kubernetes（k8s）容器集群管理

Kubernetes介绍

Kubernetes是google在2014年6月开源的一个容器集群管理系统，使用go语言开发，Kubernetes也称k8s。
k8s是google内部一个叫borg的容器集群管理系统衍生出来的，borg已经在google大规模生产运行十年之久。
k8s主要用于自动化部署、扩展和管理容器应用，提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、监控等一整套功能。
2015年7月，kubernetes v1.0正式发布。
kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。
官方网址：https://kubernetes.io/

Kubernetes主要功能

数据卷
Pod中容器之间共享数据，可以使用数据卷。
应用程序健康检查
容器内服务可能进程阻塞无法处理请求，可以设置监控检查策略保证应用健壮性。
复制应用程序实例
控制器维护pod副本数量，保证一个pod或一组同类的pod数量始终可用。
弹性伸缩
根据设定的指标（CPU利用率）自动缩放pod副本数。
服务发现
使用环境变量或DNS服务插件保证容器中程序发现pod入口访问地址。
负载均衡
一组pod副本分配一个私有的集群ip地址，负载均衡转发请求到后端容器。在集群内部其他pod可通过这个clusterIP访问应用。
滚动更新
更新服务不中断，一次更新一个pod，而不是同时删除整个服务。
服务编排
通过文件描述部署服务，使得应用程序部署变得更高效。
资源监控
Node节点组件集成cAdvisor资源收集工具，可通过Heapster汇总整个集群节点资源数据，然后存储到InfluxDB时序数据库，再由Grafana展示。
提供认证和授权
支持角色访问控制（RBAC）认证授权等策略。

基本对象概念

基本对象

Pod
Pod是最小部署单元，一个Pod有一个或多个容器组成，Pod中容器共享存储和网络，在同一台Docker主机上运行。
Service
Service一个应用服务抽象，定义了Pod逻辑集合和访问这个Pod集合的策略。
Service代理Pod集合对外表现是为一个访问入口，分配一个集群IP地址，来自这个IP的请求将负载均衡转发后端Pod中的容器。
Service通过Lable Selector选择一组Pod提供服务。
Volume
数据卷，共享Pod中容器使用的数据。
Namespace
命名空间将对象逻辑上分配到不同Namespace，可以是不同的项目、用户等区分管理，并设定控制策略，从而实现多租户。
命名空间也称为虚拟集群。
Lable
标签用于区分对象（例如Pod、Service）、键值对存在，每个对象可以有多个标签，通过标签关联对象。

基于基本对象更高层次抽象

ReplicaSet
下一代Replication Controller。确保任何给定时间指定的Pod副本数量，并提供声明正式更新等功能。
RC与RS唯一区别就是lable selector支持不同，RS支持新的基于集合的标签，RC仅支持基于等式的标签。
Deployment
Deployment是一个更高层次的API对象，它管理ReplicaSets和Pod，并提供声明式更新等功能。
官方建议使用Deployment管理ReplicaSets，而不是直接使用ReplicaSets，这就意味着可能永远不需要直接操作ReplicaSet对象。
StatefulSet
StatefulSet适合持久性的应用程序，有唯一的网络标识符（IP），持久存储，有序的部署、扩展、删除和滚动更新。
DaemonSet
DaemonSet确保所有（或一些）节点运行同一个Pod。当节点加入Kubernetes集群中，Pod会被调度到该节点上运行，当节点从集群中移除时，DaemonSet的Pod会被删除。删除DaemonSet会清理它所有创建的Pod。
Job
一次性任务，运行完成后Pod销毁，不再重新启动新容器，还可以任务定时运行。

系统架构及组件功能

master组件

kube-apiserver
kube-apiserver API，集群的统一入口，各组件协调者，以HTTP API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIService处理后再提交给Etcd存储。
kuber-controller-manager
处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而controllerManager就是负责管理这些控制器的。
kuber-scheduler
根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点。

Node组件

kubelet
kubelet是master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，例如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器。
kube-proxy
在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规和四层负载均衡工作。
docker或rocket/rkt
运行容器。

第三方服务

etcd
分布式键值存储系统。用于保持集群状态，例如Pod、Service等对象信息。