kubernetes介绍

一、kubernetes入门

Kubernetes是可移植、可扩展、开源的容器管理平台，是谷歌Borg的开源版本，简称k8s，可以创建应用、更新应用、回滚应用，也可以实现应用的扩容缩容，做到故障自恢复。

可移植：基于镜像可从一个环境迁移到另一个环境。
可扩展：k8s集群可横向扩展，根据流量实现自动扩缩容。
开源的：源代码已经公开，可以被用户免费使用，可以二次开发。

Borg是谷歌内部的容器编排工具，K8S是在Borg的基础上开发出来的轻量级容器编排工具。

1、k8s+DevOps+微服务架构师学习路径

1、掌握k8s全栈技术体系：安装（kubeadm和二进制）、架构、组件、资源对象、命令行管理工具kubectl、负载均衡service和Ingress、服务发现、数据包转发代理KubeProxy、自动扩缩容、网络、故障排查、k8s数据持久化、配置管理、健康检查、安全机制-认证、授权、准入控制、灰度发布、蓝绿部署、滚动更新、金丝雀发布、k8s可视化UI界面、k8s包管理工具Helm。
2、掌握微服务Istio：新一代微服务架构
3、掌握可视化监控系统 Prometheus+Grafana+AlertManager
4、掌握智能化日志采集平台EFK/ELK
5、掌握Jenkins+gitlab+harbor+k8s构建企业级DevOps平台
6、掌握适配边缘技术场景得轻量级得k8s-k3s入门与实战
7、掌握Rancher管理k8s集群-部署k8s应用

2、学习k8s优势

薪资高
发展前景好：BAT等大公司在使用，中小企业也开始把业务迁移到k8s上，作为运维、开发、测试或架构师，必须掌握。
业界认可度高：很多知名公司都在使用k8s，如阿里云、腾讯云、华为云、百度云、京东云、阿里云等。
功能强大：批处理、弹性伸缩、故障自我恢复、存储编排、机密和配置管理、自动部署和回滚、服务发现和负载均衡。
强大的生态体系：功能齐全的UI界面、全方位的立体监控系统、功能完备的日志收集平台。

3、公司都使用k8s的缘故

传统软件服务行业痛点：甲方需求变化频繁，交付时间短；行业竞争激烈，响应快、交付更高质量、成本更低是企业生存根本；技术迭代更新快，技术迭代带来的业务变革难定义，需应快速响应业务。

相关岗位：高级运维工程师、运维开发工程师、测试工程师、DevOps工程师、K8S容器工程师、IT技术架构师、产品经理等。

4、k8s应用领域

大数据领域应用：疾病疫情预测、交通行为预测等

HDFS在k8s中的应用：HDFS主要包括Dotanode、NameNode、Journalnode三个组件。

Dotanode：负责存储数据，负责数据块的分配，负责数据块的复制。
NameNode：负责元数据管理，负责元数据的分配，负责元数据的复制。
JournalNode：负责元数据日志的记录，负责元数据日志的复制。

人工智能平台应用：车辆信息自动化识别、违章车辆自动识别车辆信息等。

5G领域应用：诺基亚作为电信供应商，为多家电信运营商提供软件，并将软件整合到基础设施中，用容器化实现在不同的基础架构上运行相同的产品，无需更改产品本身。

5、K8S相关认证

CKA：全称Cloud Native Kubernetes Administrator，是CNCF（Cloud Native Computing Foundation）的认证，是Kubernetes官方的认证。通过则表示已经满足对K8S进行管理的能力，针对运维人员。

CKAD：全称Cloud Native Kubernetes Application Developer，是CNCF（Cloud Native Computing Foundation）的认证，是Kubernetes官方的认证。通过则表示已经满足对K8S设计、构建、配置和部署云原生应用，在k8s中能够定义应用程序资源，使用核心功能构建、监控、和诊断可伸缩的应用程序，针对开发人员。

6、Kubernetes发展历史

2014年6月，谷歌宣布开源kubernetes，华为、微软、radhat等公司加入。
2014年9月，kubernetes发布第一个测试版本0.2。
2015年7月，kubernetes发布第一个正式版本1.0，并进入到刚成立的CNCF基金会。
2018年3月，kubernetes从CNCF正式毕业，并发布1.10版本。
2020年12月，kubernetes发布1.20版本，宣布不再支持docker。

二、Kubernetes架构

1、Borg架构

Borg谷歌内部容器管理平台，谷歌90%以上的业务都在Borg上运行。在内部已经运行了十几年。
架构图：
图片 Borg架构图

2、kubernetes架构

k8s的物理架构是master/node模式：k8s集群至少需要一个主节点（master）和多个工作节点（node）。

Master节点：集群控制节点，负责整个集群的管理和控制，主要用于暴露API、调度部署和对节点进行管理。

工作节点：运行容器的应用节点，负责运行容器，接收来自master节点的调度指令。

单master节点架构图如下：
图片单master节点架构图

多master节点架构图如下：
图片多master节点架构图

多个master节点实现高可用，用keeplive和nginx实现负载均衡和反向代理。所有请求和操作都要调用apiserver。keeplive和nginx可以监测到apiserver是否存活，如果apiserver挂掉，nginx会自动切换到其他apiserver。

3、k8s组件

kubectl是k8s的命令行工具，通过kubectl可以和k8s集群进行交互。

master节点组件：apiserver、controller-manager、scheduler、etcd、calico、docker。

apiserver：k8s的对外api接口，负责接收客户端的请求，返回结果。资源操作的唯一入口。
controller-manager：k8s的控制器，负责集群资源的管理，比如pod、service、deployment等资源的创建、更新、删除等。
scheduler：k8s的调度组件，负责将pod调度到node节点上。
etcd：k8s的存储组件，负责存储集群状态，包括pod、service、node、namespace等资源信息。

node节点组件：kubelet、kube-proxy、Calico、CoreDNS、docker。

kubelet：k8s的agent，负责pod的创建、启动、停止、删除等。
kube-proxy：k8s的代理组件，负责将pod的请求转发到node节点上。实现service通信和负载均衡。
CoreDNS：k8s的dns组件，负责解析pod的域名。
Calico：k8s的网络组件，负责pod的网路通信。
docker/containerd：k8s的容器运行时组件，负责pod的容器化。

图片 k8s组件

三、kubernetes核心资源

1、Pod

Pod是kubernetes中的最小调度单元，k8s通过定义一个Pod的资源，然后在Pod中运行容器，容器需要指定镜像，用来运行具体的服务。

Pod代表集群上正在运行的一个进程，一个Pod封装一个容器（也可以封装多个容器）

Pod里的容器共享存储、网络等，也就是说，应该把整个Pod看作虚拟机，然后每个容器相当于运行在虚拟机的进程。

可以将Pod看作是豌豆荚，里面有很多豌豆，每个豌豆都是一个容器。豌豆荚里的豆子吸收共同的营养成分、肥料、水分等。Pod和容器的的关系类似，Pod里面的容器共享pod的网络、存储等资源。

在k8s中，所有的资源都可以使用一个yaml配置文件来创建，创建pod也可以使用yaml配置文件。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat-pod
  namespace: default
  labels:
    tomcat: tomcat-pod
spec:
  containers:
  - name: tomcat-pod-java
    ports:
    - containerPort: 8080
    image: tomcat:8.5-jre8-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent

创建pod：kubectl apply -f pod.yaml

查看pod：kubectl get pods -l tomcat=tomcat-pod

删除pod：kubectl delete pod tomcat-pod

2、lebel

label是标签的意思，k8s中的资源对象大都可以打上标签，如Node、Pod、Service等。

一个资源可以绑定任意多个label，k8s通过 label 可实现多维度的资源分组管理，后续可通过 Label Selector 查询和筛选用有某些Label的资源对象。

label的格式为：key=value，key和value都是字符串，key不能为空，value可以为空。

图片 label

3、Deployment

ReplicaSet是kubernetes中的副本控制器，管理pod，使pod副本的数量始终维持在预设的个数。

Deployment是管理Replicaset和pod的副本控制器，可以管理多个ReplicaSet，是比ReplicaSet更高级的控制器。

在创建Deployment的时候，会自动创建ReplicaSet，由Replicaset再创建pod。

Deployment能对Pod扩容、缩容、滚动更新和回滚、维持Pod数量。

在k8s中，创建Deployment需要使用yaml配置文件。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

创建Deployment：kubectl apply -f deployment.yaml

查看Deployment：kubectl get deploy | grep my-nginx

查看ReplicaSet：kubectl get replicaset

4、Service

在kubernetes中定义了service资源对象，Service定义了一个服务访问的入口，客户端通过这个入口即可访问服务背后的应用集群实例，service是一组Pod的逻辑集合，这一组Pod能够被Service访问到，通过是通过Label Selector实现的。

图片 service

在k8s中，创建Service需要使用yaml配置文件。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

创建service：kubectl apply -f service.yaml

查看service：kubectl get svc -l run=my-nginx

删除service：kubectl delete svc my-nginx

posted @ 2024-12-22 21:12 休耕阅读(9) 评论(0) 编辑收藏举报

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