抽空学习了一下Kubernetes,感觉和大数据领域内集群的资源管理、任务调度等有异曲同工之处,简单总结一下备忘。

【概念】

  Kubernetes是一个工业级的容器编排平台,单词有点长,常用K8s代称。

  其主要功能有:

  • 调度:例如,部署Pod时,将Pod部署到较为空闲的机器节点。
  • 自动恢复:例如,机器节点健康检查,将故障机器节点上的Pod迁移到正常机器节点上。  
  • 弹性伸缩:例如,业务负载检查,当CPU/内存使用率过高,或Pod服务响应时间过长等预置前置条件满足时,自动扩容。

PS:   

  Pod是一组关系非常密切的容器的集合,例如容器间需要进行直接文件交换、共享某些Namespace、之间有非常频繁的RPC调用等。Pod才是K8s的原子调度单位,而不是容器。

【官方架构】

【理解】

  官方的这个图是K8s的技术架构,其实在技术架构之前,应该有个更简化的K8s的逻辑架构做基础。理解输出如下:

  • etcd

  是一个分布式存储组件,用来存储的集群所有状态,还具备事件订阅和监听、Leader 选举的能力。

  事件订阅和监听:其他各个组件通信,都并不是互相调用API来完成的,而是把状态写入etcd,其他组件通过订阅etcd中的状态监听变化,然后做后续的处理,然后再一次把更新的数据写入etcd。

  Leader 选举:组件比如Scheduler,为了做实现高可用,通过etcd从多个(通常是3个)实例里面选举出来一个做Master,其他都是Standby。

  • API Server

  上述etcd并不是直接被访问,而是通过API Server代理后被访问。API Server相当于API网关,将对etcd接口的调用封装为标准的RESTFul API。

  此外,API Server还实现了一些附加功能,例如身份认证、缓存等。

  • Controller Manager:

  实现任务调度。直接请求Kubernetes做调度的都是任务,例如Deployment、Deamon Set或者Job,每一个任务请求发送给Kubernetes 之后,都是由 Controller Manager 来处理的。

  每一种任务类型对应一个 Controller Manager,例如:Deployment对应Deployment Controller,ReplicaSet对应ReplicaSet Controller。

  • Scheduler:

  实现资源调度。Controller Manager会把任务对资源Pod的要求,写入到etcd。Scheduler监听到有新的资源Pod要求被调度,会根据整个集群的各个节点的资源情况,将Pod分配到较为空闲合适的节点上。

  • Kubelet:

  是一个Agent,运行在每一个节点上,它会监听etcd中的Pod的信息,发现有分配给它所在节点的Pod需要运行,就在节点上运行相应的Pod,并且把状态更新回到etcd。

  • Kubectl:

  是一个提供给用户的命令行工具,用户通过它调用API Server,发送请求写入状态到etcd,或者查询etcd中的状态。

【举例】

  假如要运行一个多个实例的Nginx,那么在 Kubernetes内部,流程如下:

  1. 通过 kubectl 命令行,创建一个包含Nginx 的Deployment对象。kubectl会调用 API Server 往 etcd里面写入一个Deployment 对象。
  2. Deployment Controller监听到有新的 Deployment 对象被写入,就获取到对象信息,根据对象信息来做任务调度,创建对应的 Replica Set 对象。
  3. Replica Set Controller 监听到有新的对象被创建,也读取到对象信息来做任务调度,创建对应的 Pod 。
  4. Scheduler监听到有新的Pod被创建,读取到 Pod 对象信息,根据集群状态将 Pod 调度到某一个节点上,然后更新 Pod(内部操作是将 Pod 和节点绑定)。
  5. Kubelet 监听到当前的节点被指定了新的 Pod,就根据对象信息运行 Pod。

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