Kubernetes: 架构、资源与对象

架构#

基本特性#

• 声明式：Kubernetes中常用yaml文件定义服务和资源的拓扑结构和状态，它是一种声明式的编程方式，更加关注状态和结果。其实我们最常接触的是命令式编程，它要求我们描述为了达到某一个效果或者目标所需要完成的指令。常见的编程语言 Go、Ruby、C++ 以及我们使用的kubectl工具其实都属于命令式的编程方法；
• 显式接口：不存在内部的私有接口；
• 无侵入：每一个应用或者服务一旦被打包成了镜像就可以直接在 Kubernetes 中无缝使用，不需要修改应用程序中的任何代码；
• 可移植：支持有状态服务的迁移和持久化存储。

资源与对象#

Kubernetes中的所有内容都被抽象为“资源”，如 Pod、Service、Node 等都是资源。“对象”就是“资源”的实例，是持久化的实体。如某个具体的 Pod、某个具体的 Node。Kubernetes 使用这些实体去表示整个集群的状态。
对象的创建、删除、修改都是通过 “Kubernetes API”，也就是 “Api Server” 组件提供的 API 接口，这些是 RESTful 风格的 Api，与 k8s 的“万物皆对象”理念相符。命令行工具 “kubectl”，实际上也是调用 kubernetes api。
Kubernetes REST API中的所有对象都用Name和UID来明确地标识。

常见的资源配置信息有：

• apiVersion：api版本
• kind：类别
• metadata：元数据，包含了资源的Name, UID和Label等
• spec：规格
• status：状态

使用kubectl get <resource> -o yaml命令即可在标准输出中看到某一种资源的yaml配置信息，如：

- apiVersion: v1
  kind: Pod
  metadata:
    annotations:
      openshift.io/deployment-config.latest-version: "2"
    labels:
      app: eureka-server
    name: eureka-server-2-lnbgl
    uid: *********
  spec:
    # ...
  status:
    # ...

Label#

apiVersion, kind和metadata是每个资源和对象都拥有的字段，而metadata中除了规定了每个对象所独有的Name和UID外，还声明了对象的Label，可以作为过滤项帮助我们选择和管理对象。

标签（Labels） 是附加到 Kubernetes 对象（比如 Pods）上的键值对。 标签旨在用于指定对用户有意义且相关的对象的标识属性，但不直接对核心系统有语义含义。 标签可以用于组织和选择对象的子集。标签可以在创建时附加到对象，随后可以随时添加和修改。 每个对象都可以定义一组键/值标签。每个键对于给定对象必须是唯一的。

如一个对象的Label配置信息如下：

kind: Pod 
metadata: {
  labels: {
    key1 : value1,
    key2 : value2
  }
}

我们就可以用命令kubectl get pods -l key1=value1,key2=value2准确的找到该对象。
给对象设置标签后，还可以在yaml文件中定义标签选择器过滤指定的标签。许多资源支持内嵌的标签选择器字段，如matchLabels和matchExpressions。一个常见的使用场景是指定某一Pod的节点选择准则，方便节点调度。例如让一个Pod选择标签为accelerator为"nvidia-tesla-p100"的节点：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: cuda-test
spec:
  containers:
    - name: cuda-test
      image: "k8s.gcr.io/cuda-vector-add:v0.1"
  nodeSelector:
    accelerator: nvidia-tesla-p100

还可以通过Selector指定Service指向的一组Pod，以及ReplicationController应该管理的Pods的数量等。

Spec和Status#

• Spec规定了对象的期望状态，不同对象的Spec几乎完全不同。
• Status描述了对象的当前状态，是我们观察集群本身的一个接口。

在任何时刻，Kubernetes都一直积极地管理着对象的实际状态Status，以使之与期望状态Spec相匹配。

参考文献#

https://kubernetes.io/docs/home/
https://draveness.me/understanding-kubernetes/