Kubernetes学习笔记

简介

Kubernetes是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效，Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。

核心特点：自主管理容器

所有容器均在Pod中运行，一个Pod可以承载一个或者多个相关的容器。

当容器创建失败时，容器会被node agent：kubelet自动重启。

Kubernetes提供服务的抽象，提供固定的IP地址和DNS名称，与一系列Pod进行动态关联，当一个Pod容器访问该地址的时候，会转发到本地代理，每台机器上均有一个本地代理，Kube Proxy时刻追踪Pod的动态变化。

设计架构：

 

Kubernetes Master：

1.Api Server：提供资源操作唯一入口，提供认证、授权、访问控制，Api注册和发现等机制。

2.scheduler：负责资源的调度，按照预定的策略讲Pod调度到对应的机器上。

3.Controller manager：负责维护集群的状态，如故障检测，自动扩展，滚动更新等。

4.etcd：保存了整个集群的状态。

 

Kubernetes Node：

1.Kubelet：负责维护容器的生命周期。

2.Kube-Proxy：负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡。

 

Kubernetes的设计理念

API设计原则

1.所有API应是声明式的，声明式操作更易于被用户使用，可以使系统向用户隐藏实现的细节，同时保留了系统未来持续优化的可能性。

2.API对象是彼此互补且可组合的，高内聚，低耦合。

3.高层API以操作意图为基础设计，高层设计一定是从业务出发，因此，针对k8s的高层API设计，一定是以k8s的业务为基础出发，也就是以系统调度管理容器的操作意图出发。

4.底层API根据高层API的控制需要设计，实现底层API的目的是为了被高层API使用，也要以需求为基础。

5.尽量避免简单封装，不要有在外部API无法显式知道的内部隐藏机制，内部隐藏机制非常不利于系统维护。

6.API操作复杂度与对象数量成正比，从系统性能角度考虑，要保证整个系统随着系统规模的扩大，性能不会迅速变慢到无法使用。

7.API对象状态不能依赖于网络连接状态，要保证API对象状态能应对网络状态的不稳定。

8.尽量避免让操作机制依赖于全局状态，因为在分布式系统中要实现全局状态的同步是非常困难的。

 

每个API对象有三大类属性：元数据metadata，规范spec，状态status

每个对象至少有3个元数据：namespace，name，uid，此外还有各种各样的标签labels来匹配不同的对象。

 

Pod

Pod是在k8s集群当中运行部署应用或服务的最小单元，它是可以支持多容器的。Pod的设计理念是支持多个容器在一个Pod中共享网络地址和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。

 

复制控制器（Replication Controller，RS）

监控运行中的Pod来保证集群中运行指定数目的Pod副本。

 

副本集（Replica Set，RS）

RS是新一代RC，同样提供高可用能力，区别在于RS能支持更多种类的匹配模式，副本集对象一般不单独使用，而是作为Deployment的理想状态使用。

 

部署

部署表示用户对集群的一次更新操作，包括创建、更新、删除、滚动升级等。

 

服务（Service）

在K8s集群中，客户端需要访问的服务就是Service对象，每个Service对象会对应一个集群有效的虚拟ip，集群内部通过虚拟ip访问服务。在K8s集群中微服务的负载均衡是通过kube-proxy来完成的，是一个分布式代理服务器。

 

任务（Job）

Job是K8s用来控制批处理型任务的API对象。

 

后台支撑服务集（DaemonSet）

后台支撑型服务的核心关注点在K8s集群中的节点（物理机或虚拟机），要保证每个节点上都有一个此类Pod运行。

 

有状态服务集（PetSet）

对于RC和RS中的Pod，一般不挂载存储或者挂载共享存储，保存的是所有Pod共享的状态，对于PetSet中的Pod，每个Pod挂载自己独立的存储，如果一个Pod出现故障，从其他节点启动一个同样名字的Pod，要挂载上原来Pod的存储继续以它的状态提供服务。

 

节点（Node）

K8s集群中的Node也就等同于Mesos集群中的Slave节点，是所有Pod运行所在的工作主机，可以是物理机也可以是虚拟机。不论是物理机还是虚拟机，工作主机的统一特征是上面要运行kubelet管理节点上运行的容器。

 

名字空间（Namespace）

名字空间为K8s集群提供虚拟的隔离作用，K8s集群初始有两个名字空间，分别是默认名字空间default和系统名字空间kube-system，除此以外，管理员可以可以创建新的名字空间满足需要。

 

K8s系统最核心的两个设计理念：一个是容错性，一个是易扩展性。容错性实际是保证K8s系统稳定性和安全性的基础，易扩展性是保证K8s对变更友好，可以快速迭代增加新功能的基础。