k8s(00)入门知识介绍

末蓝、 2022-11-29 12:55 200阅读 0赞

# k8s概念入门 #

*  系列文章说明
 *  k8s概念入门
    
     *  1 四组基本概念
        
         *  1.1 POD和POD控制器
         *  1.2 Name/Namespace
         *  1.3 Lable/Label选择器
         *  1.4 Service/Ingress
     *  2 核心组件与核心附件
        
         *  2.1 核心组件功能
         *  2.2 K8S的三条网络
     *  3 K8S流程图

\[K8S中文社区\]([http://docs.kubernetes.org.cn/][http_docs.kubernetes.org.cn]

## 1 四组基本概念 ##

1.  Pod/Pod控制器
2.  Name/Namespace
3.  Lable/Label选择器
4.  Service/Ingress

### 1.1 POD和POD控制器 ###

[kubernetes 的pod控制器][kubernetes _pod]

1.  Pod  
    k8s里能够被运行的**最小逻辑单元**  
    1个POD里面可以运行多个容器(SideCar 边车模式)  
    POD中的容器共享 UTS/NAT/IPC 名称空间  
    POD和容器颗粒理解为豌豆荚和豌豆
2.  Pod控制器  
    Pod控制器是Pod启动的一种模板  
    用来保证在K8S里启动的Pod始终按预期运行  
    包括副本数\\生命周期\\健康检查等
3.  常用的Pod控制器:
    
    <table> 
     <thead> 
      <tr> 
       <th>控 度器名称</th> 
       <th>用途简述</th> 
      </tr> 
     </thead> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td><strong>Deployment</strong></td> 
       <td>用于管理无状态应用,支持滚动更新和回滚</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td><strong>DaemonSet</strong></td> 
       <td>确保集群中的每一个节点上只运行一个特定的pod副本</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>ReplicaSet</td> 
       <td>确保pod副本数量符合用户期望的数量状态</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>StatefulSet</td> 
       <td>管理有状态应用</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>Job</td> 
       <td>有状态，一次性任务</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>Cronjob(定时任务)</td> 
       <td>有状态，周期性任务</td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table>

### 1.2 Name/Namespace ###

1.  Name  
    K8S使用**'资源'**来定义每一种逻辑概念(功能)  
    每种**'资源'**都应该有自己的'名称'  
    **'名称'**通常定义在**'资源'**的元数据(metadata)信息中
    
    资源的配置信息包括
    
     *  API版本(apiVersion)
     *  类别(kind)
     *  元数据(metadata)
     *  定义清单(spec)
     *  状态(status)
2.  Namespace  
    名称空间用于隔离K8S内各种资源,类似K8S内部的虚拟分组  
    同一个名称空间中,相同资源的名称不能相同  
    默认的名称空间为`default`,`kube-system`,`kube-public`  
    查询特定资源,要带上相应的名称空间

### 1.3 Lable/Label选择器 ###

1.  Lable  
    标签的作用是便于分类管理资源对象  
    标签与资源之间是多对多的关系  
    给一个资源多个标签,可以实现不同维度的管理
2.  Lable选择器  
    可以使用标签选择器过滤指定的标签  
    标签选择器有基于等值关系(等于,不等于)和基于集合关系(属于,存在)的两种  
    许多资源都支持内嵌标签选择器字段:`matchLables`或`matchExpressions`

### 1.4 Service/Ingress ###

1.  **Service(重点)**  
    POD会分配IP地址,但IP会随着POD销毁而消失  
    多个同类型POD,IP或端口必然不同,但却相同的服务  
    Service用来提供相同服务POD的对外访问接口  
    Service通过标签选择器来确定作用于哪些POD  
    Service只能提供L4层的调度,即:IP+端口
2.  **Ingress(重点)**  
    Igress也是用来暴露POD的对外访问接口  
    Igress提供L7层的调度,即http/https  
    Igress可以调度不同业务域,不同URL路径的流量

## 2 核心组件与核心附件 ##

1.  核心组件  
    配置存储中心
    
     *  etcd服务
    
    主控节点（master）
    
     *  kube-apiserver服务
     *  kube-controller-manager服务
     *  kube-scheduler服务
    
    运算节点（node）
    
     *  kube-kubelet服务
     *  kube-proxy服务
2.  CLI客户端  
    kubectl命令行工具
3.  核心附件  
    CNI网络插件（flannel/calico）  
    服务发现插件（coredns）  
    服务暴露插件（traefik）  
    GUI管理插件（daahboard）

### 2.1 核心组件功能 ###

1.  配置存储中心-etcd  
    etcd是一个非关系型数据库，作用类似于zookeeper注册中心  
    用于各种服务的注册和数据缓存
2.  kube-apiserver(master)  
    提供季军管理的REST API接口，包括鉴权、数据校验、集群状态变更  
    负责其他模块之间的数据交互，承担通信枢纽的功能  
    和etcd通信，是资源配额控制的入口  
    提供玩备的集群控制机制
3.  kube-controller-manager  
    由一系列控制器组成,通过apiserver监控整个集群的状态,确保集群处于预期的工作状态  
    是管理所有控制器的控制器
4.  kube-scheduler  
    主要是接收调度POD到合适的node节点上  
    通过apiserver，从etcd中获取资源信息进行调度  
    只负责调度工作，启动工作是node节点上的kubelet负责  
    调度策略：预算策略（predict）、优选策略（priorities）
5.  kube-kubelet  
    定时从apiserver获取节点上POD的期望状态（如副本数量、网络类型、存储空间、容器类型等）然后调用容器平台接口达到这个状态  
    提供POD节点具体使用的网络  
    定时汇报当前节点状态给apiserver，以供调度  
    复制镜像和容器的创建和清理工作
6.  kube-proxy  
    是K8S在每个节点上运行网络的代理，service资源的载体  
    不直接为POD节点提供网络,而是提供POD间的集群网络  
    建立了POD网络和集群网络的关系（clusterIp->podIp)  
    负责建立、删除、更新调度规则  
    与apiserver通信，以更新自己和获取其他kube-proxy的的调度规则  
    常用的调度模式：Iptables(不推荐)、Ipvs(推荐)

### 2.2 K8S的三条网络 ###

![mark][]

1.  节点网络  
    实际网络，就是宿主机网络  
    建议地址段：`10.4.7.0/24`  
    建议通过不同的IP端,区分不同的业务、机房或数据中心
2.  Pod 网络  
    实际网络，容器运行的网络  
    建议`172.7.21.0/24` ,并建议POD网段与节点IP绑定  
    如: 节点IP为`10.4.7.21`，则POD网络为`172.7.21.0/24`
3.  service网络  
    虚拟网络，也叫集群网络(cluster server),用于内部集群间通信  
    构建于POD网络之上, 主要是解决服务发现和负载均衡  
    通过kube-proxy连接POD网络和service网络  
    建议地址段为：`192.168.0.0/16`

## 3 K8S流程图 ##

![mark][mark 1]

说明:

主控节点和node节点只是逻辑上的概念,物理上可以部署在一起

[http_docs.kubernetes.org.cn]: http://docs.kubernetes.org.cn/
[kubernetes _pod]: https://www.cnblogs.com/both/p/9599841.html
[mark]: /images/20221124/c4055a836f8b40e882b99743dee2c19b.png
[mark 1]: /images/20221124/76a5fcc281194212b14b20e5b9c9d199.png