容器时代的编排工具

docker 三剑客

docker compose：单机容器编排工具
docker swarm：集群容器编排工具
docker machine： 主机快速加入 swarm 集群的预处理工具

Mesos+Marathon

Mesos是一个分布式计算框架，为数据中心提供计算资源的动态分配。Marathon是基于Mesos的私有PaaS，它实现了Mesos的Framework。Marathon实现了服务发现和负载平衡、为部署提供REST API服务、授权和SSL、配置约束等功能。
如果将Mesos类比为操作系统的内核，负责资源调度。则Marathon可以类比为服务管理系统，比如init，systemd或upstart等系统，用来管理应用的状态信息。Marathon将应用程序部署为长时间运行的Mesos任务。

kubernetes

Kubernetes是一个自动化，容器化应用程序部署扩展和管理的开放源代码系统。Kubernetes由Google根据他们在生产中运行容器的经验使用称为Borg的内部集群管理系统（有时简称Omega）， Kubernetes的体系结构依赖于这种经验。
特性

  • 自动装箱
  • 自我修复
  • 水平扩展
  • 服务发现和负载均衡
  • 自动发布和回滚
  • 密钥和配置管理
  • 存储编排

    Kubernetes概念

    Master-Node 模型

    Kubernetes 底层的物理架构中是 Master/Node 模型。为了高可用，Master 的数量至少应该有3个，Node 节点数不限量。etcd 至少需要3个，用于保存集群信息。彼此通过 http 或 https 协议通信。
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Master 上的3个核心组件：

  1. API server：用于接受、解析、处理用户对k8s 集群的请求，集群信息存储在共享存储 etcd 中
  2. Scheduler：调度器，调度容器创建请求。检查每个 node 中可用的计算资源，并根据请求选择合适的 node 创建容器，先预选再优选；
  3. Controller-Manager**：**控制器管理器，周期性探测各控制器的健康状态

Node 上的核心组件：

  1. kubelet：与Master 的 API 交互的核心组件，可以确保该 node 上的容器是处于正确运行状态的；
  2. 容器引擎：docker
  3. kube-proxy：管理 service，与 API 通信，告知本地 pod 和 service 的变更信息

    pod

    在Kubernetes 集群中，pod 是 k8s 调度的原子单元。一般来说，一个 pod 只运行一个容器，即使运行多个容器，也只有一个主容器。同一个 pod 中的容器共享同一个网络名称空间（NETWORK、UTS、IPC）和存储卷，另外，PID，USER和Mount 互相隔离。
    管理员或 K8S 控制器通过附加在 pod 上的标签（label）来识别不同的 pod。通过标签选择器（selector），选择符合条件的资源对象。
    pod 分类
  • 自主式 Pod：无法实现全局 pod 调度

  • 控制器管理的 Pod（pod 控制器）

    • ReplicationController：副本式 pod，精准控制 pod 副本的数量，另应用于应用的滚动更新和回滚
    • ReplicaSet：副本级控制器，与 Deployment 控制器配合使用
    • Deployment：无状态副本级控制器
    • StatfulSet：有状态副本级控制器，HPA（水平 pod 自动伸缩控制器） 是它的二级控制器
    • DaemonSet：每个 node 运行一个副本
    • Job：作业控制器
    • Ctonjob：周期性提交作业控制器

      service

      pod 有生命周期，当一个 pod 生命周期结束后，在另外一个 node 上创建了新的 pod，此时无法知晓新 pod 的信息。kubernetes 为每一组提供相同服务的 pod 和客户端之间添加了一个固定的中间层，这个中间层称为 service。service 能为客户端提供一个稳定的访问入口，service 将客户端请求代理至后端 pod，service 通过 pod 标签识别 pod。
      service 本质是 iptables 的 DNAT 规则，在 k8s 1.11版本之后，把 iptables 规则变更为 ipvs 规则来提高效率。service 的名称可以被解析为 IP 地址，需要 k8s 的附件 dns pod。
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      网络和通信

      k8s中存在三种网络和三类通信：
      3种网络

  • 节点网络：集群中物理网卡所在的网络

  • 集群网络：服务 service 的网络
  • pod 网络：

3类通信

  • 同一 pod 内的多个容器间通信：loopback
  • 各 pod 之间的通信：通过叠加网络（overlay Network ）直接通信
  • pod 与 service之间的通信：通过 docker bridge0访问，并进行 IP 地址转换

K8S自身不提供网络管理功能， 通过 CNI（容器网络接口） 插件体系接入第三方网络解决方案，常见的插件有：

  • flannel：仅支持网络配置，叠加网络，配置简单
  • calico：支持网络配置和网络策略，3层隧道网络，配置复杂
  • canel：flannel 和 calico 的组合，使用 flannel 提供网络配置、使用 calico 提供网络策略

名称空间
k8s 作为一个集群，在这个集群中，通过名称空间隔离一类 pod，这个名称空间不是网络边界，而是管理边界。不同的名称空间依然在同一个 pod 网络中。**
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