K8S 入门概念


Kubernetes是什么

Kubernetes是一个轻便的和可扩展的开源平台,用于管理容器化应用和服务。通过Kubernetes能够进行应用的自动化部署和扩缩容。在Kubernetes中,会将组成应用的容器组合成一个逻辑单元以更易管理和发现。Kubernetes积累了作为Google生产环境运行工作负载15年的经验,并吸收了来自于社区的最佳想法和实践。Kubernetes经过这几年的快速发展,形成了一个大的生态环境,Google在2014年将Kubernetes作为开源项目。Kubernetes的关键特性包括:
自动化装箱:在不牺牲可用性的条件下,基于容器对资源的要求和约束自动部署容器。同时,为了提高利用率和节省更多资源,将关键和最佳工作量结合在一起。
自愈能力:当容器失败时,会对容器进行重启;当所部署的Node节点有问题时,会对容器进行重新部署和重新调度;当容器未通过监控检查时,会关闭此容器;直到容器正常运行时,才会对外提供服务。
水平扩容:通过简单的命令、用户界面或基于CPU的使用情况,能够对应用进行扩容和缩容。
服务发现和负载均衡:开发者不需要使用额外的服务发现机制,就能够基于Kubernetes进行服务发现和负载均衡。
自动发布和回滚:Kubernetes能够程序化的发布应用和相关的配置。如果发布有问题,Kubernetes将能够回归发生的变更。
保密和配置管理:在不需要重新构建镜像的情况下,可以部署和更新保密和应用配置。
存储编排:自动挂接存储系统,这些存储系统可以来自于本地、公共云提供商(例如:GCP和AWS)、网络存储(例如:NFS、iSCSI、Gluster、Ceph、Cinder和Floker等)。

具体来说,主要包括以下几点:
服务发现与调度
负载均衡
服务自愈
服务弹性扩容
横向扩容
存储卷挂载
总而言之,k8s可以使我们应用的部署和运维更加方便。

集群



上图可以看到如下组件,使用特别的图标表示Service和Label:
Pod
Container(容器)
Label(标签)
Replication Controller(复制控制器)
Service(服务)
Node(节点)
Kubernetes Master(Kubernetes主节点)

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

核心概念

Node

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。
Node包含的信息:
Node地址:主机的IP地址,或Node ID。
Node的运行状态:Pending、Running、Terminated三种状态。
Node Condition:…
Node系统容量:描述Node可用的系统资源,包括CPU、内存、最大可调度Pod数量等。
其他:内核版本号、Kubernetes版本等。
查看Node信息:
kubectl describe node

Pod

Pod是Kubernetes最基本的操作单元,包含一个或多个紧密相关的容器,一个Pod可以被一个容器化的环境看作应用层的“逻辑宿主机”;一个Pod中的多个容器应用通常是紧密耦合的,Pod在Node上被创建、启动或者销毁;每个Pod里运行着一个特殊的被称之为Pause的容器,其他容器则为业务容器,这些业务容器共享Pause容器的网络栈和Volume挂载卷,因此他们之间通信和数据交换更为高效,在设计时我们可以充分利用这一特性将一组密切相关的服务进程放入同一个Pod中。
同一个Pod里的容器之间仅需通过localhost就能互相通信


一个Pod中的应用容器共享同一组资源:
PID命名空间:Pod中的不同应用程序可以看到其他应用程序的进程ID;
网络命名空间:Pod中的多个容器能够访问同一个IP和端口范围;
IPC命名空间:Pod中的多个容器能够使用SystemV IPC或POSIX消息队列进行通信;
UTS命名空间:Pod中的多个容器共享一个主机名;
Volumes(共享存储卷):Pod中的各个容器可以访问在Pod级别定义的Volumes;
Pod的生命周期通过Replication Controller来管理;通过模板进行定义,然后分配到一个Node上运行,在Pod所包含容器运行结束后,Pod结束。
Kubernetes为Pod设计了一套独特的网络配置,包括:为每个Pod分配一个IP地址,使用Pod名作为容器间通信的主机名等。

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。
外部系统访问Service的问题
  首先需要弄明白Kubernetes的三种IP这个问题
    Node IP:Node节点的IP地址
    Pod IP: Pod的IP地址
    Cluster IP:Service的IP地址
  首先,Node IP是Kubernetes集群中节点的物理网卡IP地址,所有属于这个网络的服务器之间都能通过这个网络直接通信。这也表明Kubernetes集群之外的节点访问Kubernetes集群之内的某个节点或者TCP/IP服务的时候,必须通过Node IP进行通信
  其次,Pod IP是每个Pod的IP地址,他是Docker Engine根据docker0网桥的IP地址段进行分配的,通常是一个虚拟的二层网络。
  最后Cluster IP是一个虚拟的IP,但更像是一个伪造的IP网络,原因有以下几点
Cluster IP仅仅作用于Kubernetes Service这个对象,并由Kubernetes管理和分配P地址
Cluster IP无法被ping,他没有一个“实体网络对象”来响应
Cluster IP只能结合Service Port组成一个具体的通信端口,单独的Cluster IP不具备通信的基础,并且他们属于Kubernetes集群这样一个封闭的空间。
Kubernetes集群之内,Node IP网、Pod IP网于Cluster IP网之间的通信,采用的是Kubernetes自己设计的一种编程方式的特殊路由规则。

Deployments

pod的调度器
一个 Deployment 为 Pods 和 ReplicaSets 提供声明式的更新能力。
你负责描述 Deployment 中的 目标状态,而 Deployment 控制器(Controller) 以受控速率更改实际状态, 使其变为期望状态。你可以定义 Deployment 以创建新的 ReplicaSet,或删除现有 Deployment, 并通过新的 Deployment 收养其资源。

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耳不闻人之非,目不视人之短,口不言人之过。