1.1 应用部署方式演变

在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：

  • 传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
  • 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。
  • tip：如果其中某一个app发生内存泄露，会占用大量内存，挤占其他的程序的内存
  • 虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境
  • 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。
  • tip：用一个硬件，但可以运行多个虚拟机，互相之间不影响程序，也可以节约资源，但每搞一个程序就有一个操作系统，也占用资源。
  • 容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统
  • 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。
  • tip：硬件上面是一个运行时环境，上面是很多容器，容器内有内存，cpu等等。

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容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：

  • 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
  • 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量

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：

  • Swarm：Docker自己的容器编排工具
  • Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用
  • Kubernetes：Google开源的的容器编排工具

tip：底下这个图是市场占有率。openShift和Rancher都是对kubernetes的一个再封装。所以kubernetes很牛。
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1.2 kubernetes简介

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kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器——Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。
kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：

  • 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
  • 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：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
  • 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
  • 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
  • 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

tip：这个功能不是完整的，学完记得回看一下。
这里有一张图，为了说明这些功能，这个等会补上
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1.3 kubernetes组件

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：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 )

    • ApiServer : 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
    • Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上（schedule算去哪个节点）
    • ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等（controller-manager安排人去干）
    • Etcd ：负责存储集群中各种资源对象的信息

  • node：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 )

    • Kubelet : 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器（包工头，他发命令给docker，让docker干活）
    • KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡（能让apiserver访问到，把容器干的活暴露出去）
    • Docker : 负责节点上容器的各种操作

1. Kubernetes介绍 - 图5

下面，以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件调用关系：

  1. 首先要明确，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
  2. 一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件
  3. apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上在此时，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apiServer
  4. apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务
  5. kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的podpod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中至此，
  6. 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

  • tip：简单可以理解成，etcd知道master手下有几个能干活的node，请求过来的时候，先到api-server，api-server去让schedule算让哪个node去干活，schedule先去etcd看谁能干，然后告诉api-server派给谁。api-server去找collector-management让他调度节点里的人干活，kubelet接到活之后安排给docker，然后docker启动一个nginx pod，这时候就跑起来了。kube-proxy可以代理这个服务暴露给外面。

    1.4 kubernetes概念

    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（排活的）
    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（干活的）
    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
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