K8s学习（1）---基本介绍和概念理解

爱被打了一巴掌 2023-01-13 09:27 116阅读 0赞

## 1 Kubernetes介绍 ##

用于**自动化容器化应用程序的部署、规划、扩展和管理**，它将组成应用程序的容器分组为逻辑单元，以便于管理和发现，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes 的目标是让部署容器化的应用简单并且高效，很多细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

[官网][Link 1]  
[GitHub源码][GitHub]

## 2 Kubernetes整体架构 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 2.1 Master ####

**kubernetes里的Master指的是集群控制节点**。每个kubernetes集群里都需要一个Master节点来负责整个集群的管理和控制，基本上kubernetes所有的控制命令都是发给它，它来负责具体的执行过程，我们后面所有的执行的命令基本上都是在Master节点上运行的。Master节点通常会占据一个独立的服务器或虚拟机，就是它的重要性体现，一个集群的大脑，如果它宕机，那么整个集群将无法响应控制命令。

Master节点上运行着以下几组关键进程：

1.  **Kubernetes API Server（kube-apiserver）**：提供了HTTP Rest接口的关进服务进程，是Kubernetes里所有资源增删改查等操作的唯一入口，也是集群管理的入口进程。
2.  **Kubernetes Controller Manage（kube-controller-manage）**：Kubernetes里所有资源对象的自动化控制中心，可以理解为资源对象的“大总管”。
3.  **Kubernetes Scheduler（kube-scheduler）**：负责资源的调度（Pod调度）的进程。  
    Master还启动了一个etcd server进程，因为kubernetes里所有的资源对象的数据都是保存在etcd中的。

#### 2.2 Node ####

除了Master，**kubernetes集群的其它机器也被称为Node节点**，同样的它也是一台物理机或是虚拟机。Node节点才是Kubernetes集群中工作负载节点，每个Node都会被Master分配一些工作负载（Docker容器），当某个Node宕机之后，其上的工作负载会被Master自动转移到其它节点上面去。

每个Node节点运行着以下几个关键进程：

*  **kubelet**：负责pod对应的同期创建、启动停止等任务，同时与Master节点密切协作，实现集群管理的基本功能。
 *  **kube-proxy**：实现Kubernetes Service的通信与负载均衡的重要组件。
 *  **Docker-Engine（docker）**：docker引擎，负责本机容器的创建和管理工作。

**Node节点可以在运行期间动态增加到Kubernetes集群中，前提是这个节点已经正确安装、配置和启动的上述关键进程。在默认情况下kubenet会向Master注册自己，这也是kubernetes推荐的管理方式。一旦Node被纳入集群管理范围，kubelet进程就会定时向Master节点汇报自身的情况，包括操作系统、Docker版本、机器cpu和内存情况及有哪些pod在运行。这样Master可以获知Node的资源使用情况并实现高效均衡的资源调度策略。而某个Node超过时间不进行上报信息时,master将会将其标记为失联（Not Ready），随后会触发资源转移的自动流程**。

#### 2.3 Pod ####

pod的组成与容器的关系，pause为根容器，其他为业务容器。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**k8s为每个Pod都都分配了唯一的ip**，称之为Pod IP，**一个Pod里的多个容器共享Pod IP地址**。k8s要求底层网络支持集群内任意两个Pod之间的TCP/IP直接通信，这通常采用虚拟二层网络技术来实现，如Flannel、Openswith等，牢记在k8s中，一个Pod容器与另外主机上的Pod容器能够直接通信。  
Pod其实有两种类型：**普通的Pod及静态的Pod**（static Pod），后者比较特殊，**并不存放在k8s的etcd里面存储，而是存放在某一个具体的Node上的一个文件中，并且只在此Node上启动运行**。**而普通的Pod一旦被创建，就会被放入到etcd中存储**，随后会被k8s Master调度到某个具体的Node上面进行绑定（Binding），随后该Pod被对应的Node上的kubblet进程实例化成一组的Docker容器并启动起来。默认情况下，当Pod里的某个容器停止时，k8s会自动检测这个问题并重启启动这个Pod（Pod里面的所有容器），如果Pod所在的Node宕机，则会将这个Node上的所有Pod重新调度到其它节点上。Pod、容器与Node的关系如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1MjM3NDYzMzU4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 3 kubernetes组件调用关系的应用示例 ##

以部署一个Nginx服务来说明Kubernetes系统各个组件调用关系：

*  首先需要明确，一旦Kubernetes环境启动之后，**master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中**。
 *  一个Nginx服务的安装请求首先会被**发送到master节点上的API Server**组件。
 *  API Server组件会**调用Scheduler组件**来决定到底应该把这个服务安装到那个node节点上。此时，它会从etcd中读取各个node节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，**并将结果告知API Server**。
 *  API Server**调用Controller-Manager**去调用Node节点安装Nginx服务。
 *  **Kubelet接收到指令后，会通知Docker，然后由Docker来启动一个Nginx的Pod**。Pod是Kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在Pod中。
 *  一个Nginx服务就运行了，如果需要访问Nginx，就需要通过**kube-proxy来对Pod产生访问的代理**，这样，外界用户就可以访问集群中的Nginx服务了。

## 4 kubernetes概念 ##

*  Master：**集群控制节点**，每个集群要求至少有一个Master节点来负责集群的管控。-
 *  Node：**工作负载节点**，由Master分配容器到这些Node工作节点上，然后Node节点上的Docker负责容器的运行。
 *  Pod：**Kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在Pod中的**，一个Pod中可以有一个或多个容器。
 *  Controller：**控制器，通过它来实现对Pod的管理**，比如启动Pod、停止Pod、伸缩Pod的数量等等。
 *  Service：**Pod对外服务的统一入口**，其下面可以维护同一类的多个Pod。
 *  Label：标签，用于对Pod进行分类，同一类Pod会拥有相同的标签。
 *  NameSpace：命名空间，用来隔离Pod的运行环境。

[Link 1]: https://kubernetes.io/
[GitHub]: https://github.com/kubernetes/kubernetes
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