1. 集群

一个 Kubernetes 集群包含两种类型的资源:

  • Master 调度整个集群
  • Nodes 负责运行应用

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图1

1.1 Master

Master 协调集群中的所有活动，例如调度应用、维护应用的所需状态、应用扩容以及推出新的更新。Master组件可以在集群中任何节点上运行。但是为了简单起见，通常在一台VM/机器上启动所有Master组件，并且不会在此VM/机器上运行用户容器。

  • kube-apiserver：用于暴露Kubernetes API。任何的资源请求/调用操作都是通过kube-apiserver提供的接口进行
  • ETCD：Kubernetes提供默认的存储系统，保存所有集群数据，使用时需要为etcd数据提供备份计划。
  • kube-controller-manager：运行管理控制器，它们是集群中处理常规任务的后台线程。逻辑上，每个控制器是一个单独的进程，但为了降低复杂性，它们都被编译成单个二进制文件，并在单个进程中运行。
  • cloud-controller-manager：云控制器管理器负责与底层云提供商的平台交互。
  • kube-scheduler：监视新创建没有分配到Node的Pod，为Pod选择一个Node。
  • 插件 addons：插件（addon）是实现集群pod和Services功能的 。Pod由Deployments，ReplicationController等进行管理。Namespace 插件对象是在kube-system Namespace中创建。

1.2 Node

Node 是一个虚拟机或者物理机，它在 Kubernetes 集群中充当工作机器的角色 每个Node都有 Kubelet , 它管理 Node 而且是 Node 与 Master 通信的代理。 Node 还应该具有用于处理容器操作的工具，例如 Docker 或 rkt 。处理生产级流量的 Kubernetes 集群至少应具有三个 Node 。Node有如下组成部分：

  • kubelet：kubelet是主要的节点代理，它会监视已分配给节点的pod，具体功能：

    • 安装Pod所需的volume。
    • 下载Pod的Secrets。
    • Pod中运行的 docker（或experimentally，rkt）容器。
    • 定期执行容器健康检查。
  • kube-proxy：通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实现Kubernetes服务抽象。
  • docker：用于运行容器。
  • RKT：运行容器，作为docker工具的替代方案。
  • supervisord：是一个轻量级的监控系统，用于保障kubelet和docker运行。
  • fluentd：是一个守护进程，可提供cluster-level logging.。

下图是一个一主三从的k8s集群结构：

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图2

2. Deployment

Deployment 指挥 Kubernetes 如何创建和更新应用程序的实例。创建 Deployment 后，Kubernetes master 将应用程序实例调度到集群中的各个节点上。创建应用程序实例后，Kubernetes Deployment 控制器会持续监视这些实例。 如果托管实例的节点关闭或被删除，则 Deployment 控制器会将该实例替换为群集中另一个节点上的实例。 这提供了一种自我修复机制来解决机器故障维护问题。

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图3

通过kubectl创建Deployment：

  1. kubectl create deployment kubenetes-bootcamp --image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kubernetes-bootcamp:v1

一般Deployment使用过程如下：

  • 使用Deployment来创建ReplicaSet。ReplicaSet在后台创建pod。检查启动状态，看它是成功还是失败。
  • 然后，通过更新Deployment的PodTemplateSpec字段来声明Pod的新状态。这会创建一个新的ReplicaSet，Deployment会按照控制的速率将pod从旧的ReplicaSet移动到新的ReplicaSet中。
  • 如果当前状态不稳定，回滚到之前的Deployment revision。每次回滚都会更新Deployment的revision。
  • 扩容Deployment以满足更高的负载。
  • 暂停Deployment来应用PodTemplateSpec的多个修复，然后恢复上线。
  • 根据Deployment 的状态判断上线是否hang住了。
  • 清除旧的不必要的 ReplicaSet。

ReplicaSet，Deployment和Pod的关系大题

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图4

3. Pod

Pod是Kubernetes创建或部署的最小/最简单的基本单位，一个Pod代表集群上正在运行的一个进程。

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图5

一个Pod封装一个应用容器（也可以有多个容器），存储资源、一个独立的网络IP以及管理控制容器运行方式的策略选项。Pod代表部署的一个单位：Kubernetes中单个应用的实例，它可能由单个容器或多个容器共享组成的资源。

每个Pod都是运行应用的单个实例，如果需要水平扩展应用（例如，运行多个实例），则应该使用多个Pods，每个实例一个Pod。在Kubernetes中，这样通常称为Replication。Replication的Pod通常由Controller创建和管理。

4. Replica Sets

ReplicaSet（RS）是Replication Controller（RC）的升级版本。ReplicaSet 和 Replication Controller之间的唯一区别是对选择器的支持。ReplicaSet支持labels user guide中描述的set-based选择器要求， 而Replication Controller仅支持equality-based的选择器要求。

上面也介绍了，RS/RC为介于Deployment和Pods之间的控制器，用于控制Pods的数量为一个期望值。

5. Name 和 Namespaces

有点类似user和group的关系。在查看pods的时候会显示Name 和 Namespaces，见下图

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图6

  • Name： Kubernetes REST API中的所有对象都用Name和UID来明确地标识。
  • Namespace： 当团队或项目中具有许多用户时，可以考虑使用Namespace来区分，a如果是少量用户集群，可以不需要考虑使用Namespace，如果需要它们提供特殊性质时，可以开始使用Namespace。Namespace为名称提供了一个范围。资源的Names在Namespace中具有唯一性。

Namespace的创建、删除和查看：

  1. # 创建
  2. kubectl create namespace new-namespace
  3. # 删除
  4. kubectl delete namespaces new-namespace
  5. # 查看
  6. kubectl get namespaces

6. Volume

Kubernetes的Volume解决了这两个问题。

  • 当容器挂掉kubelet将重启启动它时，文件将会丢失；
  • 当Pod中同时运行多个容器，容器之间需要共享文件时。

Kubernetes支持Volume类型有：

  • emptyDir：当Pod（不管任何原因）从Node上被删除时，emptyDir也同时会删除，存储的数据也将永久删除。
  • hostPath：如果Pod需要使用Node上的文件，可以使用hostPath。
  • gcePersistentDisk： Pod删除时，gcePersistentDisk被删除，但Persistent Disk 的内容任然存在。这就意味着gcePersistentDisk能够允许我们提前对数据进行处理，而且这些数据可以在Pod之间“切换”。
  • awsElasticBlockStore：挂载AWS上的EBS盘到容器，需要Kubernetes运行在AWS的EC2上。
  • nfs：Network File System的缩写，即网络文件系统。Kubernetes中通过简单地配置就可以挂载NFS到Pod中，而NFS中的数据是可以永久保存的，同时NFS支持同时写操作。Pod被删除时，Volume被卸载，内容被保留。
  • iscsi：iscsi允许将现有的iscsi磁盘挂载到我们的pod中，和emptyDir不同的是，内容被保留。
  • fc (fibre channel)：fc 卷允许将现有的光纤通道卷挂载到 Pod 中。
  • flocker：是一个开源的容器集群数据卷管理器。它提供各种存储后端支持的数据卷的管理和编排。
  • glusterfs：允许将Glusterfs（一个开源网络文件系统）Volume安装到pod中。
  • rbd：允许Rados Block Device格式的磁盘挂载到Pod中
  • cephfs：可以将已经存在的CephFS Volume挂载到pod中
  • gitRepo(已弃用)：将git代码下拉到指定的容器路径中。CI/CD
  • secret：用于将敏感信息（如密码）传递给pod。可以将secrets存储在Kubernetes API中，使用的时候以文件的形式挂载到pod中，而不用连接api。 secret volume由tmpfs（RAM支持的文件系统）支持。
  • persistentVolumeClaim：用来挂载持久化磁盘的。PersistentVolumes是用户在不知道特定云环境的细节的情况下，实现持久化存储（如GCE PersistentDisk或iSCSI卷）的一种方式。
  • downwardAPI：通过环境变量的方式告诉容器Pod的信息
  • projected：将多个Volume源映射到同一个目录
  • azureFileVolume：用于将Microsoft Azure文件卷（SMB 2.1和3.0）挂载到Pod中。
  • azureDisk：使用Azure上面的虚拟机来作为Kubernetes集群使用时，那么可以通过AzureDisk这种类型的卷插件来挂载Azure提供的数据磁盘。
  • vsphereVolume：配置了vSphere Cloud Provider的Kubernetes可以使用
  • Quobyte：在kubernetes中使用Quobyte存储，需要提前部署Quobyte软件
  • PortworxVolume：Portworx能把你的服务器容量进行蓄积（pool），将你的服务器或者云实例变成一个聚合的高可用的计算和存储节点。
  • ScaleIO：ScaleIO是一种基于软件的存储平台（虚拟SAN），可以使用现有硬件来创建可扩展共享块网络存储的集群。
  • StorageOS：是StorageOS向容器提供块存储，可通过文件系统访问。
  • local：Local 是Kubernetes集群中每个节点的本地存储（如磁盘，分区或目录），在Kubernetes1.7中kubelet可以支持对kube-reserved和system-reserved指定本地存储资源。

详细内容见官网：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/

7. Service

Kubernetes 中的服务(Service)是一种抽象概念，它定义了 Pod 的逻辑集和访问 Pod 的协议。Service 使从属 Pod 之间的松耦合成为可能。 和其他 Kubernetes 对象一样, Service 用 YAML (更推荐) 或者 JSON 来定义. Service 下的一组 Pod 通常由 LabelSelector (请参阅下面的说明为什么您可能想要一个 spec 中不包含selector的服务)来标记。

尽管每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，但是如果没有 Service ，这些 IP 不会暴露在群集外部。Service 允许您的应用程序接收流量。Service 也可以用在 ServiceSpec 标记type的方式暴露

  • ClusterIP (默认) - 在集群的内部 IP 上公开 Service 。这种类型使得 Service 只能从集群内访问。
  • NodePort - 使用 NAT 在集群中每个选定 Node 的相同端口上公开 Service 。使用<NodeIP>:<NodePort> 从集群外部访问 Service。是 ClusterIP 的超集。
  • LoadBalancer - 在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为 Service 分配一个固定的外部IP。是 NodePort 的超集。
  • ExternalName - 通过返回带有该名称的 CNAME 记录，使用任意名称(由 spec 中的externalName指定)公开 Service。不使用代理。这种类型需要kube-dns的v1.7或更高版本。

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图7

8. Labels 和 Selectors

Labels其实就一对 key/value ，被关联到对象上，标签的使用我们倾向于能够标示对象的特殊特点，并且对用户而言是有意义的、说白了就是用来分组打的tag。

Selectors就是通过labels进行来进行选取对应资源。

Service 匹配一组 Pod 是使用 标签(Label)和选择器(Selector), 它们是允许对 Kubernetes 中的对象进行逻辑操作的一种分组原语。标签(Label)是附加在对象上的键/值对，可以以多种方式使用:

  • 指定用于开发，测试和生产的对象
  • 嵌入版本标签
  • 使用 Label 将对象进行分类

k8s(2)：核心概念和基础命令 - 图8

9.参考：

https://kubernetes.io/zh/docs/tutorials/kubernetes-basics/expose/expose-intro/

https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/#fc

http://docs.kubernetes.org.cn/703.html

https://blog.csdn.net/ysf465639310/article/details/104794611