1、kubernetes 基本介绍

  1. kubernetes，简称 K8s，是用 8 代替 8 个字符“ubernete”而成的缩写。是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes 的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes 提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。<br />    传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作，当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。<br />    新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。<br />    容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在 build 或 release 的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得    从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚拟机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。<br />    Kubernetes 是 Google 开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。<br />    在 Kubernetes 中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

2、kubernetes 功能和架构

2.1 概述

Kubernetes 是一个轻便的和可扩展的开源平台，用于管理容器化应用和服务。通过 Kubernetes 能够进行应用的自动化部署和扩缩容。在 Kubernetes 中，会将组成应用的容 器组合成一个逻辑单元以更易管理和发现。Kubernetes 积累了作为 Google 生产环境运行 工作负载 15 年的经验，并吸收了来自于社区的最佳想法和实践。

2.2 k8s功能

  1. 自动装箱：基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器；
  2. 自我修复（自愈能力）：当容器失败时，会对容器进行重启；当所部署的 Node 节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度；当容器未通过监控检查时，会关闭此容器直到容器正常运行时，才会对外提供服务；
  3. 水平拓展：通过简单的命令、用户 UI 界面或基于 CPU 等资源使用情况，对应用容器进行规模扩大 或规模剪裁；
  4. 滚动更新：可以根据应用的变化，对应用容器运行的应用，进行一次性或批量式更新；
  5. 版本回退：可以根据应用部署情况，对应用容器运行的应用，进行历史版本即时回退；
  6. 密钥和配置管理：在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新密钥和应用配置，类似热部署；
  7. 存储编排：自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要 存储系统可以来自于本地目录、网络存储(NFS、Gluster、Ceph 等)、公共云存储服务
  8. 批处理：提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。

2.3 应用部署架构分类

  1. 无中心节点架构：GlusterFS
  2. 有中心节点架构：HDFS、K8S

2.4 k8s集群架构

1、kubernetes概述 - 图1

2.5 k8s集群架构节点角色功能

2.5.1 Master Node

k8s 集群控制节点，对集群进行调度管理，接受集群外用户去集群操作请求； Master Node 由 API Server、Scheduler、ClusterState Store（ETCD 数据库）和 Controller MangerServer 所组成。

  • apiserver提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
  • controller manager负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
  • scheduler负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上；
  • etcd保存了整个集群的状态；

2.5.1 Worker Node

集群工作节点，运行用户业务应用容器； Worker Node 包含 kubelet、kube proxy 和 ContainerRuntime；

  • kubelet负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
  • kube-proxy负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；
  • Container runtime负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；