一起来入门Kubernetes（k8s）

Posted 2021-08-28 Tuki_a

Kubernetes

• • 什么是Kubernetes
  • Kubernetes的好处：
  • Kubernetes分布式集群架构的核心：service
  • Kubernetes中的Pod对象
  • Kubernetes设计架构
  • • 集群简介
    • 核心组件
    • 设计理念
  • Kubernetes为什么叫k8s

什么是Kubernetes

Kubernetes是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案。是谷歌大规模集群工具Borg的一个开源版本。

Borg是谷歌的一个久负盛名的内部使用的大规模集群管理系统，它基于容器技术，目的是实现资源管理的自动化，以及跨多个数据中心的资源利用率的最大化。

Kubernetes项目可以说是集结了Borg设计思想的精华，并且吸收了Borg系统中的经验和教训。

Kubernetes对计算资源进行了更高层次的抽象，通过将容器进行细致的组合，将最终的应用服务交给用户。

Kubernetes是一个开放的开发平台。它不局限于任何一种语言，没有限定任何编程接口，所以不论是用Java、Go、C++还是用Python编写的服务，都可以被映射为Kubernetes的Service (服务)，并通过标准的TCP通信协议进行交互。此外，Kubernetes平 台对现有的编程语言、编程框架、中间件没有任何侵入性，因此现有的系统也很容易改造升级并迁移到Kubernetes平台上。

Kubernetes是一个完备的分布式系统支撑平台。Kubernetes具有完备的集群管理能力，包括多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和服务发现机制、内建的智能负载均衡器、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。同时，Kubermetes提供了完善的管理工具，这些工具涵盖了包括开发、部署测试、运维监控在内的各个环节。因此，Kubernetes是一个全新的基于容器技术的分布式架构解决方案，并且是一个一站式的完备的分布式系统开发和支撑平台。

Kubernetes的好处：

1、隐藏资源管理和错误处理，用户仅需要关注应用的开发。
2、服务高可用、高可靠。
3、可将负载运行在由成千上万的机器联合而成的集群中。

Kubernetes分布式集群架构的核心：service

一个Service对象拥有如下关键特征：
1、拥有唯一指定的名称( 比如mysql-server)
2、拥有一个虚拟IP (Cluster IP、Service IP或VIP)和端口号。
3、能够提供某种远程服务能力。
4、被映射到提供这种服务能力的一组容器应用上。
一个Service通常由多个相关的服务进程提供服务，每个服务进程都有一个独立的Endpoint (IP+Port) 访问点，但Kubernetes能够让我们通过Service (虚拟Cluster IP +Service Port) 连接到指定的Service。有了Kubernetes内建的透明负载均衡和故障恢复机制，不管后端有多少服务进程，也不管某个服务进程是否由于发生故障而被重新部署到其他机器，都不会影响对服务的正常调用。这个Service本身一旦创建就不再变化。

service是一个抽象概念，定义了一个服务的多个pod逻辑合集和访问pod的策略，一般把service称为微服务。

Kubernetes中的Pod对象

首先要明确的是，k8s调用的是pod，不是单一的容器。
Kubernetes设计 了Pod对象，将每个服务进程都包装到相应的Pod中，使其成为在Pod中运行的一个容器(Container)。

Pod是可以创建和管理Kubernetes计算的最小可部署单元，一个Pod代表着集群中运行的一个进程，每个pod都有一个唯一的ip。

一个pod类似一个豌豆荚，包含一个或多个容器（通常是docker），多个容器间共享IPC、Network和UTC namespace。

Kubernetes给每个Pod都贴上一个标签(Label)来建立Service和Pod间的关联关系，例如给运行MySQL的Pod贴上name=mysqI标签，然后给相应的Service定义标签选择器(Label Selector) ，比如MySQL Service的标签选择器的选择条件为name=mysql,意为该Service要作用于所有包含name=mysql Label的Pod。

Pod运行在一个被称为节点(Node)的环境中，这个节点既可以是物理机，也可以是私有云或者公有云中的一个虚拟机，通常在一个节点上运行几百个Pod。

Kubernetes设计架构

Kubernetes集群包含有节点代理kubelet和Master组件(APIs, scheduler, etc)，一切都基于分布式的存储系统。

集群简介

Kubernetes将集群中的机器划分为一个Master和一些Node。Master用来管理集群，Master运行着集群管理相关的一组进程kube-apiserver、kube controller-managerkubescheduler，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功能，并且都是自动完成的。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。在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。

核心组件

Kubernetes主要由以下几个核心组件组成（参照上边的图）：

etcd：保存了整个集群的状态。

apiserver：提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制。

controller manager：负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等。

scheduler：负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上。

kubelet：负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI：Container Volume Interface）和网络（CNI：Container Network Interface）的管理。

Container runtime：容器运行时，负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI：Container Runtime Interface）。

kube-proxy：负责网络接入，让外部能访问，为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡。需要第三方的网络插件驱动。

除了核心组件，还有一些推荐的Add-ons：
kube-dns：负责为整个集群提供DNS服务。
Ingress Controller：为服务提供外网入口。
Heapster：提供资源监控。
Dashboard：提供GUI。
Federation：提供跨可用区的集群。
Fluentd-elasticsearch：提供集群日志采集、存储与查询。

设计理念

Kubernetes设计理念和功能其实就是一个类似Linux的分层架构。

从下至上依次为：
Kubernetes内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等。
核心层：Kubernetes最核心的功能，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境

应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）

管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）

接口层：kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦

生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等。

Kubernetes为什么叫k8s

其实这个很好猜😁，因为k和s中间有8个字母😂。