【K8S 系列】k8s 学习一，Kubernetes 基本介绍及核心组件
Kubernetes 概述
kubernetes github：https://github.com/kubernetes/kubernetes
学习资料（语言可以自由切换）：https://www.kubernetes.org.cn/k8s
kubernetes 有什么由来？
最开始是谷歌公司内部使用的 Borg 系统，后面使用 Golang 重写并捐献给 CNCF 基金会开源了
kubernetes 重要的作用？
kubernetes 是一个开源的容器编排框架工具，有着极其丰富的生态资源
学习 kubernetes 的意义？
解决单机裸跑 docker 的若干痛点
为什么 kubernetes 叫做 K8S ？
因为 k 到 s 之间 有 8个字母， 因此叫做 K8S
kubernetes 有什么优势？
- 可自动装箱，可水平扩展，可自我修复
- 有服务发现和负载均衡
- 可集中化配置管理和秘钥管理
- 可存储编排
- 可任务批处理运行
- 可自动发布和回滚 等等
此处的自动发布默认是滚动发布模式
自动发布模式有如下 4 种：
- 蓝绿发布
- 滚动发布 （kubernetes 默认发布方式）
- 灰度发布
- 金丝雀发布
kubernetes 的四组概念
Pod 和 Pod 控制器
Pod 是 K8S 里面的概念，
是 K8S 里面能够被运行的最小逻辑单元，也就是原子单元
1 个 Pod 里面可以运行多个 docker 容器，多个 docker 容器是共享 UTS命名空间，NE命名空间T，IPC命名空间的
K8S 里面称这种 1 个 Pod 里面可以运行多个 docker 容器的模式叫做 边车模式（SideCar）
这里顺便说一下 linux 里面的 6 种命名空间：
- UTS
主机名
- IPC
进程间通信
- PID
chroot进程树
- NS
挂载点
- NET
网络访问，包括接口
- USER
将本地的虚拟user-id映射到真实的user-id
Pod 控制器是 Pod 启动的一种模板，用来保证 K8S 里面启动的 Pod 能够始终按照人们的预期运行，例如副本数，生命周期，健康状态的检查等等
K8S 里面提供了多个 Pod 控制器，如下 6 种最为常见 Pod 控制器，具体使用的时候我们再详细的说明其作用和原理：
- Deployment
部署，为无状态服务而设计的，
- DaemonSet
DaemonSet保证在每个Node上都运行一个容器副本，常用来部署一些集群的日志、监控或者其他系统管理应用
- ReplicaSet
为无状态服务而设计，简称为RC，是复本控制器，主要作用是确保 Pod 以我们指定的副本数运行
Deployment 控制 ReplicaSet，ReplicaSet 控制 Pod
- StatefulSet
是为了解决有状态服务的一系列问题
- Job
负责批量处理短暂的一次性任务 (short lived one-off tasks)，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束
- CronJob
即定时任务，就类似于Linux系统的crontab，在指定的时间周期运行指定的任务
其中 Deployment 和 DaemonSet 最为核心
Name 和 Namespace
Name 就是名称
在 K8S 里面，是用资源来定义每一种逻辑概念或者功能，每种资源就要有自己的名称，名称通常定义在资源的元数据里面
例如：
-
资源的 api 版本 - 类别 kind
- 元数据 metadata
- 定义清单 spec
- 状态 status 等配置文件
Namespace 就是命名空间
随着项目，人员，集群规模不断扩张，我们就需要一种能隔离 K8S 内部资源的方法，就会使用命名空间
我们可以理解命名空间就是内部的一个虚拟组
不同的命名空间里面的资源名字可以相同，相同的命名空间内的资源不能同名
-
K8S 里面默认存在的命名空间有：
- default
- kube-system
- kube-public
查询 K8S 里面特定的资源需要带上相应的命名空间
Lable 和 Label 选择器
Lable 就是标签
标签是 K8S 特色的管理方式，便于分类管理资源对象，有如下几个注意点：
- 标签的组成是 key=value 的形式
- 标签和资源是多对多的关系，一个标签可以有多个资源，一个资源也可以有多个标签
- 一个资源拥有多个标签的时候，可以实现不同维度的管理
- 有一种形式叫做
注解，他与标签类似
根据官网的说明和解释
标签可以是 63 个字符以下，包含[a-z0-9A-Z]，还可以包含-，_，.
Label 选择器 就是可以对标签进行过滤，进行管理
标签选择器目前有两种：
- 基于等值关系（等于 或者 不等于）
- 基于集合关系（属于 或者 不属于）
许多的资源是支持内嵌标签选择器字段的
- matchLabels
- matchExpressions
Service 和 Ingress
k8s 有三大网络：
- Node 节点网络
- Pod 容器网络
- service 集群网络
K8S 面对一个问题，K8S 里面的每个 Pod 都会分配一个单独的 IP 地址，但是这个地址会随着 Pod 的销毁而消失
K8S 就有专门的 Service 服务来处理这个问题
一个 Service 服务可以看作一组提供相同服务的 Pod 对外访问的接口
然而 Service 作用与哪些 Pod ，这是通过标签选择器来定义的
Ingress 就是 K8S 里面网络模型下第 7 层的应用，他是对外暴露接口的
service 只能进行在第 4 层上面进行流量调度，咱们能够看到的表现形式是 ip + port
Ingress 就比较强大，他可以调度不同业务域，还可以调度不同 URL 访问路径的业务流量
K8S 的组成
K8S 逻辑架构图，该图来源于网络
图中涉及到的模块，下面会逐个提到
CLI 客户端 1 个
- kubectl
核心附件有如下 4 个：
- CNI 网络插件 - flanel /calico
- 服务发现插件 - coredns
- 服务暴露插件 - traefik
- GUI 管理插件 - Dashboard
核心组件
配置存储中心 使用的是 ETCD 服务
主控节点（master）有如下 3 个：
- kube-apiserver 服务
是整个 K8S 的大脑
他的作用非常强大，有如下 4 个主要的功能
1、提供集群管理的 RESTFUL API 接口，这里面包括鉴权，数据校验及集群状态变更等
2、负责其他模块之间的数据交互，承担通信枢纽的功能所有组件的交互都需要通过 apiserver
3、apiserver 是资源控制的入口
4、apiserver 提供完备的安全机制
- kube-controller-manager 服务
就是用来管理控制器的 ， 它由一系列控制器组成，所有的控制器都依赖于 kube-controller-manager ，通过 apiserver 监控整个集群的状态，并确保他们都处于预期的工作，例如
1、Node 控制器
2、Deployment 控制器
3、service 控制器
4、Volume 控制器
5、Endpoint 控制器
6、Garbage 控制器
7、Namespace 控制器
8、Job 控制器
9、Resource quta 控制器 等等
- kube-schedule 服务
主要就是接收调度 Pod 到合适的节点上面，他有 2 个策略：
1、预算策略（predict）
2、优选策略（priorities）
运算节点有如下 2 个：
- kube-kubelet 服务
kubelet 主要就是定时从某处节点上获取 Pod 的期望状态，并调用对应的 docker 接口来达到这个状态
此处的期望状态有这些：
运行的容器，副本数量，网络如何配置，存储如何配置等等
1、kubelet 会定时汇报当前节点的状态给到 apiserver，用于之后调度使用
2、kubelet 还做镜像和容器的清理工作，保证节点的镜像不会占满磁盘空间
- kube-proxy 服务
kube-proxy 就是一个 K8S 上运行网络的代理，service 服务资源的载体
1、kube-proxy 可以建立 Pod 网络和集群网络的关系 （clusterip -> podip）
2、kube-proxy 负责建立、删除和更新调度规则，通知 apiserver 自身更新，或者从 apiserver 获取调度规则，更新 kube-proxy 自身
kube-proxy 常用的三种流量调度模式：
- Userspace
- Iptables
- Ipvs
K8S 集群网络图示例
一般主控节点可以揉在一起部署，主控节点和 Pod 节点，逻辑上是分开的，物理上实际上是可以部署在一起，主控节点一般部署 2 个
例如可以这样高可用部署，
etcd 一般部署奇数个，例如1、3、5、7等等，因为其中一个 etcd 挂了，会通过选举投票的方式来选举下一个 etcd 作为主，若部署的是偶数个 etcd 就无法选举出结果
其中 Proxy 代理 四层网络和七层网络，分别主要是代理 apiserver 和 ingress 应用
参考资料：
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