Kubernetes 概念

什么是Kubernetes

因为第一个字母k和最后一个字母s之间有8个英文字母，所以也称为k8s，

k8s的主要作用是对docker容器的编排管理，如果我们的docker容器只有几个的情况下，开发或者运维人员完全可以轻松管理这些容器，但是像一些大公司里面，它们的服务有几百上千个，如果单靠运维人员去管理的话，付出的人力成本是极其昂贵的，所以这时候就需要一个可以对大量容器的管理系统，k8s的出现解决了这个问题，k8s也称为容器编排系统；可以管理大规模的容器，

总的来说，k8s就是提供了一个分布式系统管理的框架，相信如果学过springcloud或者dubbo的童鞋能更容易理解这个概念！本质就是一组服务器集群；

kubernetes 概念

集群控制节点，每个集群至少需要一个master节点负责集群的管控，主要负责安排工作

工作负载节点，由master分配容器到这些工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行；主要负责干活

pob是k8s的最小操作单元，容器必须抛在pod中；一个Pod可以承载一个或者多个相关的容器（

建议一个pod只承载一个容器

），在后边的案例中，同一个Pod中的容器会部署在同一个物理机器上并且能够共享资源。一个Pod也可以包含O个或者多个磁盘卷组（volumes）,这些卷组将会以目录的形式提供给一个容器，或者被所有Pod中的容器共享，对于用户创建的每个Pod,系统会自动选择那个健康并且有足够容量的机器，然后创建类似容器的容器

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，控制器有多种，每种控制器都有 他自己的使用场景，常用的控制器有deployment、

pod对外服务的统一入口，也就是说， 当你的web服务器部署到容器中后，它的ip只是集群内可访问的，并且它的IP是随机生成，外部并不知道它的ip是多少，service就可以打通外部和内部的通讯，它充当了网关的功能，可实现负载均衡，只要service的ip不变，外部就可以访问到内部的集群节点中的web应用，

标签，在资源上 添加一个标识，用于对pod、Node、Service进行分类，同一类pod、Node、Service会有相同的标签；

命名空间，用来隔离pod的运行环境，相当于给容器分组，一个组内的所有容器可以互相访问，组外和组内是隔离的，不可访问；常见的pods, services, replication controllers和deployments等都是属于某一个namespace的（不指定-n的情况下默认是default）。Namespace常用来隔离不同的用户

Controller的其中一种，在k8s中，Pod是最小控制单元，但是k8s很少直接控制Pod，一般都㐊通过pod控制器来完成的，Pod控制器顾名思义就是用来控制Pod的，确保Pod资源符合预期状态，当Pod资源发生故障时，会自动尝试进行重启或者重建pod（先删除在新建Pod）；

什么是编排

编排指的就是可以自动化处理成百上千个容器的技术，可以管理这些容器的部署、管理、弹性伸缩、容器网络管理，而最重要的就是2个字：“编”和“排”

编

将众多容器进行分组，比如有100个容器，将110的容器编成一个组，代表它们是同一个应用的容器，将2130又遍成另一个组，进行分组管理，可以保证容器之间更容易区分，就像分类一样

排

将容器分组后，在将这个组排列起来，可以根据应用的大小或流量情况进行扩充或减少容器数量；Kubernetes编排允许跨多个容器构建应用程序服务、跨集群调度容器、扩展这些容器以及管理它们的运行状况。

市面上的容器编排工具

Swarm ： docker自己的容器编排工具

Mesos：Apache的一个开源同意管控工具，需要和Marathon结合使用

Kubernetes ： Google开源的容器编排工具

k8s特点

服务发现和负载均衡： 这不就是分布式系统的解决方案吗？了解springcloud的都知道；

自动部署和回滚：不需要运维人员天天加班来部署上线应用，设定好规则即可自动部署，且支持容器的回滚功能；可动态回滚到某一个版本

自动完成装箱计算 ： 运行用户指定每个容器所需的cpu数量和内存大小，当应用运行时资源不足时可以做出策略来保证容器运行

自我修复：当某个容器因为一些原因无法运行时，k8s会将这个容器放到别的机器上运行，从而保证了容器内的应用持续运行；不宕机

监控：k8s会对编排的容器进行实时监控，如果某个容器发生故障时可根据规则做其他处理；

秘钥与配置管理：类似于springcloud的配置中心

k8s能解决哪些问题

自我修复：一个容器故障停机了，可让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器；

弹性伸缩：当并发访问量变大的时候，可以做到横向扩展容器数量，当并发量小的时候，可以做到缩减容器数量以减少资源占用；

服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所以来的服务；就跟springcloudeureka注册中心一样的功能

负载均衡：如果一个服务启动了多个容器，能够自动实现亲求的负载均衡，且能自定义负载均衡算法；

版本回退： 若发现新版本有问题，可以回退到原来的版本

存储编排：类似docker的-v挂载功能，但是k8s支持使用内部存储和外部存储，或者云存储都可以；

组件

主节点的组件

一个k8s由控制节点（master）和工作节点（work）组成，每个节点上都会安装不同的组件来相互配合完成工作；

kubectl： 是一个客户端的管理工具，直接管理API server，提供一个请求到一个api server，中间有一个auth认证（判断是否有权限访问）

控制节点

负责集群的决策和管理工作，就像一个领导，关于控制节点包含以下几个组件

APIServer ： 资源操作的唯一入口，所有对集群的操作都是从这个入口进来的，比如服务注册和发现、接受用户输入的命令、认证、授权等等

Scheduler ：负责集群资源的调度，按照预定的调度策略将pod调度到相应的node节点上（只负责计算）

ControllerManager ：负责维护集群的状态，比如程序部署安排、请求调度、故障检测、自动扩展、滚动更新等等（Scheduler负责计算，ControllerManager 负责干活，比如客户端kubectl发起了一起创建容器的请求，Scheduler算好了请求到A节点，那么ControllerManager就会将请求打到A节点上，在A节点进行创建容器）

Etcd：一个类似redis的数据库，存储集群中各种资源对象的信息，比如你请求调用了哪个节点，这些记录信息会存储到Etcd里面，Etcd是k8s的默认的存储数据库，当然你也可以使用外部存储，比如mysql、oracle等等

工作节点的组件

kubelet：负责维护容器的生命周期，在集群中就是由kubelet发命令给docker来进行创建、更新、销毁容器；同时也负责监控容器的状态；

kubeProxy：负责集群内的服务发现和负责均衡；负责网路代理(处理用户怎么访问container？)，维护网络规则和四层的负载均衡，怎样才能让下面的Pod（一个或者多个容器）能对外提供服务

docker ：容器的操作

组件之间的调用关系

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

，首先要明确，一旦kubernetes环境启动后，master和node都会讲自身的信息存储到etcd数据库中

一个nginx服务的安装请求会首先被发现到master节点的apiServer组件

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

apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务

kubelet接受到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的pod， pod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中

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

k8s集群类型

一主多从：一台master节点和多台node节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适合测试环境

多主多从：多台master和多台node节点，搭建麻烦，安全性高，适合生产环境；

kubectl 是什么

kubectl是k8s集群的命令行工具，通过kubect能够实现对集群本身进行管理维护。在使用k8s功能时会在命令行加上kubectl关键字，比如

# 获取所有节点 kubectl get nodes

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namespace

namespace 是命名空间，也叫名称空间，主要用来资源隔离，默认只隔离资源，不隔离网络，默认的名称空间有以下几个

default：默认命名空间

kube-node-lease：对于提升 Kubernetes 集群规模来说，NodeLease 是一个非常重要的 Feature 。在没有开启 NodeLease 之前，Kubelet 会使用 Update Node Status 的方式更新节点心跳，而一次这样的心跳会向 API Server 发送大约10 KB数据量。

kube-public：可被所有用户访问的命名空间，包括未认证的用户；

kube-system：由 Kubernetes 系统创建的对象的命名空间

Docker Kubernetes

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