【云原生】Kubernetes介绍

Kubernetes是一款 容器编排工具，以下 简称k8s（k到s中间有8个字母所以是k8s），为了更快的入门k8s我们首先要对k8s的一些概念有所了解。

K8s介绍

官方定义的k8s是能够对容器化软件进行部署和管理，也就是可以在不停机的情况下提供简单快速的发布和更新方式。简单点来说，**如果项目需要多机器节点的微服务架构，并且采用的是Docker进行容器化部署的，那么k8s就可以帮我们屏蔽集群的复杂性，自动选择最优资源分配方式进行部署。**k8s提供简单的多实例部署及更新方案，几个命令就可以实现。

回顾

为了理解Kubernetes的用处，我们先回顾部署应用的历史。

在部署应用上经历了以上三个时代：

• 传统部署：应用直接部署到物理机上，缺陷很明显！有的应用占用资源多，有的占用资源少，这就造成了资源分配不均、利用率不足的情况。

• 虚拟机部署：针对上述问题，虚拟化技术应运而生。用户可以在单台物理机的cpu上运行多个虚拟机。

  • 虚拟化技术使应用程序被虚拟机分开了，限制了应用程序之间的非法访问，进而提供了一定程序的安全
  • 提高了物理机的资源利用率，降低了硬件成本。
  • 每一个虚拟机可认为自己是被虚拟化的物理机上的一台完整机器。

• 容器化部署时代：容器与虚拟机类似，它降低了隔离层级，共享了OS。所以，容器可以认为是轻量级的

  • 与虚拟机相似，每个容器都有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。
  • 运行应用程序需要的资源都被容器包装
  • 容器化的应用可以跨OS发行版进行部署

k8s功能

• 服务发现和负载均衡

k8s可以通过ip地址暴露容器的的访问方式，在同组容器中可实现负载均衡

• 存储编排

k8s可以自动挂在指定的存储系统，nfs、云存储…

• 自动发布和回滚

我们可以在k8s中声明应用程序容器应该达到的状态，K8s将以合适的速率调整容器的状态，并自动达到期望的效果

• 自愈
  • 重新启动已经停机的容器
  • 在容器没有准备完成之前，不会让调用者发现该容器
  • 替换、kill掉不健康的容器
• …

k8s的组件

Master组件

• master组件是负责集群中的全局决策
• master 组件探测并响应集群事件（当 Deployment 的实际 Pod 副本数未达到 replicas 字段的规定时，启动一个新的 Pod）

为了简介性，master组件运行在同一台机器上（master）

kube-apiserver

这个组件提供K8s的API。它属于k8s平台的前端，可以水平扩展也就是加服务器数量以提高性能。像后面会用到的kubectl/ kubernetes dashboard / kuboard 等k8s的管理工具其本质上就是调用了k8s的api实现了对k8s集群的管理。

etcd

存储组件，k8s集群相关的配置信息都存储在etcd里。更多信息可以看官方文档

kube-scheduler

此组件监控所有新创建尚未分配到节点上的 Pod，而且自动的为pod选择一个合适的节点运行

kube-controller-manager

就像它的名字一样，所有的控制器都被它管理

它包含的控制器有：

• 节点控制器： 负责监听节点停机的事件并作出对应响应
• 副本控制器： 负责为集群中每一个 副本控制器对象（Replication Controller Object）维护期望的 Pod 副本数
• 端点（Endpoints）控制器：负责为端点对象（Endpoints Object，连接 Service 和 Pod）赋值
• Service Account & Token控制器： 负责为新的名称空间创建 default Service Account 以及 API Access Token

cloud-controller-manager

cloud-controller-manager 中运行了与具体云基础设施供应商互动的控制器。

Node组件

Node 组件运行在每一个节点上（包括 master 节点和 worker 节点），负责维护运行中的 Pod 并提供 Kubernetes 运行时环境

kubelet

此组件是运行在每一个集群节点上的代理程序。它确保 Pod 中的容器处于运行状态。

kube-proxy

kube-proxy 是一个网络代理程序，运行在集群中的每一个节点上，是实现 Kubernetes Service 概念的重要部分。

kube-proxy 在节点上维护网络规则。这些网络规则使得您可以在集群内、集群外正确地与 Pod 进行网络通信。

容器引擎

容器引擎负责运行容器。

Addons

Addons 使用 Kubernetes 资源（DaemonSet、Deployment等）实现集群的功能特性。由于他们提供集群级别的功能特性，addons使用到的Kubernetes资源都放置在 kube-system 名称空间下。

DNS

除了 DNS Addon 以外，其他的 addon 都不是必须的，所有 Kubernetes 集群都应该有 Cluster DNS

Cluster DNS 是一个 DNS 服务器，是对您已有环境中其他 DNS 服务器的一个补充，存放了 Kubernetes Service 的 DNS 记录。

如果安装过K8s集群的话对这个组件会有印象

Web UI（Dashboard）

Dashboard (opens new window)是一个Kubernetes集群的 Web 管理界面。用户可以通过该界面管理集群。

ContainerResource Monitoring

将容器的度量指标（metrics）记录在时间序列数据库中，并提供了 UI 界面查看这些数据

Cluster-level Logging

将容器的日志存储到一个统一存储中，并提供搜索浏览的界面

Kuboard

Kuboard是一款基于Kubernetes的微服务管理界面，相较于 Dashboard，Kuboard 强调：

• 无需手工编写 YAML 文件
• 微服务参考架构
• 上下文相关的监控
• 场景化的设计
  • 导出配置
  • 导入配置

KubeSphere

KubeSphere 是在 Kubernetes 之上构建的面向云原生应用的分布式操作系统

提供全栈的 IT 自动化运维能力，简化企业的 DevOps 工作流。