Docker Kubernetes 介绍 or 工作原理

Kubernetes 介绍

Kubernetes是Google在2014年6月开源的一个容器集群管理系统，使用Go语言开发，Kubernetes也叫K8S。

K8S是Google内部一个叫Borg的容器集群管理系统衍生出来的，Borg已经在Google大规模生产运行十年之久。

K8S主要用于自动化部署、扩展和管理容器应用，提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、监控等一整套功能。

2015年7月，Kubernetes v1.0正式发布，截止到2017年9月29日最新稳定版本是v1.8。

Kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。

官方网站：www.kubernetes.io

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Kubernetes 主要功能

1、数据卷

　　Pod中容器之间共享数据，可以使用数据卷。

2、应用程序健康检查

　　容器内服务可能进程堵塞无法处理请求，可以设置监控检查策略保证应用健壮性。

3、复制应用程序实例

　　控制器维护着Pod副本数量，保证一个Pod或一组同类的Pod数量始终可用。

4、弹性伸缩

　　根据设定的指标（CPU利用率）自动缩放Pod副本数。

5、服务发现

　　使用环境变量或DNS服务插件保证容器中程序发现Pod入口访问地址。

6、负载均衡

　　一组Pod副本分配一个私有的集群IP地址，负载均衡转发请求到后端容器。在集群内部其他Pod可通过这个ClusterIP访问应用。

7、滚动更新

　　更新服务不中断，一次更新一个Pod，而不是同时删除整个服务。

8、服务编排

　　通过文件描述部署服务，使得应用程序部署变得更高效。

9、资源监控

　　Node节点组件集成cAdvisor资源收集工具，可通过Heapster汇总整个集群节点资源数据，然后存储到InfluxDB时序数据库，再由Grafana展　示。

10、提供认证和授权

　　支持属性访问控制（ABAC）、角色访问控制（RBAC）认证授权策略。

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Kubernetes 基本对象概念

对象：

• Pod
•      Pod是最小部署单元，一个Pod有一个或多个容器组成，Pod中容器共享存储和网络，在同一台Docker主机上运行。
•      一个Pod中的容器共享网络命名空间
• Pod容器分类
•       Infrastructure Container：基础容器：维护整个Pod网络空间
•       InitContainers：初始化容器：先于业务容器开始执行
•       Containers：业务容器：并行启动
• Pod 状态
• 　　Pending：Pod已经被系统接收，准备下载镜像。
• 　　Running：Pod已经分配到节点，并且所有容器已创建。至少有一个容器仍在运行、正在启动或重新启动。
• 　　Successed：Pod中的所有容器已成功终止，不会重新启动。
• 　　Failed：Pod中的所有容器已终止，并且至少有一个容器已经终止。也就是说，容器退出非零状态或被系统终止。
• 　　Unknown：由于某种原因，无法获得Pod状态，通常是由于与Pod所在主机通信时出现错误

• Service
•      Service一个应用服务抽象，定义了Pod逻辑集合和访问这个Pod集合的策略。
•      Service代理Pod集合对外表现是为一个访问入口，分配一个集群IP地址，来自这个IP的请求将负载均衡转发后端Pod中的容器。
•      Service通过Lable Selector选择一组Pod提供服务。

• ReplicaSet
•      下一代Replication Controller。确保任何给定时间指定的Pod副本数量，并提供声明式更新等功能。
•      RC与RS唯一区别就是lable selector支持不同，RS支持新的基于集合的标签，RC仅支持基于等式的标签。

• Deployment
•      Deployment是一个更高层次的API对象，它管理ReplicaSets和Pod，并提供声明式更新等功能。
•      官方建议使用Deployment管理ReplicaSets，而不是直接使用ReplicaSets，这就意味着可能永远不需要直接操作ReplicaSet对象。

• Volume
•      数据卷，共享Pod中容器使用的数据。

• Namespace
•      命名空间将对象逻辑上分配到不同Namespace，可以是不同的项目、用户等区分管理，并设定控制策略，从而实现多租户。
•      命名空间也称为虚拟集群。

• Lable
•      标签用于区分对象（比如Pod、Service），键/值对存在；每个对象可以有多个标签，通过标签关联对象。

• StatefulSet
•      StatefulSet适合持久性的应用程序，有唯一的网络标识符（IP），持久存储，有序的部署、扩展、删除和滚动更新。

• DaemonSet
•      DaemonSet确保所有（或一些）节点运行同一个Pod。当节点加入Kubernetes集群中，Pod会被调度到该节点上运行，当节点从集群中
•      移除时，DaemonSet的Pod会被删除。删除DaemonSet会清理它所有创建的Pod。

• Job
•      一次性任务，运行完成后Pod销毁，不再重新启动新容器。还可以任务定时运行。

常用创建对象整理：

• Pod
• ReplicaSet
• Deployment
• Service

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Kubernetes 系统架构及组件功能

Master组件：

• kube-apiserver
•      Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以HTTP API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储。

• kube-controller-manager
•      处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。

• kube-scheduler
•      根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点。

Node组件：

• kubelet
•      kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。
•      kubelet将每个Pod转换成一组容器。

• kube-proxy
•      Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作。

• docker或rocket/rkt
•      运行容器。

第三方服务：

• etcd
•      分布式键值存储系统。用于保持集群状态，比如Pod、Service等对象信息。

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Kubernetes 工作流程

Master comm ponents 管理节点：

1、kubectl(user commands)：用户操作下发命令。

2、APIs：API接口板块。authentication：API认证。authorization：API授权。

3、REST(pods,service,rep.controllers)：API解析主要操作指令。

4、scheduling actuator：调度组件并选择node节点去下发。

5、scheduler：检测API是否有新的操作对象产生。

6、controller manager(replication controller etc.)：监听并下发API控制器管理指令。

7、Distributed Watchable Storage(implemented via etcd)：所有操作指令存储到分布式存储中。

Node 工作节点：

1、nternet：外网用户进入

2、Firewall：防火墙进入。

3、Proxy：维护节点网络规则。

4、kubelet：监听master更新下发管理端操作指令。

5、Pod：创建容器最小单元。

6、cAdvisor：docker引擎。

7、container：docker引擎。