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也叫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,截止到2017年9月29日最新稳定版本是v1.8。

Kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。

官方网站:www.kubernetes.io


Kubernetes 主要功能

1、数据卷

  Pod中容器之间共享数据,可以使用数据卷。

2、应用程序健康检查

  容器内服务可能进程堵塞无法处理请求,可以设置监控检查策略保证应用健壮性。

3、复制应用程序实例

  控制器维护着Pod副本数量,保证一个Pod或一组同类的Pod数量始终可用。

4、弹性伸缩

  根据设定的指标(CPU利用率)自动缩放Pod副本数。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、提供认证和授权

  支持属性访问控制(ABAC)、角色访问控制(RBAC)认证授权策略。


Kubernetes 基本对象概念

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。
  • Pod 状态
  •   Pending:Pod已经被系统接收,准备下载镜像。
  •   Running:Pod已经分配到节点,并且所有容器已创建。至少有一个容器仍在运行、正在启动或重新启动。
  •   Successed:Pod中的所有容器已成功终止,不会重新启动。
  •   Failed:Pod中的所有容器已终止,并且至少有一个容器已经终止。也就是说,容器退出非零状态或被系统终止。
  •   Unknown:由于某种原因,无法获得Pod状态,通常是由于与Pod所在主机通信时出现错误
  • 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。
  • 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。
  • 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(比如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。
  • 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。

常用创建对象整理:

  • Pod
  • ReplicaSet
  • Deployment
  • Service

Kubernetes 系统架构及组件功能

Master组件:

  • kube-apiserver
  • Kubernetes 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APIServer处理后再提交给Etcd存储。
  • kube-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。
  • kube-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,比如创建容器、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
  • Node节点上实现Pod网络代理,维护网络规则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,比如Pod、Service等对象信息。


Kubernetes 工作流程

Master comm ponents 管理节点:

1、kubectl(user commands):用户操作下发命令。

2、APIs:API接口板块。authentication:API认证。authorization:API授权。

3、REST(pods,service,rep.controllers):API解析主要操作指令。

4、scheduling actuator:调度组件并选择node节点去下发。

5、scheduler:检测API是否有新的操作对象产生。

6、controller manager(replication controller etc.):监听并下发API控制器管理指令。

7、Distributed Watchable Storage(implemented via etcd):所有操作指令存储到分布式存储中。

Node 工作节点:

1、nternet:外网用户进入

2、Firewall:防火墙进入。

3、Proxy:维护节点网络规则。

4、kubelet:监听master更新下发管理端操作指令。

5、Pod:创建容器最小单元。

6、cAdvisor:docker引擎。

7、container:docker引擎。

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