Kubernetes基础自学系列 | Kubernetes基本概念

Posted 2022-04-11 COCOgsta

视频来源：B站《2021 年末倾力打造 Kubernetes 入门至精通 - 2022 年幸福的开胃菜》

一边学习一边整理老师的课程内容及试验笔记，并与大家分享，侵权即删，谢谢支持！

附上汇总贴：Kubernetes基础自学系列 | 汇总_COCOgsta的博客-CSDN博客

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Pod概念

• 自举式/自主式Pod

• 控制器管理的Pod（官方建议）

ReplicationController用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即如果有容器异常退出，会自动创建新的Pod来替代；而如果异常多出来的容器也会自动回收

在新版本的Kubernetes中建议使用ReplicaSet来取代ReplicationContoller

ReplicaSet跟ReplicationController没有本质的不同，只是名字不一样，并且ReplicaSet支持集合式的selector

虽然ReplicaSet可以独立使用，但一般还是建议使用Deployment来自动管理ReplicaSet，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题（比如ReplicaSet不支持rolling-update但Deployment支持）

Deployment为Pod和ReplicaSet提供了一个声明式定义（declarative）方法，用来替代以前的ReplicationController来方便的管理应用。典型的应用场景包括：

• 定义Deployment来创建Pod和ReplicaSet

• 滚动升级和回滚应用

• 扩容和缩容

• 暂停和继续Deployment

Horizontal Pod Autoscaling仅适用于Deployment和ReplicaSet，在V1版本中仅支持根据Pod的CPU利用率扩容，在v1alpha版本中，支持根据内存和用户自定义的metric扩缩容

StatefulSet是为了解决有状态服务的问题（对应Deployment和ReplicaSet是为无状态服务而设计），其应用场景包括：

• 稳定的持久化存储，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现

• 稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster IP的Service）来实现

• 有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是Running和Ready状态），基于init containers来实现

• 有序收缩，有序删除（即从N-1到0）

DaemonSet确保全部（或者一些）Node上运行一个Pod的副本。当有Node加入集群时，也会为他们新增一个Pod。当有Node从集群移除时，这些Pod也会被回收。删除DaemonSet将会删除它创建的所有Pod

使用DaemonSet的一些典型用法：

• 运行集群存储daemon，例如在每个Node上运行glusterd、ceph

• 在每个Node上运行日志手机daemon，例如fluentd、logstash

• 在每个Node上运行监控daemon，例如Prometheus Node Exporter

Job负责批处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束

Cron Job管理基于时间的Job，即：

• 在给定时间点只运行一次

• 周期性地在给定时间点运行

网络通讯方式

Kubernetes网络模型假定了所有Pod都在一个可以直接连通的扁平的网络空间中，这在GCE（Google Compute Engine）里面是现成的网络模型，Kubernetes假定这个网络已经存在。而在私有云里搭建Kubernetes集群，就不能假定这个网络已经存在了。我们需要自己实现这个网络假设，将不同节点上的Docker容器之间的互相访问先打通，然后运行Kubernetes

同一个Pod内的多个容器之间：lo

各Pod之间的通讯：Overlay Network

Pod与Service之间的通讯：各节点的Iptables规则

Flannel是CoreOS团队对Kubernetes设计的一个网络规划服务，简单来说，它的功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。而且它还能在这些IP地址之间建立一个覆盖网络（Overlay Network），通过这个覆盖网络，将数据报原封不动地传递到目标容器内

ETCD之Flannel提供说明：

• 存储管理Flannel可分配的IP地址段资源

• 监控ETCD中每个Pod的实际地址，并在内存中建立维护Pod节点路由表

同一个Pod内部通讯：同一个Pod共享同一个网络命名空间，共享同一个Linux协议栈

Pod1至Pod2：

• Pod1与Pod2不在同一台主机，Pod的地址是与docker0在同一个网段的，但docker0网段与宿主机网卡是两个完全不同的IP网段，并且不同Node之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。将Pod的IP和所在的Node的IP关联起来，通过这个关联让Pod可以互相访问

• Pod1与Pod2在同一台机器，由Docker0网桥直接转发请求至Pod2，不需要经过Flannel

Pod至Service的网络：目前基于性能考虑，全部为iptables维护和转发 ipvs

Pod到外网：Pod向外网发送请求，查找路由表，转发数据包到宿主机的网卡，宿主网卡完成路由选择后，iptables执行Masquerade，把源IP更改为宿主网卡的IP，然后向外网服务器发送请求

外网访问Pod：Service