k8s之一 --k8s简介
k8s之一 k8s简介
Kubernetes代码托管在GitHub上：https://github.com/kubernetes/kubernetes/。
Kubernetes是一个开源的，容器集群管理系统，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。通过Kubernetes你可以：
- 快速部署应用
- 快速扩展应用
- 无缝对接新的应用功能
- 节省资源，优化硬件资源的使用
Kubernetes一个核心的特点就是能够自主的管理容器来保证云平台中的容器按照用户的期望状态运行着（比如用户想让apache一直运行，用户不需要关心怎么去做，Kubernetes会自动去监控，然后去重启，新建，总之，让apache一直提供服务），管理员可以加载一个微型服务，让规划器来找到合适的位置，同时，Kubernetes也系统提升工具以及人性化方面，让用户能够方便的部署自己的应用（就像canary deployments）。
现在Kubernetes着重于不间断的服务状态（比如web服务器或者缓存服务器）和原生云平台应用（Nosql）,在不久的将来会支持各种生产云平台中的各种服务，例如，分批，工作流，以及传统数据库。
Kubernetes 特点
1、可移植：支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
2、可扩展：模块化, 插件化, 可挂载, 可组合
3、自动化：自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展
使用容器
传统部署和容器部署
传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作，当然也可以通过创建虚机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。
新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。
容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在build或release 的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。最后，
2、容器优势总结：
- 快速创建/部署应用：与VM虚拟机相比，容器镜像的创建更加容易。
- 持续开发、集成和部署：提供可靠且频繁的容器镜像构建/部署，并使用快速和简单的回滚(由于镜像不可变性)。
- 开发和运行相分离：在build或者release阶段创建容器镜像，使得应用和基础设施解耦。
- 开发，测试和生产环境一致性：在本地或外网（生产环境）运行的一致性。
- 云平台或其他操作系统：可以在 Ubuntu、RHEL、 CoreOS、on-prem、Google Container Engine或其它任何环境中运行。
- Loosely coupled，分布式，弹性，微服务化：应用程序分为更小的、独立的部件，可以动态部署和管理。
- 资源隔离
- 资源利用：更高效
Kubernetes用途
可以在物理或虚拟机的Kubernetes集群上运行容器化应用，Kubernetes能提供一个以“容器为中心的基础架构”，满足在生产环境中运行应用的一些常见需求，如：
- 多个进程（作为容器运行）协同工作。（Pod）
- 存储系统挂载
- Distributing secrets
- 应用健康检测
- 应用实例的复制
- Pod自动伸缩/扩展
- Naming and discovering
- 负载均衡
- 滚动更新
- 资源监控
- 日志访问
- 调试应用程序
- 提供认证和授权
Kubernetes设计架构文档：https://www.kubernetes.org.cn/kubernetes设计架构
K8S节点
- etcd 保存了整个集群的状态；（生产中一般不会和master部署在一起，都是分开部署）
- apiserver 提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
- controller manager 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
- scheduler 负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上；
- kubelet 负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
- Container runtime 负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
- kube-proxy 负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；
（5）除了核心组件，还有一些推荐的Add-ons：
- kube-dns负责为整个集群提供DNS服务
- Ingress Controller为服务提供外网入口
- Heapster提供资源监控
- Dashboard提供GUI
- Federation提供跨可用区的集群
- Fluentd-elasticsearch提供集群日志采集、存储与查询
Kubernetes分层架构
Kubernetes设计理念和功能其实就是一个类似Linux的分层架构，如下图所示
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核心层：Kubernetes最核心的功能，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境
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应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）
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管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）
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接口层：kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦
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生态系统：
在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴
- Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等
- Kubernetes内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等
kubelet
kubelet负责管理pods和它们上面的容器，images镜像、volumes、etc。
kube-proxy
每一个节点也运行一个简单的网络代理和负载均衡（详见services FAQ )（PS:官方 英文）。 正如Kubernetes API里面定义的这些服务（详见the services doc）（PS:官方 英文）也可以在各种终端中以轮询的方式做一些简单的TCP和UDP传输。
服务端点目前是通过DNS或者环境变量( Docker-links-compatible 和 Kubernetes{FOO}_SERVICE_HOST 及 {FOO}_SERVICE_PORT 变量都支持)。这些变量由服务代理所管理的端口来解析。
Kubernetes控制面板
Kubernetes控制面板可以分为多个部分。目前它们都运行在一个master 节点，然而为了达到高可用性，这需要改变。不同部分一起协作提供一个统一的关于集群的视图。
etcd
所有master的持续状态都存在etcd的一个实例中。这可以很好地存储配置数据。因为有watch(观察者)的支持，各部件协调中的改变可以很快被察觉。
Kubernetes API Server
API服务提供Kubernetes API （PS:官方 英文）的服务。这个服务试图通过把所有或者大部分的业务逻辑放到不两只的部件中从而使其具有CRUD特性。它主要处理REST操作，在etcd中验证更新这些对象（并最终存储）。
Scheduler
调度器把未调度的pod通过binding api绑定到节点上。调度器是可插拔的，并且我们期待支持多集群的调度，未来甚至希望可以支持用户自定义的调度器。
Kubernetes控制管理服务器
所有其它的集群级别的功能目前都是由控制管理器所负责。例如，端点对象是被端点控制器来创建和更新。这些最终可以被分隔成不同的部件来让它们独自的可插拔。
参考：
https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.2/docs/design/architecture.md
https://feisky.gitbooks.io/kubernetes/architecture/architecture.html
总结
从K8s的系统架构、技术概念和设计理念，我们可以看到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。
