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一、Kubernetes 简介
几个核心概念
- Pod
- PVC/PV/StorageClass
- Deployment
- Statefulset
- Node
Kubernetes架构
ETCD
- 持久化数据中心
- 维护集群中所有数据的有序性和一致性
- 事件机制同步数据变更
APIServer
- 对所有组件提供 API 接口
- 负责 admission，鉴权等功能
- 提供后端 etcd 数据 cacher，降低 ETCD 压力
- 结合 ETCD，提供 List-Watch 机制
Controller-manager
- 提供一系列控制器，负责维护各种对象的生命周期 比如： Node controller， PV controller， Deployment controller， StatefulSet controller 等
Kubelet
- 基于 Pod 声明，真正开始启动容器，负责容器生命周期维护
Kube-proxy
- 网络代理，负责维护节点网络规则，接管 Pod 出入流量
二、Kubernetes 资源管理
资源种类
计算类
- 原生： CPU，memory，等；
- 可通过 Device plugin 方式支持的非原生： numa，socket...
存储类
原生：
- 临时存储： Ephemeral storage，EmptyDir 等
- 持久化 (PV): Cinder, RBD, Cephfs, NFS, GlusterFS...
- 可以通过 CSI 方式扩展支持其他存储
资源上报
计算资源上报：
- cAdvisor -> Kubelet -> Node
- Agent -> Device plugin -> Kubelet -> Node
存储资源上报：
临时存储：
- cAdvisor -> Kubelet -> Node
持久化存储：
- 托管到存储提供商管理
资源分配
计算资源分配：
- Kubelet -> cgroup manager -> cpu, memory...
- Kubelet -> device manager -> extended resources
存储资源分配：
- Controller manager -> provisioner -> attacher -> mounter
资源状态维护
计算资源状态维护：
- kubelet/cgroup manager/device manager/evictioner manager -> cpu, memory, extended resources
存储资源维护
- PV controller -> PV/PVC
资源回收
计算资源回收：
- Kubelet -> cgroup manager -> cpu, memory...
- Kubelet -> device manager -> extended resources
存储资源回收：
- Controller manager -> unmounter -> detacher -> deleter
三、Kubernetes 调度
约束描述
资源申请：
- request、limit
其他约束：
- affinity/anti-affinity
- Label selector
- Taint & toleration
- Image locality
- Bin-packing/Load balancing...
调度流程
调度框架
主要分为几个步骤：
过滤
- Pre-Filter: 进行一些全局的准备工作，防止流程中多次重复计算；
- Filter: 基于 Pod 的约束，进行 Pod -> Node 的匹配工作；
- Post-Filter: 如果没有一个合适的节点，则进行一些抢占行为（驱逐低优任务），看是否能找到合适节点；
打分
- 基于前面的过滤节点，对合适的节点进行打分，按照分值高低进行排序；
- 如果前面没有合适的节点，则直接调度失败；
任务分配
- Reserve: 在调度器 cache 里面缓存调度结果，为了解决异步 API 操作带来的时延问题；
Permit： 扩展接口，可以在这里支持一些扩展语音，比如： Gang 等；
结果有三类： 失败，成功，等待
- 失败： 直接返回调度失败结果；
- 成功： 直接通过；
- 等待： 则异步等待，不阻塞其他流程；
- Pre-Bind: 任务运行前的一些准备操作，比如： 动态创建 Volume 等；
- Bind: 把 Pod 绑定到 Node，即： 给应用分配运行节点；
四、小结
Kubernetes 运行 MySql + WordPress 示例：
Kubernetes 与 Yarn 的一些不同点：
基本单位：
- Yarn： Container；
- Kubernetes： Pod；
资源管理的扩展能力：
- Yarn： 没提供 Plugin 机制，侵入性较大；
- Kubernetes： plugin 机制扩展，侵入性小；
调度模式：
- Yarn: Node -> Task
- Kubernetes: Task -> Node
系统设计
- Yarn: 节点缓存，无核心中心化存储；
- Kubernetes： 中心化存储；
