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Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,可促进声明式配置和自动化。
在所有的容器编排工具中(类似的还有 docker swarm / mesos等),Kubernetes的生态系统更大、增长更快,有更多的支持、服务和工具可供用户选择。
Kubernetes 这个名字源于希腊语,意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。
在部署应用程序的方式上,主要经历了三个时代:
优点:简单,不需要其它技术的参与
缺点:不能为应用程序定义资源使用边界,很难合理地分配计算资源,而且程序之间容易产生影响
优点:程序环境不会相互产生影响,提供了一定程度的安全性
缺点:增加了操作系统,浪费了部分资源
优点:
可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
运行应用程序所需要的资源都被容器包装,并和底层基础架构解耦
容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署
这些容器管理的问题统称为容器编排问题,为了解决这些容器编排问题,就产生了一些容器编排的软件:
自我修复:Kubernetes提供如下自愈能力:
弹性伸缩:可以根据需要,自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
服务发现:通过 DNS 名称或 IP 地址暴露容器的访问方式
负载均衡:同组容器内分发负载以实现负载均衡
版本回退:声明期望应用程序容器应该达到的状态,以合适的速率调整容器的实际状态,并逐步达到最终期望的结果。
存储编排:自动挂载指定的存储系统,例如 local stroage/nfs/云存储等
密钥及配置管理:存储和管理敏感信息(例如,密码、OAuth token、ssh密钥等)。您可以更新容器应用程序的密钥、配置等信息,而无需:
Kubernetes不是一个传统意义的、保罗万象的 PaaS(Platform as a Service)系统。Kubernetes在容器层面工作,而不是硬件层面。
不限制应用程序的类型:Kubernetes的目标是广泛支持不同类型的工作负载,包括:有状态、无状态、数据处理等类型的应用。只要应用可以在容器中运行,就能够非常好地在 Kubernetes 上运行
不部署源码、不编译或构建应用程序:持续集成、分发、部署(CI/CD)的工作流极大程度上取决于组织的文化、偏好以及技术要求。Kubernetes可以作为部署平台参与到 CI/CD 流程,但是不涉及镜像构建和分发的过程。可选的有 Jenkins / Gitlab Runner / docker registry / harbor 等
不提供应用程序级别的服务:包括:中间件(例如,消息总线)、数据处理框架(例如,Spark)、数据库(例如,mysql)、缓存(例如,Redis),或者分布式存储(例如,Ceph)。此类组件可以在 Kubernetes 上运行,或者可以被运行在 Kubernetes 上的应用程序访问
不限定日志、监控、报警的解决方案:Kubernetes 提供一些样例展示如何与日志、监控、报警等组件集成,同时提供收集、导出监控度量(metrics)的一套机制。您可以根据自己的需要选择日志、监控、报警组件。可选的有 ELK / Prometheus / Graphana / Pinpoint / Skywalking / Metrics Server 等
不提供或者限定配置语言:(例如,jsonnet)。Kubernetes提供一组声明式的 API,您可以按照自己的方式定义部署信息。可选的有 helm/kustomize/kubectl/kubernetes dashboard/kuboard/octant/k9s 等
不提供或限定任何机器的配置、维护、管理或自愈的系统
一个kubernetes集群主要是由控制节点(master)、工作节点(node) 构成,每个节点上都会安装不同的组件。
Master组件是集群的控制平台(control plane):
Master组件可以运行于集群中的任何机器上。但是,为了简洁性,通常在同一台机器上运行所有的 master 组件,且不在此机器上运行用户的容器。
此 master 组件提供 Kubernetes API,资源操作的唯一入口,接收用户输入的命令,提供认证、授权、API注册和发现等机制。这是Kubernetes控制平台的前端(front-end),可以水平扩展(通过部署更多的实例以达到性能要求)。kubectl / kubernetes dashboard / kuboard 等Kubernetes管理工具就是通过 kubernetes API 实现对 Kubernetes 集群的管理。
支持一致性和高可用的名值对存储组件,Kubernetes集群的所有配置信息都存储在 etcd 中。请确保您 备份 (opens new window)了 etcd 的数据。关于 etcd 的更多信息,可参考 etcd 官方文档(opens new window)
此 master 组件监控所有新创建尚未分配到节点上的 Pod,并且自动选择为 Pod 选择一个合适的节点去运行。
影响调度的因素有:
此 master 组件运行了所有的控制器
逻辑上来说,每一个控制器是一个独立的进程,但是为了降低复杂度,这些控制器都被合并运行在一个进程里。
kube-controller-manager 中包含的控制器有:
Node 组件运行在每一个节点上(包括 master 节点和 worker 节点),负责维护运行中的 Pod 并提供 Kubernetes 运行时环境。
此组件是运行在每一个集群节点上的代理程序。它确保 Pod 中的容器处于运行状态。Kubelet 通过多种途径获得 PodSpec 定义,并确保 PodSpec 定义中所描述的容器处于运行和健康的状态。Kubelet不管理不是通过 Kubernetes 创建的容器。
kube-proxy 是一个网络代理程序,运行在集群中的每一个节点上,是实现 Kubernetes Service 概念的重要部分。
kube-proxy 在节点上维护网络规则。这些网络规则使得您可以在集群内、集群外正确地与 Pod 进行网络通信。如果操作系统中存在 packet filtering layer,kube-proxy 将使用这一特性(iptables代理模式),否则,kube-proxy将自行转发网络请求(User space代理模式)
容器引擎负责运行容器。Kubernetes支持多种容器引擎:Docker (opens new window)、containerd (opens new window)、cri-o (opens new window)、rktlet (opens new window)以及任何实现了 Kubernetes容器引擎接口 (opens new window)的容器引擎
Master:集群控制节点,每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控
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1个或者多个容器
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,下面可以维护者同一类的多个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
参考内容:
Kubernetes详细教程
k8s官网中文
Kuboard教程
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