【K8S 系列】k8s 學習一，Kubernetes 基本介紹及核心組件
Kubernetes 概述
kubernetes github：https://github.com/kubernetes/kubernetes
學習資料（語言可以自由切換）：https://www.kubernetes.org.cn/k8s
kubernetes 有什么由來？
最開始是谷歌公司內部使用的 Borg 系統，后面使用 Golang 重寫并捐獻給 CNCF 基金會開源了
kubernetes 重要的作用？
kubernetes 是一個開源的容器編排框架工具，有著極其豐富的生態資源
學習 kubernetes 的意義？
解決單機裸跑 docker 的若干痛點
為什么 kubernetes 叫做 K8S ？
因為 k 到 s 之間 有 8個字母， 因此叫做 K8S
kubernetes 有什么優勢？
- 可自動裝箱，可水平擴展，可自我修復
- 有服務發現和負載均衡
- 可集中化配置管理和秘鑰管理
- 可存儲編排
- 可任務批處理運行
- 可自動發布和回滾 等等
此處的自動發布默認是滾動發布模式
自動發布模式有如下 4 種：
- 藍綠發布
- 滾動發布 （kubernetes 默認發布方式）
- 灰度發布
- 金絲雀發布
kubernetes 的四組概念
Pod 和 Pod 控制器
Pod 是 K8S 里面的概念，
是 K8S 里面能夠被運行的最小邏輯單元，也就是原子單元
1 個 Pod 里面可以運行多個 docker 容器，多個 docker 容器是共享 UTS命名空間，NE命名空間T，IPC命名空間的
K8S 里面稱這種 1 個 Pod 里面可以運行多個 docker 容器的模式叫做 邊車模式（SideCar）
這里順便說一下 linux 里面的 6 種命名空間：
- UTS
主機名
- IPC
進程間通信
- PID
chroot進程樹
- NS
掛載點
- NET
網絡訪問，包括接口
- USER
將本地的虛擬user-id映射到真實的user-id
Pod 控制器是 Pod 啟動的一種模板，用來保證 K8S 里面啟動的 Pod 能夠始終按照人們的預期運行，例如副本數，生命周期，健康狀態的檢查等等
K8S 里面提供了多個 Pod 控制器，如下 6 種最為常見 Pod 控制器，具體使用的時候我們再詳細的說明其作用和原理：
- Deployment
部署，為無狀態服務而設計的，
- DaemonSet
DaemonSet保證在每個Node上都運行一個容器副本，常用來部署一些集群的日志、監控或者其他系統管理應用
- ReplicaSet
為無狀態服務而設計，簡稱為RC，是復本控制器，主要作用是確保 Pod 以我們指定的副本數運行
Deployment 控制 ReplicaSet，ReplicaSet 控制 Pod
- StatefulSet
是為了解決有狀態服務的一系列問題
- Job
負責批量處理短暫的一次性任務 (short lived one-off tasks)，即僅執行一次的任務，它保證批處理任務的一個或多個Pod成功結束
- CronJob
即定時任務，就類似于Linux系統的crontab，在指定的時間周期運行指定的任務
其中 Deployment 和 DaemonSet 最為核心
Name 和 Namespace
Name 就是名稱
在 K8S 里面，是用資源來定義每一種邏輯概念或者功能，每種資源就要有自己的名稱，名稱通常定義在資源的元數據里面
例如：
-
資源的 api 版本 - 類別 kind
- 元數據 metadata
- 定義清單 spec
- 狀態 status 等配置文件
Namespace 就是命名空間
隨著項目，人員，集群規模不斷擴張，我們就需要一種能隔離 K8S 內部資源的方法，就會使用命名空間
我們可以理解命名空間就是內部的一個虛擬組
不同的命名空間里面的資源名字可以相同，相同的命名空間內的資源不能同名
-
K8S 里面默認存在的命名空間有：
- default
- kube-system
- kube-public
查詢 K8S 里面特定的資源需要帶上相應的命名空間
Lable 和 Label 選擇器
Lable 就是標簽
標簽是 K8S 特色的管理方式，便于分類管理資源對象，有如下幾個注意點：
- 標簽的組成是 key=value 的形式
- 標簽和資源是多對多的關系，一個標簽可以有多個資源，一個資源也可以有多個標簽
- 一個資源擁有多個標簽的時候，可以實現不同維度的管理
- 有一種形式叫做
注解，他與標簽類似
根據官網的說明和解釋
標簽可以是 63 個字符以下，包含[a-z0-9A-Z]，還可以包含-，_，.
Label 選擇器 就是可以對標簽進行過濾，進行管理
標簽選擇器目前有兩種：
- 基于等值關系（等于 或者 不等于）
- 基于集合關系（屬于 或者 不屬于）
許多的資源是支持內嵌標簽選擇器字段的
- matchLabels
- matchExpressions
Service 和 Ingress
k8s 有三大網絡：
- Node 節點網絡
- Pod 容器網絡
- service 集群網絡
K8S 面對一個問題，K8S 里面的每個 Pod 都會分配一個單獨的 IP 地址，但是這個地址會隨著 Pod 的銷毀而消失
K8S 就有專門的 Service 服務來處理這個問題
一個 Service 服務可以看作一組提供相同服務的 Pod 對外訪問的接口
然而 Service 作用與哪些 Pod ，這是通過標簽選擇器來定義的
Ingress 就是 K8S 里面網絡模型下第 7 層的應用，他是對外暴露接口的
service 只能進行在第 4 層上面進行流量調度，咱們能夠看到的表現形式是 ip + port
Ingress 就比較強大，他可以調度不同業務域，還可以調度不同 URL 訪問路徑的業務流量
K8S 的組成
K8S 邏輯架構圖，該圖來源于網絡
圖中涉及到的模塊，下面會逐個提到
CLI 客戶端 1 個
- kubectl
核心附件有如下 4 個：
- CNI 網絡插件 - flanel /calico
- 服務發現插件 - coredns
- 服務暴露插件 - traefik
- GUI 管理插件 - Dashboard
核心組件
配置存儲中心 使用的是 ETCD 服務
主控節點（master）有如下 3 個：
- kube-apiserver 服務
是整個 K8S 的大腦
他的作用非常強大，有如下 4 個主要的功能
1、提供集群管理的 RESTFUL API 接口，這里面包括鑒權，數據校驗及集群狀態變更等
2、負責其他模塊之間的數據交互，承擔通信樞紐的功能所有組件的交互都需要通過 apiserver
3、apiserver 是資源控制的入口
4、apiserver 提供完備的安全機制
- kube-controller-manager 服務
就是用來管理控制器的 ， 它由一系列控制器組成，所有的控制器都依賴于 kube-controller-manager ，通過 apiserver 監控整個集群的狀態，并確保他們都處于預期的工作，例如
1、Node 控制器
2、Deployment 控制器
3、service 控制器
4、Volume 控制器
5、Endpoint 控制器
6、Garbage 控制器
7、Namespace 控制器
8、Job 控制器
9、Resource quta 控制器 等等
- kube-schedule 服務
主要就是接收調度 Pod 到合適的節點上面，他有 2 個策略：
1、預算策略（predict）
2、優選策略（priorities）
運算節點有如下 2 個：
- kube-kubelet 服務
kubelet 主要就是定時從某處節點上獲取 Pod 的期望狀態，并調用對應的 docker 接口來達到這個狀態
此處的期望狀態有這些：
運行的容器，副本數量，網絡如何配置，存儲如何配置等等
1、kubelet 會定時匯報當前節點的狀態給到 apiserver，用于之后調度使用
2、kubelet 還做鏡像和容器的清理工作，保證節點的鏡像不會占滿磁盤空間
- kube-proxy 服務
kube-proxy 就是一個 K8S 上運行網絡的代理，service 服務資源的載體
1、kube-proxy 可以建立 Pod 網絡和集群網絡的關系 （clusterip -> podip）
2、kube-proxy 負責建立、刪除和更新調度規則，通知 apiserver 自身更新，或者從 apiserver 獲取調度規則，更新 kube-proxy 自身
kube-proxy 常用的三種流量調度模式：
- Userspace
- Iptables
- Ipvs
K8S 集群網絡圖示例
一般主控節點可以揉在一起部署，主控節點和 Pod 節點，邏輯上是分開的，物理上實際上是可以部署在一起，主控節點一般部署 2 個
例如可以這樣高可用部署，
etcd 一般部署奇數個，例如1、3、5、7等等，因為其中一個 etcd 掛了，會通過選舉投票的方式來選舉下一個 etcd 作為主，若部署的是偶數個 etcd 就無法選舉出結果
其中 Proxy 代理 四層網絡和七層網絡，分別主要是代理 apiserver 和 ingress 應用
參考資料：
歡迎點贊，關注，收藏
朋友們，你的支持和鼓勵，是我堅持分享，提高質量的動力
好了，本次就到這里
技術是開放的，我們的心態，更應是開放的。擁抱變化，向陽而生，努力向前行。
我是小魔童哪吒，歡迎點贊關注收藏，下次見~
