k8s快速入门

简介

kubernetes简称k8s。是用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统。

中文官网: https://kubernetes.io/zh/

中文文档:http://docs.kubernetes.org.cn/

传统部署时代： 早期，组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会导致资源分配问题。例如，如果在物理服务器上运行多个应用程序，则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，结果可能导致其他应用程序的性能下降。一种解决方案是在不同的物理服务器上运行每个应用程序，但是由于资源利用不足而无法扩展，并且组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代： 作为解决方案，引入了虚拟化功能，它允许您在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化功能允许应用程序在 VM 之间隔离，并提供安全级别，因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序自由地访问。

因为虚拟化可以轻松地添加或更新应用程序、降低硬件成本等等，所以虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源，并可以实现更好的可伸缩性。

每个 VM 是一台完整的计算机，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自己的操作系统。

容器部署时代： 容器类似于 VM，但是它们具有轻量级的隔离属性，可以在应用程序之间共享操作系统（OS）。因此，容器被认为是轻量级的。容器与 VM 类似，具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和 OS 分发进行移植。

架构

kubernetes组件

Master节点组件架构

kube-apiserver

  • 对外暴露k8s的api接口，是外界进行资源操作的唯一入口
  • 提供认证、授权、访问控制、api注册和发现等机制

etcd

  • etcd是兼具一致性和高可用的键值数据库，可以作为保存kubernetes所有集群数据的后台数据库。
  • kubernetes集群的etcd数据库通常需要有个备份计划。

kube-scheduler

  • 主节点上的组件，该组件监视那些新创建的未指定运行节点的Pod，并选择节点让Pod在上面运行。
  • 所有对K8s的集群操作，都必须经过主节点进行调度。

kube-controller-manager

在主节点上运行控制器的组件。

这些控制器包括:

  • 节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知和响应。
  • 副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。
  • 端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)。
  • 服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌.

Node节点架构

节点组件在每个节点上运行，维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。

kubelet

  • 一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 Pod 中。
  • 负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume(CSI)和网络(CNI)的管理。

kube-proxy

  • 负责为service提供cluster内部的服务发现和负载均衡。

容器运行环境

fluentd

  • 是一个守护进程，它有助于提供集群层面日志

概念

Container

  • container 容器，可以是docker启动的一个容器。

Pod

  • k8s使用Pod来组织一组容器
  • 一个Pod中的所有容器共享同一网络。
  • Pod是k8s中最小部署单元。

Volume

  • 声明在Pod容器中可访问的文件目录
  • 可以被挂载在Pod中一个或多个容器指定路径下
  • 支持多种后端存储抽象（本地存储，分布式存储，云存储）

Controllers

controllers是更高层次对象，部署和管理Pod

  • ReplicaSet: 确保预期的Pod副本数量
  • Deplotment: 无状态应用部署
  • StatefulSet:有状态应用部署
  • DaemonSet：确保所有Node都运行一个指定Pod
  • Job：一次性任务
  • Cronjob：定时任务

Deployment

  • 定义一组Pod的副本数目、版本等

  • 通过控制器维护Pod数目（自动回复失败的Pod）

  • 通过控制器以指定的策略控制版本（滚动升级，回滚等）

Service

  • 定义一组Pod的访问策略
  • Pod的负载均衡，提供一个或多个Pod的稳定访问地址
  • 支持多种方式（ClusterIP,NodePort,LoadBalance）

Namespace:命名空间，逻辑隔离

  • 一个集群内部的逻辑隔离机制（鉴权，资源）
  • 每个资源都属于一个namespace
  • 同一个namespace所有资源名不能重复
  • 不同namespace可以资源名重复