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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。 Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态,其服务、支持和工具的使用范围相当广泛。
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。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。 Kubernetes 建立在 Google 大规模运行生产工作负载十几年经验的基础上, 结合了社区中最优秀的想法和实践。
Kubernetes 为提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。 Kubernetes 会满足扩展要求、故障转移应用、提供部署模式等。
Kubernetes 提供:
Master
插件(Addons)
Kubernetes主要由以下几个核心组件构成:
除上述核心组件,还有一些推荐的插件
Kubernetes 是一个基于容器化技术的分布式应用程序编排平台,其核心概念主要包括 Pod、Service、Namespace、Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job 和 CronJob 等。
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: my-pod labels: app: myapp spec: containers: - name: my-container image: nginx:latest ports: - containerPort: 80 volumeMounts: - name: my-volume mountPath: "/usr/share/nginx/html" readOnly: false volumes: - name: my-volume emptyDir: {}
apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: my-deployment spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: myapp template: metadata: labels: app: myapp spec: containers: - name: my-container image: nginx:latest ports: - containerPort: 80
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
spec:
type: ClusterIP
ports:
- port: 80
targetPort: 80
protocol: TCP
name: http
selector:
app: myapp
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: my-namespace
K8S(Kubernetes)网络是Kubernetes集群中各个组件之间通信的基础。它涉及到多个层面,包括节点网络、Pod网络、Service网络等。
1.1. 网络层级
2.1. 网络模型
Pod是Kubernetes中的最小调度单元,Pod内的所有容器共享同一个网络命名空间(Linux NET NAMESPACE),因此它们可以直接通过localhost地址加端口号进行通信。
2.2. CNI插件
CNI插件负责将Pod连接到网络中,并满足以下功能要求:
Service是Kubernetes中用于抽象Pod集合的概念,它为Pod集合提供了一个稳定的访问入口(ClusterIP)。Service的IP地址和端口号被用来将外部流量转发到后端的Pod上。
3.1. Service类型
Service有三种类型:ClusterIP、NodePort和LoadBalancer。
Flannel是CoreOS团队为Kubernetes设计的一个覆盖网络(Overlay Network)工具,它允许集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。
4.1 工作原理
Flannel支持多种后端实现,包括VXLAN、host-gw等。以VXLAN为例,其工作原理如下:
Kubernetes(k8s)的存储系统是其核心功能之一,它提供了多种存储解决方案来满足不同场景下的数据存储需求。Kubernetes的存储可以分为临时存储和持久存储两大类。
临时存储通常是短暂的、易失性的,当Pod被删除时,存储中的数据也会被删除。常见的临时存储类型包括:
1.1 EmptyDir:
持久存储是一种长期存储,用于存储应用程序的数据和状态,即使Pod被删除或重新调度,数据也不会丢失。常见的持久存储类型包括:
2.1 NFS(网络文件系统):
适用于需要跨节点共享数据的场景。
2.2 ConfigMap和Secret:
适用于需要安全存储和访问配置信息及敏感数据的场景。
2.3 PersistentVolumeClaim(PVC):
适用于需要动态存储资源的场景。
2.4 StatefulSet:
适用于需要稳定存储和有序管理的有状态应用程序。
2.5 动态存储卷和CSI存储插件:
适用于需要灵活管理存储资源的场景。
2.6 应用场景
Kubernetes的存储系统具有广泛的应用场景:
在Kubernetes(K8s)环境中,监控和日志是确保系统稳定性和性能调优的重要部分。以下分别介绍K8s的监控和日志处理机制。
K8S(Kubernetes)安全是保障容器化应用和服务在集群中安全运行的重要方面。Kubernetes的安全机制主要围绕API Server的保护来设计,确保只有经过认证的用户和服务才能与API Server进行交互,并对集群资源进行操作。
认证是安全机制的第一道防线,负责确认请求者的身份。Kubernetes支持多种认证方式:
鉴权是在认证之后,确定用户或服务的访问权限。Kubernetes支持多种授权策略:
准入控制是在资源被创建或修改之前进行最后的检查,确保资源的创建符合集群的策略和规范。Kubernetes的API Server内置了多个准入控制器插件,如:
安全风险和防护建议:
随着Kubernetes的广泛应用,针对K8S的攻击事件也逐渐增加。为了保护K8S集群的安全,可以采取以下措施:
- 使用强认证和授权机制:确保只有合法的用户和服务才能访问集群资源。
- 定期更新和修补:及时更新Kubernetes和相关组件的补丁,修复已知漏洞。
- 网络隔离:通过网络策略限制不同组件之间的通信,防止未授权的访问。
- 监控和日志记录:实施全面的监控和日志记录,及时发现并响应潜在的安全威胁。
- 访问控制和最小权限原则:遵循最小权限原则,确保每个用户和服务只拥有完成其任务所必需的最少权限。
K8S(Kubernetes)生态系统是指围绕Kubernetes构建的一系列工具、插件和服务,这些组件共同协作,为开发者提供了一整套完整的解决方案,以便更轻松地部署、管理和扩展容器化应用。
1.1 使用命名空间(Namespace):
2.1 基于角色的访问控制(RBAC):
3.1 监控集群状态:
4.1 定期升级Kubernetes版本:
5.1 官方文档:
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