01Kubernets：缕一缕概念性东西

Posted 2021-11-06 dy1an

写在前面的话

 

docker 先告一段落骂我们现在进入 Kubernets（K8S） 的学习阶段，在学习过程中，可以结合之前学习的 docker swarm，比对着来理解。

 

 

啥是 K8S

 

先来看一下两个 logo：

之前说过，docker 是 “码头工人”，而 K8S 则是 “舵手”，从这两个名字可以大致猜出他们的关系。

那 K8S 到底算是啥？这得从编排工具说起，之前学过了一个编排工具，swarm。

总而言之，编排工具就是能够扩展管理容器，能实现多跨多主机通信，能够指定容器中的运行关系，从而实现让复杂的程序运行变得简单的一个工具。

就目前而言，有几款比较出名的：

1. docker 本身的：docker machine + swarm + compose。

2. mesos + marathon：系统资源调度，能够调度 hadoop 或者容器，多以他并不算专业的容器编排工具。

3. Kubernets（K8S）：将容器归类，以 Pod 管理。属于业界标准。

和 docker 一样，K8S 也是 Go 语言开发的，由谷歌根据自己内部容器调度系统 Borg 重写。由此可以看出 Go 在未来的地位。

为啥选择 K8S：

1. 自动装箱，自动部署，保证服务可用性。

2. 自我修复，在某个容器 down 掉以后会自动启动新的。

3. 自动水平扩展，服务发现，负载均衡。

4. 自动发布，回滚。

5. 支持密钥和配置管理，能够将服务的配置通过服务来加载，而不用本地配置，保证了配置的一致性。

6. 存储编排和任务批处理。

其实这些说出来，很干涩，也很懵逼，后面慢慢通过实践来理解。

 

 

K8S 集群

 

在 K8S 集群中，由两种角色：Master 和 Node，这和 docker swarm 类似，Master 和 Worker，也可以将 Worker 叫做 Node。

Master 作为集群的总控制，这就意味着不能是单节点，得让他高可用，但现在是测试，我们还是将其部署为单节点。

Node 就是干活的节点，这个就是没啥数量限制了，大于 1 就行了。用于运行 Pod。

那啥是 Pod？Pod 是 K8S 能够调度的最小单位，而不是 docker 容器。Pod 是将一个或多个关系非常密切的容器打包在一起的集合。

而管理 Pod 怎么运行，运行多少个，使用多少资源，这些都是 Master 的活。

以搭建 LAMP 环境为例，这几个看似有很大的关系，但是他们关系又不是非常紧密，所以对于这种服务，一般将其拆开运行为 3 个 Pod。

K8S 内部通信一共需要 5 套证书：

1. etcd 内部通信需要 CA 和对应证书。

2. etcd 与外部通信需要 CA 和对应证书。

3. APIServer 间通讯需要一套证书。

4. APIServer 与 Node 通信需要一套证书。

5. Node 与 Node 间通信需要一套证书。

而这些证书，可以选择手动创建，也可以自动生成。

这里得说明一件事情：

K8S 真香，但这并不意味着我们的所有服务都适合在上面运行，为了便于维护，建议有状态的应用都单独运行，类似数据库这种。

 看下一个通用的集群架构：

简单来说，Master 通过 API 来管理 Node 节点，Node 节点运行服务从 Registry 中拉取镜像。

然后再将 Master 和 Node 进行细化：

Master 有三个重要组件：

1. APIServer：请求入口，负责解析，处理请求，即网关。

2. Scheduler：调度器，请求到达后，计算 Node 的资源情况，将服务调度到适合的 Node，然后该节点的 Kubelet 启动和操作 Pod。

3. Controller-manager：控制管理器，统一管控资源，监控 Master 节点的健康状态，给 Master 节点做高可用。

 

Controller：控制器，用于创建启动 Pod。通过标签选择器（Label Selector）来关联 Pod，管理 Pod 的健康性，以确保 Pod 的运行数量为用户定义的。

每一组 Pod 都需要独立的控制器来运行，实现跨节点的自愈。

在 K8S 中，控制器一般有以下几种：

1. ReplicationController：严格控制 Pod 数量和更新的 Pod，在更新过程中会临时超出预定的 Pod 数量，支持回滚。

2. RelicaSet：声明更新控制器。

3. Deployment：负责无状态应用 Pod 控制，支持二级控制器。

4. StatefulSet：负责有状态 Pod 控制。

5. DeamonSet：守护进程集，在集群的每个 Node 上启动一个 Pod，如果 Pod 挂掉，会重新起一个，如果新增 Pod，会自动添加。

6. Job/Cronjob：周期性 Pod 控制，如定时任务。

 

Master 节点其他组件：

Label Selector：标签选择器，根据标签选择符合条件的资源对象机制，不仅用于 Pod 资源，所有对象都可以打标签，K/V 格式数据。Controller 可以根据这个标签识别 Pod 资源。

etcd：分布式高性能键值存储数据库，保存集群对象状态信息。apiserver 的所有操作都保存在这里，这意味着，这个服务挂了整个集群就瘫痪了。前面 docker 中用它来跨主机通信。

 

Node 节点有三个重要组件：

1. Kubelet：相当于 K8S 的 agent，有点像 Zabbix 的 agent。检测当前节点的健康状态，和 apiserver 交互。

2. Kube-proxy：为当前节点的 Pod 生成 iptables 或者 ipvs 规则将请求调度到 Pod。和 apiserver 进行通信，当自身改变或者 apiserver 发生改变都能做到及时更新规则。包含 3 个模型：userspace/iptables/ipvs。

3. Container engine：这里没有说 docker，是因为 K8S 不只是编排 docker。