中，默认情况下，kubelet会想master注册自己，这也是Kubernetes推荐的Node管理方式，kubelet进程会定时向Master汇报自身情报，如操作系统、Docker版本、CPU和内存，以及有哪些Pod在运行等等，这样Master可以获知每个Node节点的资源使用情况，冰实现高效均衡的资源调度策略。

• Pod

    运行于Node节点上，若干相关容器的组合。Pod内包含的容器运行在同一宿主机上，使用相同的网络命名空间、IP地址和端口，能够通过localhost进行通。Pod是Kurbernetes进行创建、调度和管理的最小单位，它提供了比容器更高层次的抽象，使得部署和管理更加灵活。一个Pod可以包含一个容器或者多个相关容器。Pod有两种类型：普通Pod和静态Pod。

• Replication Controller

    Replication Controller用来管理Pod的副本，保证集群中存在指定数量的Pod副本。集群中副本的数量大于指定数量，则会停止指定数量之外的多余容器数量，反之，则会启动少于指定数量个数的容器，保证数量不变。Replication Controller是实现弹性伸缩、动态扩容和滚动升级的核心。

• Service

    Service定义了Pod的逻辑集合和访问该集合的策略，是真实服务的抽象。Service提供了一个统一的服务访问入口以及服务代理和发现机制，关联多个相同Label的Pod，用户不需要了解后台Pod是如何运行。

• Label

    Kubernetes中的任意API对象都是通过Label进行标识，Label的实质是一系列的Key/Value键值对，其中key于value由用户自己指定。Label可以附加在各种资源对象上，如Node、Pod、Service、RC等，一个资源对象可以定义任意数量的Label，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去。Label是Replication Controller和Service运行的基础，二者通过Label来进行关联Node上运行的Pod。

Kubernetes架构和组件

• 服务分组，小集群，多集群

• 服务分组，大集群，单集群

Kubernetes组件：

Kubernetes Master控制组件，调度管理整个系统（集群），包含如下组件：

• Kubernetes API Server

    作为Kubernetes系统的入口，其封装了核心对象的增删改查操作，以RESTful API接口方式提供给外部客户和内部组件调用。维护的REST对象持久化到Etcd中存储;

• Kubernetes Scheduler

    为新建立的Pod进行节点(node)选择(即分配机器)，负责集群的资源调度。组件抽离，可以方便替换成其他调度器;

• Kubernetes Controller

    负责执行各种控制器，目前已经提供了很多控制器来保证Kubernetes的正常运行;

• Replication Controller

    管理维护Replication Controller，关联Replication Controller和Pod，保证Replication Controller定义的副本数量与实际运行Pod数量一致;

• Node Controller

    管理维护Node，定期检查Node的健康状态，标识出(失效|未失效)的Node节点;

• Namespace Controller

    管理维护Namespace，定期清理无效的Namespace，包括Namesapce下的API对象，比如Pod、Service等;

• Service Controller

    管理维护Service，提供负载以及服务代理;

• EndPoints Controller

    管理维护Endpoints，关联Service和Pod，创建Endpoints为Service的后端，当Pod发生变化时，实时更新Endpoints;

• Service Account Controller

    管理维护Service Account，为每个Namespace创建默认的Service Account，同时为Service Account创建Service Account Secret;

• Persistent Volume Controller

    管理维护Persistent Volume和Persistent Volume Claim，为新的Persistent Volume Claim分配Persistent Volume进行绑定，为释放的Persistent Volume执行清理回收;

• Daemon Set Controller

    管理维护Daemon Set，负责创建Daemon Pod，保证指定的Node上正常的运行Daemon Pod;

• Deployment Controller

    管理维护Deployment，关联Deployment和Replication Controller，保证运行指定数量的Pod。当Deployment更新时，控制实现Replication Controller和Pod的更新;

• Job Controller

    管理维护Job，为Jod创建一次性任务Pod，保证完成Job指定完成的任务数目;

• Pod Autoscaler Controller

    实现Pod的自动伸缩，定时获取监控数据，进行策略匹配，当满足条件时执行Pod的伸缩动作。

Kubernetes Node 运行节点，运行管理业务容器，包含如下组件:

• Kubelet

    负责管控容器，Kubelet会从Kubernetes API Server接收Pod的创建请求，启动和停止容器，监控容器运行状态并汇报给Kubernetes API Server。

• Kubernetes Proxy

    负责为Pod创建代理服务，Kubernetes Proxy会从Kubernetes API Server获取所有的Service信息，并根据Service的信息创建代理服务，实现Service到Pod的请求路由和转发，从而实现Kubernetes层级的虚拟转发网络。

• Docker

    Node上需要运行容器服务

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文件参考链接：https://www.jianshu.com/p/4dcfcde779e1  Zero___