kubernetes概述及快速入门

概述

• 官网 https://kubernetes.io/
• github https://github.com/kubernetes/kubernetes
• 由来： 谷歌的Borg系统，后经go语言重写并捐献给CNCF基金会开源
• 含义： 舵手/飞行员， K8S
• 重要作用： 开源的容器编排框架工具（生态极其丰富）
• 意义： 解决跑裸docker的若干痛点

kubernetes优势

• 自动装箱，水平扩展，自我修复
• 服务发现和负载均衡
• 自动发布（默认滚动发布模式）和回滚
• 集中化配置管理和**管理
• 存储编排
• 任务批处理运行

基本概念

• pod/pod控制器
• name/namespace
• label/label选择器
• service/ingress

Pod

• pod时K8S中能够被运行的最小逻辑单元（原子单元）
• 1个pod里面可以运行多个容器，它们共享UTS+NET+IPC名称空间
• 一个pod里运行多个容器，又叫： 边车（SideCar）模式

Pod控制器

• pod控制器时pod启动的一种模板，用来保证在K8S里启动的pod应始终按照人们的预期运行（副本数、生命周期、健康状态检查…）
• K8S内提供了众多的pod控制器
  • Deployment
  • DaemonSet
  • ReplicaSet
  • StatefulSet
  • Job
  • Cronjob

Name

• K8S内部使用资源来定义每种逻辑概念（功能），每种资源都有自己的名称
• 资源 有api版本（apiVersion）、 类别（kind）、元数据（metadata）、定义清单（spec）、状态（status）等配置信息
• 名称通常定义在资源的元数据信息中

Namespace

• 随着项目增多，人员增加，集群规模的扩大，需要一种能够隔离K8S内各种资源的方法，就是名称空间
• 名称空间可以理解为K8S内部的虚拟集群组
• 不同名称空间内的资源，名称可以相同，相同名称空间内的同种资源，名称不能相同
• 合理的使用K8S的名称空间，使得集群管理员能够更好的交付到K8S里的服务进行分类管理和浏览
• K8S里默认存在的名称空间有： default、kube-system、kube-public
• 查询K8S里特定资源要带上相应的名称空间

Label

• 标签是K8S特色的管理方式，便于分类管理资源对象
• 一个标签可以对应多个资源，一个资源也可以有多个标签，它们是多对多的关系
• 一个资源拥有多个标签，可以实现不同维度的管理
• 标签的组成： key=value
• 与标签类似的，还有一种“注解” （annotations）

Label选择器

• 给资源打上标签后，可以使用标签选择器过滤指定的标签
• 标签选择器目前有两个： 基于等值关系（等于、不等于）和基于集合关系（属于、不属于、存在）
• 许多资源支持内嵌标签选择器字段
  • matchLabels
  • matchExpressions

Service

• 在K8S中，虽然每个Pod都会被分配一个单独的IP地址，但这个IP地址会随着Pod的销毁而消失
• Service（服务）就是用来解决这个问题的核心概念
• 一个Service可以看作一组提供相同服务的Pod的对外访问接口
• Service作用于哪些Pod是通过标签选择器来定义的

Ingress

• Ingress是K8S集群里工作在OSI网络参考模型下，第7层的应用，对外暴露的接口
• Service只能进行L4流量调度，表现形式是 ip+port
• Ingress则可以调度不同业务域，不同URL访问路径的业务流量

核心组件

• 配置存储中心 -> etcd服务
• 主控（master）节点
  • kube-apiserver服务
  • kube-controller-manager服务
  • kube-scheduler服务
• 运算（node）节点
  • kube-kubelet服务
  • kube-proxy服务

CLI客户端

• kubectl

核心附件

• CNI网络插件 -> flannel/calico
• 服务发现用插件 -> coredns
• 服务暴露用插件 -> traefix
• GUI管理插件 -> Dashboard

apiserver

• 提供了集群管理的REST API接口（包括鉴权、数据校验及集群状态变更）
• 负责其它模块之间的数据交互，承担通信枢纽功能
• 是资源配额控制的入口
• 提供完备的集群安全机制

controller-manager

• 由一系列控制器组成，通过apiserver监控整个集群的状态，并确保集群处于预期的工作状态
• Node Controller
• Deployment Controller
• Service Controller
• Volume Controller
• Endpoint Controller
• Garbage Controller
• Namespace Controller
• Job Controller
• Resource quta Controller

scheduler

• 主要功能是接收调度pod到合适的运算节点上
• 预选策略（predict）
• 优选策略（priorities）

kubelet

• kubelet的主要功能是定时从某个地方获取节点上pod的期望状态（运行什么容器、运行的副本数量、网络或存储如何配置等等），并调用对应的容器平台接口达到这个状态
• 定时汇报当前节点的状态给apiserver，以供调度的时候使用
• 镜像和容器的清理工作，保证节点上镜像不会占满磁盘空间，退出的容器不会占用太多资源

kube-proxy

• 是K8S在每个节点上运行网络代理，service资源的载体

• 建立了pod网络和集群网络的关系（clusterip -> podip）

• 常用三种流量调度模式

  • Userspace（废弃）
  • iptables（濒临废弃）
  • IPVS (推荐)

• 负责建立和删除包括更新调度规则、通知apiserver自己的更新，或者从apiserver那里获取其它kube-proxy的调度规则变化来更新自己的

K8S三条网络

K8S逻辑架构