Kubernetes 概念

什么是Kubernetes

因為第一個字母k和最后一個字母s之間有8個英文字母，所以也稱為k8s，

k8s的主要作用是對docker容器的編排管理，如果我們的docker容器只有幾個的情況下，開發或者運維人員完全可以輕松管理這些容器，但是像一些大公司里面，它們的服務有幾百上千個，如果單靠運維人員去管理的話，付出的人力成本是極其昂貴的，所以這時候就需要一個可以對大量容器的管理系統，k8s的出現解決了這個問題，k8s也稱為容器編排系統；可以管理大規模的容器，

總的來說，k8s就是提供了一個分布式系統管理的框架，相信如果學過springcloud或者dubbo的童鞋能更容易理解這個概念！本質就是一組服務器集群；

kubernetes 概念

集群控制節點，每個集群至少需要一個master節點負責集群的管控，主要負責安排工作

工作負載節點，由master分配容器到這些工作節點上，然后node節點上的docker負責容器的運行；主要負責干活

pob是k8s的最小操作單元，容器必須拋在pod中；一個Pod可以承載一個或者多個相關的容器（

建議一個pod只承載一個容器

），在后邊的案例中，同一個Pod中的容器會部署在同一個物理機器上并且能夠共享資源。一個Pod也可以包含O個或者多個磁盤卷組（volumes）,這些卷組將會以目錄的形式提供給一個容器，或者被所有Pod中的容器共享，對于用戶創建的每個Pod,系統會自動選擇那個健康并且有足夠容量的機器，然后創建類似容器的容器

程序在容器里面，容器在pod里面，pod在docker里面

控制器，通過它來實現對pod的管理，比如 啟動pod、停止pod、伸縮pod的數量等等，控制器有多種，每種控制器都有 他自己的使用場景，常用的控制器有deployment、

pod對外服務的統一入口，也就是說， 當你的web服務器部署到容器中后，它的ip只是集群內可訪問的，并且它的IP是隨機生成，外部并不知道它的ip是多少，service就可以打通外部和內部的通訊，它充當了網關的功能，可實現負載均衡，只要service的ip不變，外部就可以訪問到內部的集群節點中的web應用，

標簽，在資源上 添加一個標識，用于對pod、Node、Service進行分類，同一類pod、Node、Service會有相同的標簽；

命名空間，用來隔離pod的運行環境，相當于給容器分組，一個組內的所有容器可以互相訪問，組外和組內是隔離的，不可訪問；常見的pods, services, replication controllers和deployments等都是屬于某一個namespace的（不指定-n的情況下默認是default）。Namespace常用來隔離不同的用戶

Controller的其中一種，在k8s中，Pod是最小控制單元，但是k8s很少直接控制Pod，一般都?通過pod控制器來完成的，Pod控制器顧名思義就是用來控制Pod的，確保Pod資源符合預期狀態，當Pod資源發生故障時，會自動嘗試進行重啟或者重建pod（先刪除在新建Pod）；

什么是編排

編排指的就是可以自動化處理成百上千個容器的技術，可以管理這些容器的部署、管理、彈性伸縮、容器網絡管理，而最重要的就是2個字：“編”和“排”

編

將眾多容器進行分組，比如有100個容器，將110的容器編成一個組，代表它們是同一個應用的容器，將2130又遍成另一個組，進行分組管理，可以保證容器之間更容易區分，就像分類一樣

排

將容器分組后，在將這個組排列起來，可以根據應用的大小或流量情況進行擴充或減少容器數量；Kubernetes編排允許跨多個容器構建應用程序服務、跨集群調度容器、擴展這些容器以及管理它們的運行狀況。

市面上的容器編排工具

Swarm ： docker自己的容器編排工具

Mesos：Apache的一個開源同意管控工具，需要和Marathon結合使用

Kubernetes ： Google開源的容器編排工具

k8s特點

服務發現和負載均衡： 這不就是分布式系統的解決方案嗎？了解springcloud的都知道；

自動部署和回滾：不需要運維人員天天加班來部署上線應用，設定好規則即可自動部署，且支持容器的回滾功能；可動態回滾到某一個版本

自動完成裝箱計算 ： 運行用戶指定每個容器所需的cpu數量和內存大小，當應用運行時資源不足時可以做出策略來保證容器運行

自我修復：當某個容器因為一些原因無法運行時，k8s會將這個容器放到別的機器上運行，從而保證了容器內的應用持續運行；不宕機

監控：k8s會對編排的容器進行實時監控，如果某個容器發生故障時可根據規則做其他處理；

秘鑰與配置管理：類似于springcloud的配置中心

k8s能解決哪些問題

自我修復：一個容器故障停機了，可讓另外一個容器立刻啟動去替補停機的容器；

彈性伸縮：當并發訪問量變大的時候，可以做到橫向擴展容器數量，當并發量小的時候，可以做到縮減容器數量以減少資源占用；

服務發現：服務可以通過自動發現的形式找到它所以來的服務；就跟springcloudeureka注冊中心一樣的功能

負載均衡：如果一個服務啟動了多個容器，能夠自動實現親求的負載均衡，且能自定義負載均衡算法；

版本回退： 若發現新版本有問題，可以回退到原來的版本

存儲編排：類似docker的-v掛載功能，但是k8s支持使用內部存儲和外部存儲，或者云存儲都可以；

組件

主節點的組件

一個k8s由控制節點（master）和工作節點（work）組成，每個節點上都會安裝不同的組件來相互配合完成工作；

kubectl： 是一個客戶端的管理工具，直接管理API server，提供一個請求到一個api server，中間有一個auth認證（判斷是否有權限訪問）

控制節點

負責集群的決策和管理工作，就像一個領導，關于控制節點包含以下幾個組件

APIServer ： 資源操作的唯一入口，所有對集群的操作都是從這個入口進來的，比如服務注冊和發現、接受用戶輸入的命令、認證、授權等等

Scheduler ：負責集群資源的調度，按照預定的調度策略將pod調度到相應的node節點上（只負責計算）

ControllerManager ：負責維護集群的狀態，比如程序部署安排、請求調度、故障檢測、自動擴展、滾動更新等等（Scheduler負責計算，ControllerManager 負責干活，比如客戶端kubectl發起了一起創建容器的請求，Scheduler算好了請求到A節點，那么ControllerManager就會將請求打到A節點上，在A節點進行創建容器）

Etcd：一個類似redis的數據庫，存儲集群中各種資源對象的信息，比如你請求調用了哪個節點，這些記錄信息會存儲到Etcd里面，Etcd是k8s的默認的存儲數據庫，當然你也可以使用外部存儲，比如mysql、oracle等等

工作節點的組件

kubelet：負責維護容器的生命周期，在集群中就是由kubelet發命令給docker來進行創建、更新、銷毀容器；同時也負責監控容器的狀態；

kubeProxy：負責集群內的服務發現和負責均衡；負責網路代理(處理用戶怎么訪問container？)，維護網絡規則和四層的負載均衡，怎樣才能讓下面的Pod（一個或者多個容器）能對外提供服務

docker ：容器的操作

組件之間的調用關系

下面以部署一個nginx服務來說明kubernetes系統各個組件調用關系，

，首先要明確，一旦kubernetes環境啟動后，master和node都會講自身的信息存儲到etcd數據庫中

一個nginx服務的安裝請求會首先被發現到master節點的apiServer組件

apiServer組件會調用scheduler組件來決定到底應該把這個服務安裝到哪個node節點上。 在此時，它會從etcd中讀取各個node節點的信息，然后按照一定的算法進行選擇，并將結果告知apiServer

apiServer調用controller-manager去調度Node節點安裝nginx服務

kubelet接受到指令后，會通知docker，然后由docker來啟動一個nginx的pod， pod是kubernetes的最小操作單元，容器必須跑在pod中

一個nginx服務就運行了，如果需要訪問nginx，就需要通過kube-proxy來對pod產生訪問的代理，這樣，外界用戶就可以訪問集群中的nginx服務了

k8s集群類型

一主多從：一臺master節點和多臺node節點，搭建簡單，但是有單機故障風險，適合測試環境

多主多從：多臺master和多臺node節點，搭建麻煩，安全性高，適合生產環境；

kubectl 是什么

kubectl是k8s集群的命令行工具，通過kubect能夠實現對集群本身進行管理維護。在使用k8s功能時會在命令行加上kubectl關鍵字，比如

# 獲取所有節點 kubectl get nodes

1

2

namespace

namespace 是命名空間，也叫名稱空間，主要用來資源隔離，默認只隔離資源，不隔離網絡，默認的名稱空間有以下幾個

default：默認命名空間

kube-node-lease：對于提升 Kubernetes 集群規模來說，NodeLease 是一個非常重要的 Feature 。在沒有開啟 NodeLease 之前，Kubelet 會使用 Update Node Status 的方式更新節點心跳，而一次這樣的心跳會向 API Server 發送大約10 KB數據量。

kube-public：可被所有用戶訪問的命名空間，包括未認證的用戶；

kube-system：由 Kubernetes 系統創建的對象的命名空間

Docker Kubernetes

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