本文大纲如下：
大数据流动
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在流计算领域中，我们需要学习很多组件，例如：Kafka、Spark、Flink、ClickHouse、ElasticSearch 等。
但其中有一个需要重点掌握的组件，它就是 Kubernetes，简称 K8S，这是一个专门对组件进行容器化管理的服务组件。
目前绝大多数组件都将在 K8S 上进行容器化部署，所以，本文将通过 图解 + 实战 教程形式，帮助大家 由浅入深
快速学会 Kubernetes 的全部内容。
1. Kubernetes 介绍
1.1 K8S 部署方式演变
随着互联网的发展，在应用程序部署方式上主要经历了三个时代：
- 1.传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
优点：简单，不需要其它技术的参与
缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容易产生影响
- 2.虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境
优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性
缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源
- 3.容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统
优点：
可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署
容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：
- 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
- 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量
这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：
- Swarm：Docker自己的容器编排工具
- Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用
- Kubernetes：Google开源的的容器编排工具
1.2 kubernetes简介
如上图为 kubernetes 的 logo,标志是一个舵手，因为英文单词 K 和 S 中间包含 8 个字母，所以简称 K8S， 是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg 系统的一个开源版本，于 2014 年 9 月发布第一个版本，2015年 7 月发布第一个正式版本。
kubernetes 的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：
- 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
- 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
- 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
- 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
- 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
- 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷
1.3 kubernetes组件
一个 kubernetes 集群主要是由控制节点 master、工作节点 node构成，每个节点上都会安装不同的组件。
master：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 )
Master 节点上会安装四个重要组件，分别如下：
ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制
Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的 node 节点上
ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
Etcd ：负责存储集群中各种资源对象的信息，相当于 K8S 的数据库
node：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 )
node 节点上会安装三个重要组件，分别如下：
Kubelet : 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器
KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡
Docker : 负责节点上容器的各种操作
如下图所示：为 K8S 的原理架构图
下面，以部署一个 nginx 服务来说明 kubernetes 系统各个组件调用关系：
- 首先要明确，一旦 kubernetes 环境启动之后，master 和 node 都会将自身的信息存储到 etcd 数据库中；
- 一个 nginx 服务的安装请求会首先被发送到 master 节点的 apiServer 组件；
- apiServer 组件会调用 scheduler 组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个 node 节点上，在此时，它会从 etcd 中读取各个 node 节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知 apiServer；
- apiServer 调用 controller-manager 去调度 Node 节点安装 nginx 服务；
- kubelet 接收到指令后，会通知 docker，然后由 docker 来启动一个 nginx 的 pod，pod 是 kubernetes 的最小操作单元，容器必须跑在 pod 中；
- 当Pod启动后，一个 nginx 服务就运行了，如果需要访问 nginx，就需要通过 kube-proxy 来对 pod 产生访问的代理
这样，外界用户就可以访问集群中的 nginx 服务了
1.4 kubernetes 概念
Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个 master 节点负责集群的管控
Node：工作负载节点，由 master 分配容器到这些 node 工作节点上，然后 node 节点上的 docker 负责容器的运行
Pod：kubernetes 的最小控制单元，容器都是运行在 pod 中的，一个 pod 中可以有 1 个或者多个容器
Controller：控制器，通过它来实现对 pod 的管理，比如启动 pod、停止 pod、伸缩 pod 的数量等等
Service：pod 对外服务的统一入口，下面可以维护着同一类的多个 pod
Label：标签，用于对 pod 进行分类，同一类 pod 会拥有相同的标签
NameSpace：命名空间，用来隔离 pod 的运行环境
2. kubernetes集群环境搭建
2.1 部署方式
Kubernetes 有多种部署方式，目前主流的方式有：minikube、kubeadm、二进制包等。
在生产环境 Kubernetes 集群主要有两种方式：
1. kubeadm
Kubeadm 是一个 K8s 部署工具，提供 kubeadm init 和 kubeadm join，用于快速部署 Kubernetes 集群。
官方地址：
https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
2. 二进制包
从 github 下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成 Kubernetes 集群。
Kubeadm 降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署 Kubernetes 集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。
2.2 kubeadm 部署方式介绍
kubeadm 是官方社区推出的一个用于快速部署 kubernetes 集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一个 kubernetes 集群的部署：
- 创建一个 Master 节点 kubeadm init
- 将 Node 节点加入到当前集群中$ kubeadm join <Master 节点的IP 和端口
2.3 安装要求
在开始之前，部署 Kubernetes 集群机器需要满足以下几个条件：
- 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64
- 硬件配置：2GB 或更多 RAM，2 个 CPU 或更多 CPU，硬盘 30GB 或更多
- 集群中所有机器之间网络互通
- 可以访问外网，需要拉取镜像
- 禁止 swap 分区
2.4 最终目标
- 在所有节点上安装 Docker 和 kubeadm
- 部署 Kubernetes Master
- 部署容器网络插件
- 部署 Kubernetes Node，将节点加入 Kubernetes 集群中
- 部署 Dashboard Web 页面，可视化查看 Kubernetes 资源
2.5 准备环境
本文采用三节点进行部署，mini1 代表 Master 节点，mini2、mini3 代表 node 节点。
