Kubernetes重要概念理解

Kubernetes重要概念理解

kubernetes是目前最主流的容器编排工具，是下一代分布式架构的王者。2018年的kubernetes第一个版本1.10已经发布。下面整理一下，kubernetes的一些基本概念。kubernetes将集群中的机器划分为Master节点和工作节点（Node）。其中Master节点上面运行着管理集群的一组进程kube-apiserver、kube-controller-manager，和kube-schedule，还有etcd服务。node作为集群中的工作节点，运行真正的应用程序，在node上Kubernetes管理的最小运行单元是Pod，Node上面运行着kubelet、kube-proxy、docker引擎服务进程。如下图：

备：图片来自网络

Master节点：集群的控制节点
Kubernetes API Server(kube-apiserver):提供了HTTP rest 接口的关键服务进程，是Kubernetes里所有资源的增、删、改、查等操作的唯一入口，也是集群控制的入口进程。
kube-controller-manager：Kubernetes里所有资源的自动化控制中心，可以理解为资源对象的“大总管”。
kube-schedule：负责资源调度（Pod调度）的进程，相当于公交公司的“调度室”
etcd：Kubernetes里面的所有资源对象的数据都是保存在etcd中。

Node节点：Node节点可以是一台物理机，也可以是一台虚拟机。当某个Node宕机时，其上的工作会被Master自动转移到其他节点上去。
kubelet：负责Pod对应的容器的创建、起停等任务。同时与Master节点密切协作，实现集群管理的基本功能。
kube-proxy：实现Kubernetes Service的通信和负载均衡机制的重要组件。
Docker Engine(Docker ):Docker引擎，负责本机容器的创建和管理工作。

Pod 概念
Pod是Kubernetes的最重要也是最基本的概念，每个Pod都有一个特殊的被称为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或者多个紧密相关的用户业务容器。
Kubernetes里的所有资源对象都可以采用yaml或者JSON格式的文件来定义或者描述，如下是一个Pod的定义：
apiServer:v1
kind:Pod
metadata:
name:myweb
labels:
    name:myweb
spec:
containers:
-name:myweb
   image:kubeguide/tomcat-app:v1
   ports:
-containterPort:8080
env:
-name:MYSQL_SERVICE_HOST
value:'mysql'
-name: MYSQL_SERVICE_PORT
value：‘3306’

Kind为Pod表明这是一个Pod的定义，metadata里的name属性为Pod的名字，metdata里还能定义资源对象的标签（Label），这里声明myweb拥有一个name=myweb的标签（Label）。Pod里所含的容器组成的定义则在spec一节中声明，这里定义了一名字为myweb、对应镜像为kubeguide/tomcat-app:v1的容器，该容器注入了MYSQL_SERVICE_HOST=‘mysql’和MYSQL_SERVICE_PORT='3306'的环境变量（env关键字），并在8080端口（containerPort）上启动容器进程。

Pod与其他组件关系示意图如下：

Label

Label是Kubernetes系统中的另外一个核心概念，一个Label是一个key=label的键值对，其中key与value由用户指定。Label可以附加到各种资源对象上，例如Node、Pod、Service、RC等，一个资源对象可以定义任意数量的Label，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上。

Replication Controller

Replication Controller（简称 RC）是Kubernetes系统中的核心概念之一，决定了一个pod有多少个同时运行的副本。简单来说，它其实是定义了一个期望的场景，即声明某种Pod的副本数量在任意时刻都符合某个期望值，所以RC的定义包括如下的几个部分。

所以，只要创建了一个pod，一般都推荐同时给pod创建一个replacation controller，让这个rc一直守护pod，直到pod删除

Pod期待的副本数（replicas）
用于筛选目标Podde Label Selector。
当Pod的副本数量小于预期数量的时候，用于创建新的Pod模板

要注意的是，删除RC并不会影响通过该RC已经创建好的Pod。为了删除所有的Pod，可以设置replicas的值为0，然后更新该RC。另外，kubectl提供了stop和delete命令来一次性删除RC和RC控制的全部Pod。

RC 对pod数量和监控情况的控制是通过replica selector， label selector 的一种来实现的。

replica selector定义了RC和它所控制的pod之间的一种松耦合关系。这种松耦合关系可以通过修改pod的label将一个pod从replication controller的控制集中移除。比如可以把出现故障的pod从工作集群中移除，然后对pod进行debug。

Deployment

Deployment是Kubernetes1.2引入的新概念，引入的目的是为了更好解决Pod的编排问题。

Deployment相对于RC的一个最大升级是我们可以随时知道当前Pod“部署”的进度。

Deployment的典型使用场景有以下几个：

创建一个Deployment对象生成对应的Replica Set并完成Pod副本的创建过程
检查Deployment的状态来看部署动作是否完成（Pod副本的数量是否达到预期的值）
更新Deployment以创建新的Pod（比如镜像升级）
如果当前Deployment不稳定，则回滚到一个早先的Deployment版本
挂起或者恢复一个Deployment

Service

Service相当于我们微服务架构中的一个“微服务”。

Service这个概念存在的意义在于pod在Kubernetes中的IP地址不是固定的，因此需要一个代理来确保需要使用pod的应用不需要知晓pod的真实IP地址。另外一个原因是当使用rc创建了多个pod副本时，需要一个代理为这些pod做负载均衡。

设计原则：任何一个kube-proxy都能将流量正确导向任何一个被代理的pod，而这个kube-proxy不需要和被代理的pod在同一个宿主机上。

目前，kubernetes主要支持两种service的发现机制：环境变量和DNS。

上面是Kubernetes中的一些最基本的概念，详细内容后续会持续更新！