11张图带你彻底了解Kubernetes架构,绝对要收藏的!

本文涉及的产品
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
云解析 DNS,旗舰版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: 【10月更文挑战第29天】

Kubernetes是一个开源的容器编排工具,专为自动化容器化应用程序的部署、扩展和管理而设计。它通过提供一种灵活的、可扩展的解决方案,帮助开发者和运维人员简化应用程序的管理流程。Kubernetes由Google开发,现在由云原生计算基金会(CNCF)维护。

在过去,应用程序通常以单体架构部署,这种方式存在一定的局限性,如更新和扩展困难。随着容器化技术的兴起,微服务架构成为主流,每个服务独立部署在自己的容器中。然而,随着容器数量的增加,管理这些容器变得非常复杂,这时就需要一个强大的编排工具来解决这个问题。Kubernetes应运而生,提供了自动化管理容器的能力。

Kubernetes不仅简化了容器化应用的管理,还支持自动扩展、自我修复和滚动更新等特性,使得应用程序可以更可靠地运行在生产环境中。它的跨云能力也使得应用可以轻松迁移到不同的云平台,提高了灵活性和可移植性。

本文瑞哥带大家好好了解一下Kubernetes。

Kubernetes 的基本概念

容器

容器是一种轻量级的虚拟化技术,它将应用程序及其依赖项打包在一起,在独立的环境中运行。相比传统的虚拟机,容器具有更高的资源利用率和更快的启动速度。

容器编排

随着应用程序的规模和复杂度增加,手动管理大量容器变得不可行。容器编排工具(如Kubernetes)通过自动化部署、管理和扩展容器,帮助运维人员高效地管理应用程序。

Kubernetes集群

Kubernetes集群由一组节点组成,包括一个或多个控制平面节点和若干工作节点。控制平面节点负责管理集群的整体状态,而工作节点负责实际运行容器化的应用程序。

Kubernetes架构总览

Kubernetes的架构包括以下主要组件:

  • 控制平面(Control Plane):包括kube-apiserver、etcd、kube-scheduler、kube-controller-manager和cloud-controller-manager。控制平面负责管理集群的状态、调度Pod到合适的节点、监控节点和Pod的健康状况等。它是集群的大脑。
  • 工作节点(Worker Nodes):包括kubelet、kube-proxy和容器运行时。工作节点则负责运行实际的应用容器,每个工作节点都有一个kubelet进程来管理节点上的Pod,还有一个kube-proxy进程来处理网络代理和负载均衡。

下面详细的介绍一下控制平面和工作节点。

这块大家要仔细的看,基本上Kubernetes就是围绕这两个概念展开的,第一遍看不懂,就看第二遍😀😀😀。

控制平面组件

Kube-APIServer

Kube-APIServer 是 Kubernetes 控制平面的核心组件,负责处理所有的 REST 操作,暴露 Kubernetes API。它是整个集群的前端,所有的控制请求都要经过它。

功能:

  1. 验证和授权:Kube-APIServer 负责验证用户的身份,并根据配置的访问控制策略进行授权,确保只有合法的请求才能对集群进行操作。
  2. 集群状态管理:APIServer 是集群的状态中心,所有的集群状态信息都通过它来访问和更新。
  3. 通信枢纽:Kube-APIServer 是其他控制平面组件和工作节点与集群进行通信的桥梁。所有的组件和节点都通过它来获取和更新集群状态。

当用户或其他组件向 Kube-APIServer 发送请求时,APIServer 首先进行身份验证和授权检查,然后对请求的数据进行验证和处理。处理完成后,APIServer 会将数据存储到 etcd 中,同时通知其他组件进行相应的操作。

Etcd

Etcd 是一个分布式键值存储,用于存储 Kubernetes 集群的所有数据。它是 Kubernetes 集群的源数据存储系统,所有的配置信息、状态信息都存储在 etcd 中。

功能:

  1. 数据存储:Etcd 负责存储所有的集群状态数据,包括 Pod、Service、ConfigMap、Secret 等。
  2. 数据可靠性:Etcd 通过分布式架构保证数据的高可用性和一致性,确保集群状态数据在发生故障时仍能可靠存储。
  3. 数据访问:Etcd 提供了高效的键值对存储和访问接口,支持高频率的读写操作,满足 Kubernetes 对集群状态数据的高频访问需求。

Kube-APIServer 通过 etcd API 进行数据的读写操作。当集群状态发生变化时,APIServer 会将新的状态数据写入 etcd,同时其他组件可以监听 etcd 的变化,从而进行相应的处理。

Kube-Scheduler

Kube-Scheduler 是 Kubernetes 的调度组件,负责将新创建的 Pod 调度到合适的工作节点上。它根据预设的调度策略和节点状态,选择最合适的节点来运行 Pod。

功能:

  1. 资源调度:Kube-Scheduler 根据节点的资源使用情况和 Pod 的资源需求,选择合适的节点来运行 Pod。
  2. 策略配置:Kube-Scheduler 支持多种调度策略,包括资源优先、亲和性、反亲和性等,用户可以根据需求自定义调度策略。
  3. 负载均衡:通过合理的调度策略,Kube-Scheduler 能够有效地分配负载,避免节点过载,确保集群的高效运行。

Kube-Scheduler 通过监听 Kube-APIServer 上的调度请求,获取需要调度的 Pod 列表。然后,它根据预设的调度策略和节点的状态,选择最合适的节点,并将调度结果写回 APIServer,最终由相应的节点来运行 Pod。

Kube-Controller-Manager

Kube-Controller-Manager 是 Kubernetes 控制平面的控制管理组件,负责管理集群的各种控制器。这些控制器是用于处理集群状态变化的后台进程。

功能:

  1. 控制器管理:包括 Node Controller、Replication Controller、Endpoint Controller、Namespace Controller 等,这些控制器分别负责节点管理、副本管理、服务发现、命名空间管理等功能。
  2. 自动化操作:控制器通过监听集群状态变化,自动执行相应的操作,如副本调整、故障节点隔离、服务更新等。
  3. 一致性保证:通过控制器的自动化操作,Kube-Controller-Manager 保证了集群状态的一致性和可靠性。

Kube-Controller-Manager 通过监听 Kube-APIServer 的事件,获取集群状态变化的信息。根据不同的控制器,它会执行相应的操作,如创建或删除 Pod、副本调整、节点故障处理等,并将结果写回 APIServer,从而更新集群状态。

Cloud-Controller-Manager

Cloud-Controller-Manager 是 Kubernetes 控制平面的云服务管理组件,用于将 Kubernetes 与底层的云服务集成。它抽象了底层云平台的差异,使得 Kubernetes 可以在不同的云平台上运行。

功能:

  1. 云资源管理:包括节点管理、负载均衡、存储管理等功能,支持将 Kubernetes 与各种云服务(如 AWS、GCP、Azure)集成。
  2. 多云支持:通过抽象底层云平台的差异,Cloud-Controller-Manager 使得 Kubernetes 可以在多种云平台上无缝运行。
  3. 自动化操作:通过自动化管理云资源,Cloud-Controller-Manager 提高了 Kubernetes 集群的可用性和灵活性。

Cloud-Controller-Manager 通过调用底层云平台的 API,执行相应的操作,如节点创建、负载均衡配置、存储卷管理等。它通过监听 Kube-APIServer 的事件,获取需要执行的操作,然后调用云平台的 API 来完成相应的操作,并将结果写回 APIServer,从而更新集群状态。

工作节点组件

Kubelet

Kubelet 是运行在每个工作节点上的主要代理进程,负责管理节点上的 Pod 和容器。它通过与 Kube-APIServer 交互,确保节点上容器的正确运行。

功能:

  1. Pod 管理:Kubelet 负责启动和停止节点上的 Pod,并监控它们的状态,确保每个 Pod 按照预期运行。
  2. 状态报告:Kubelet 定期向 Kube-APIServer 报告节点和 Pod 的状态,包括资源使用情况、健康状态等。
  3. 配置管理:Kubelet 根据从 Kube-APIServer 获取的配置信息,配置和管理节点上的容器运行环境。

Kubelet 通过监听 Kube-APIServer 的调度信息,获取需要在本节点上运行的 Pod 列表。它根据 Pod 的配置文件,调用容器运行时(如 Docker、containerd)来启动和管理容器。同时,Kubelet 会定期向 Kube-APIServer 发送心跳信号和状态报告,确保控制平面能够及时了解节点和 Pod 的运行状况。

Kube-Proxy

Kube-Proxy 是 Kubernetes 中的网络代理服务,运行在每个工作节点上,负责维护网络规则,管理 Pod 间的网络通信和负载均衡。

功能:

  1. 服务发现:Kube-Proxy 负责维护节点上的网络规则,确保服务 IP 和端口能够正确映射到相应的 Pod 上。
  2. 负载均衡:Kube-Proxy 通过 IPTables 或 IPVS 实现服务的负载均衡,将请求分发到后端的多个 Pod 上。
  3. 网络路由:Kube-Proxy 处理网络流量,确保节点内外的通信能够正确路由到目标 Pod。

Kube-Proxy 通过监听 Kube-APIServer 获取服务和端点的变化信息,然后根据这些信息动态更新节点上的网络规则。它使用 IPTables 或 IPVS 来实现网络流量的转发和负载均衡,确保请求能够正确分发到相应的 Pod 上。

容器运行时

容器运行时(Container Runtime)是 Kubernetes 中用于运行和管理容器的组件,常见的容器运行时有 Docker、containerd、CRI-O 等。

功能:

  1. 容器管理:容器运行时负责启动、停止和监控容器的运行状态。
  2. 资源隔离:容器运行时通过 cgroup、namespace 等机制实现容器的资源隔离和限制。
  3. 镜像管理:容器运行时负责从镜像仓库拉取容器镜像,并在节点上进行存储和管理。

Kubelet 通过 CRI(Container Runtime Interface)与容器运行时进行交互,向其发送启动和停止容器的指令。容器运行时根据这些指令,调用底层操作系统的容器技术(如 cgroup、namespace)来管理容器的生命周期和资源使用。同时,容器运行时还负责从镜像仓库拉取和管理容器镜像,确保容器能够按需启动。

Node Local Controller

Node Local Controller 是 Kubernetes 中的一种节点本地控制器,负责在每个节点上执行一些特定的控制任务,如本地存储管理、节点健康检查等。

功能:

  1. 本地存储管理:Node Local Controller 负责管理节点上的本地存储资源,如临时存储卷、持久化存储卷等。
  2. 节点健康检查:通过定期检查节点的运行状态,Node Local Controller 能够及时发现并报告节点的健康问题。
  3. 资源分配:根据节点的资源使用情况,Node Local Controller 可以调整资源分配策略,确保节点上的 Pod 能够高效运行。

Node Local Controller 运行在每个工作节点上,通过监听 Kubelet 和 Kube-APIServer 的事件,获取节点的状态信息。根据这些信息,它执行相应的控制操作,如调整存储卷、进行健康检查等,并将结果报告给 Kube-APIServer,从而更新集群的状态。

Kubernetes 网络模型

Pod 和 Service 的网络通信

Kubernetes 的网络模型基于 Pod 和 Service 的通信,通过统一的 IP 地址和端口分配,确保集群内的各个组件能够无缝通信。

Pod 网络

  1. 每个 Pod 一个 IP:每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址,这个 IP 地址在整个集群内都是可达的。
  2. Pod 间通信:Pod 可以直接通过 IP 地址互相通信,无需进行 NAT(网络地址转换)。
  3. Pod 网络插件:Kubernetes 支持多种网络插件(如 Flannel、Calico、Weave),它们通过 CNI(Container Network Interface)接口与 Kubernetes 集成,提供灵活的网络实现。

Service 网络

  1. 虚拟 IP:Service 在 Kubernetes 中有一个虚拟 IP 地址(Cluster IP),用于暴露一组 Pod。
  2. 服务发现:Service 的 IP 地址和端口通过 DNS 解析,使得客户端可以通过服务名访问相应的服务。
  3. 负载均衡:Service 自动将请求分发到后端的多个 Pod 上,实现负载均衡。

网络策略(Network Policy)

网络策略是 Kubernetes 中用于定义 Pod 之间通信规则的机制,通过配置网络策略,可以控制哪些 Pod 可以互相通信。

功能:

  1. 访问控制:通过网络策略,可以定义允许和拒绝的通信规则,控制 Pod 之间的访问。
  2. 隔离策略:网络策略可以用于隔离不同的应用和环境,确保敏感数据和服务的安全性。
  3. 动态更新:网络策略可以动态更新,根据业务需求调整通信规则,提供灵活的网络控制。

网络策略是基于标签的规则,通过定义一组规则,指定允许或拒绝哪些 Pod 的通信。网络策略由网络插件实现,通过监听和解析网络策略的配置,动态更新网络规则,确保 Pod 间的通信符合预期。

Kubernetes 存储架构

Kubernetes 提供了多种存储解决方案,以满足不同应用场景下的数据持久化需求。存储在 Kubernetes 中主要通过卷(Volume)和持久化卷(Persistent Volume, PV)来实现。

卷(Volume)

卷是与 Pod 生命周期相关联的存储单元,用于在 Pod 内部或多个容器之间共享数据。Kubernetes 支持多种类型的卷,每种卷类型具有不同的特性和用途。

类型

  1. emptyDir:一个空目录,随着 Pod 的创建而创建,Pod 被删除时也会被删除。适用于临时数据存储。
  2. hostPath:挂载宿主机上的目录到 Pod 内部,适用于需要访问宿主机文件系统的场景。
  3. nfs:网络文件系统,允许多个 Pod 共享同一个存储资源。
  4. configMapsecret:用于将配置信息和敏感数据注入到 Pod 中。
  5. persistentVolumeClaim:用于绑定持久化卷(PV),实现数据持久化。

在 Pod 的定义中,可以通过 volumes 字段指定所需的卷,并通过 volumeMounts 字段将卷挂载到容器的文件系统中。例如:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: my-volume
  volumes:
  - name: my-volume
    emptyDir: {
   }

持久化卷(Persistent Volume, PV)

持久化卷是集群级别的存储资源,独立于 Pod 生命周期存在。PV 提供了一种抽象,用于管理不同类型的底层存储(如 NFS、iSCSI、云存储等)。

特性

  1. 持久性:PV 的生命周期独立于 Pod,确保数据在 Pod 重启或迁移后仍然存在。
  2. 动态供应:Kubernetes 支持动态创建 PV,根据 PVC(Persistent Volume Claim)的请求自动分配存储资源。
  3. 多种存储后端:支持本地存储、NFS、Ceph、GlusterFS 以及各大云供应商的存储服务(如 AWS EBS、GCE PD 等)。

PV 的使用涉及两部分:持久化卷(PV)的定义和持久化卷声明(PVC)。PV 由管理员创建和管理,而 PVC 由用户创建,用于请求和使用存储资源。

示例:创建 PV

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: my-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  nfs:
    path: /path/to/nfs
    server: nfs-server.example.com

示例:创建 PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

在 Pod 中使用 PVC

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - mountPath: /usr/share/nginx/html
      name: my-storage
  volumes:
  - name: my-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

存储类(StorageClass)

存储类是用于动态供应 PV 的机制,提供了一种抽象来定义存储资源的不同特性和配置。通过 StorageClass,用户可以根据需求自动创建 PV。

特性

  1. 动态供应:根据 PVC 的请求动态创建 PV,简化了存储资源的管理。
  2. 参数化配置:StorageClass 可以包含参数,用于定义存储资源的具体配置,如存储类型、性能等级等。
  3. 支持多种后端:可以为不同的存储后端定义不同的 StorageClass,如 SSD、HDD、NFS 等。

管理员可以创建多个 StorageClass,为用户提供不同的存储选项。用户在创建 PVC 时,可以指定使用哪种 StorageClass。

示例:创建 StorageClass

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: fast
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: io1
  iopsPerGB: "10"
  fsType: ext4

示例:使用 StorageClass 创建 PVC

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-fast-pvc
spec:
  storageClassName: fast
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

Kubernetes 安全机制

Kubernetes 提供了多层次的安全机制,涵盖身份认证、授权、网络安全和密钥管理等方面,确保集群和应用的安全性。

身份认证

身份认证是验证用户或组件身份的过程,确保只有合法的用户和组件才能访问 Kubernetes API。Kubernetes 支持多种认证机制,包括客户端证书、静态 Token、服务账户和外部认证系统。

机制

  1. 客户端证书:通过 X.509 证书对用户进行认证,通常用于集群管理员。
  2. 静态 Token:使用预定义的 Token 进行认证,适用于简单的测试和开发环境。
  3. 服务账户:用于 Pod 内部组件的认证,服务账户由 Kubernetes 自动创建和管理。
  4. 外部认证:集成外部身份提供商(如 OAuth、LDAP),通过 webhook 或 OpenID Connect 进行认证。

使用客户端证书进行认证

创建证书和密钥:

openssl genrsa -out user.key 2048
openssl req -new -key user.key -out user.csr
openssl x509 -req -in user.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out user.crt -days 365

配置 kubeconfig 文件:

apiVersion: v1
kind: Config
users:
- name: my-user
  user:
    client-certificate: /path/to/user.crt
    client-key: /path/to/user.key

授权

授权是控制用户或组件对 Kubernetes 资源的访问权限。Kubernetes 提供了多种授权机制,包括基于角色的访问控制(RBAC)、属性基础访问控制(ABAC)和节点授权等。

机制

  1. RBAC:通过角色和角色绑定控制用户和组件对资源的访问权限,适用于大多数使用场景。
  2. ABAC:基于属性的访问控制,通过策略文件定义复杂的访问规则,适用于特定的安全需求。
  3. 节点授权:用于控制节点组件(如 Kubelet)对 API 资源的访问权限,确保节点只能访问其所需的资源。

使用 RBAC 进行授权

创建角色和角色绑定:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: read-pods
  namespace: default
subjects:
- kind: User
  name: my-user
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

网络安全

网络安全是确保集群内外的网络通信安全,防止未经授权的访问和攻击。Kubernetes 提供了多种网络安全机制,包括网络策略、网络隔离和加密通信等。

机制

  1. 网络策略:通过定义 Pod 之间的通信规则,控制网络流量的访问权限。
  2. 网络隔离:将不同的应用和环境隔离在不同的命名空间中,减少攻击面。
  3. 加密通信:通过 TLS 加密集群内外的通信,确保数据传输的安全性。

使用网络策略控制通信

定义网络策略:

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-nginx
  namespace: default
spec:


 podSelector:
    matchLabels:
      app: nginx
  policyTypes:
  - Ingress
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: frontend
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

密钥管理

密钥管理是保护敏感数据(如密码、令牌、证书等)的重要机制。Kubernetes 提供了 Secret 对象,用于安全地存储和管理敏感数据。

使用

  1. 创建 Secret:通过 YAML 文件或命令行工具创建 Secret 对象。
  2. 挂载 Secret:将 Secret 挂载到 Pod 的环境变量或文件系统中,供应用使用。
  3. 密钥加密:在 etcd 存储中加密 Secret 数据,增加数据的安全性。

创建和使用 Secret

创建 Secret:

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=  # base64 编码的 'admin'
  password: MWYyZDFlMmU2N2Rm  # base64 编码的 '1f2d1e2e67df'

在 Pod 中使用 Secret:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    env:
    - name: USERNAME
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: my-secret
          key: username
    - name: PASSWORD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: my-secret
          key: password

Kubernetes 调度器(Scheduler)

Kubernetes 调度器是负责将 Pod 分配到集群中合适的节点上的组件。调度器在 Pod 创建时决定其运行的节点,并根据多种因素优化调度决策。

调度策略

调度策略是调度器在选择节点时遵循的一系列规则和约束。通过配置调度策略,Kubernetes 可以实现高效的资源利用和应用的高可用性。

主要策略

  1. 资源请求和限制:根据 Pod 请求的 CPU 和内存资源,选择满足资源需求的节点。
  2. 节点选择器(Node Selector):根据 Pod 的节点选择器标签,将 Pod 分配到特定的节点。
  3. 亲和性和反亲和性(Affinity/Anti-Affinity):定义 Pod 与其他 Pod 之间的亲和或反亲和关系,影响 Pod 的调度决策。
  4. 污点和容忍度(Taints and Tolerations):通过污点阻止 Pod 调度到特定节点,容忍度允许 Pod 忽略污点。

使用节点选择器调度 Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
  nodeSelector:
    disktype: ssd

使用亲和性和反亲和性调度 Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
  affinity:
    nodeAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions:
          - key: disktype
            operator: In
            values:
            - ssd
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - labelSelector:
          matchExpressions:
          - key: app
            operator: In
            values:
            - frontend
        topologyKey: "kubernetes.io/hostname"
    podAntiAffinity:
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - weight: 100
        podAffinityTerm:
          labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - backend
          topologyKey: "kubernetes.io/hostname"

Kubernetes 应用管理

Kubernetes 提供了多种机制来管理和部署应用,包括 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 和 Job 等。这些机制帮助开发和运维人员高效地管理容器化应用。

Deployment

Deployment 是用于管理无状态应用的控制器,通过声明式配置和滚动更新,确保应用的高可用性和稳定性。

功能

  1. 声明式更新:通过定义目标状态,自动实现应用的更新和回滚。
  2. 滚动更新:逐步替换旧版本的 Pod,确保应用在更新过程中始终可用。
  3. 回滚机制:在更新失败时,可以快速回滚到之前的稳定版本。

创建 Deployment

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

StatefulSet

StatefulSet 是用于管理有状态应用的控制器,确保 Pod 有稳定的网络标识和存储,适用于数据库、缓存等有状态服务。

功能

  1. 稳定的网络标识:每个 Pod 有唯一的名称和 DNS 记录,确保网络标识的稳定性。
  2. 有序部署和更新:按照顺序部署和更新 Pod,确保有状态应用的正确初始化和更新。
  3. 持久化存储:每个 Pod 绑定独立的持久化存储,确保数据的持久性。

创建 StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: "nginx"
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80
          name: web
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: www
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

DaemonSet

DaemonSet 是用于在每个节点上运行一个 Pod 的控制器,适用于日志收集、监控等全节点运行的应用。

功能

  1. 节点级应用:确保每个节点上都运行一个 Pod,实现全节点的应用部署。
  2. 自动扩展:当有新节点加入集群时,自动在新节点上部署相应的 Pod。
  3. 资源管理:通过 DaemonSet 管理系统级的资源和服务。

创建 DaemonSet

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: fluentd
  labels:
    app: fluentd
spec:
  selector:
    matchLabels:
      name: fluentd
  template:
    metadata:
      labels:
        name: fluentd
    spec:
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluentd:v1.12
        resources:
          limits:
            memory: 200Mi
            cpu: 0.5

Job 和 CronJob

Job 和 CronJob 是用于批处理任务的控制器,Job 负责一次性任务的执行,而 CronJob 则用于定时任务的管理。

功能

  1. 一次性任务:Job 确保任务在完成前至少运行一次,适用于一次性计算任务。
  2. 定时任务:CronJob 按照预定的时间表运行任务,适用于定期执行的任务。
  3. 任务并行:支持任务的并行执行,提升批处理任务的效率。

创建 Job

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi
spec:
  template:
    metadata:
      name: pi
    spec:
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command: ["perl",  "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]
      restartPolicy: Never
  backoffLimit: 4

创建 CronJob

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: hello
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: hello
            image: busybox


            args:
            - /bin/sh
            - -c
            - date; echo Hello from the Kubernetes cluster
          restartPolicy: OnFailure

写在最后

Kubernetes 架构涵盖了从基础组件到高级功能的方方面面,为应用的容器化部署、管理和运维提供了强大的工具和机制。通过详细了解和掌握这些组件和机制,可以帮助开发和运维人员更高效地管理和优化 Kubernetes 集群,确保应用的高可用性、可扩展性和安全性。在实际应用中,结合具体业务需求和环境,灵活运用 Kubernetes 提供的各种功能和特性,才能充分发挥其优势,实现持续集成和持续交付(CI/CD)的目标。

相关实践学习
通过Ingress进行灰度发布
本场景您将运行一个简单的应用,部署一个新的应用用于新的发布,并通过Ingress能力实现灰度发布。
容器应用与集群管理
欢迎来到《容器应用与集群管理》课程,本课程是“云原生容器Clouder认证“系列中的第二阶段。课程将向您介绍与容器集群相关的概念和技术,这些概念和技术可以帮助您了解阿里云容器服务ACK/ACK Serverless的使用。同时,本课程也会向您介绍可以采取的工具、方法和可操作步骤,以帮助您了解如何基于容器服务ACK Serverless构建和管理企业级应用。 学习完本课程后,您将能够: 掌握容器集群、容器编排的基本概念 掌握Kubernetes的基础概念及核心思想 掌握阿里云容器服务ACK/ACK Serverless概念及使用方法 基于容器服务ACK Serverless搭建和管理企业级网站应用
目录
相关文章
|
20天前
|
运维 Kubernetes Docker
利用Docker和Kubernetes构建微服务架构
利用Docker和Kubernetes构建微服务架构
|
18天前
|
监控 持续交付 Docker
Docker 容器化部署在微服务架构中的应用有哪些?
Docker 容器化部署在微服务架构中的应用有哪些?
|
18天前
|
监控 持续交付 Docker
Docker容器化部署在微服务架构中的应用
Docker容器化部署在微服务架构中的应用
|
20天前
|
Kubernetes API 调度
【赵渝强老师】Kubernetes的体系架构
本文介绍了Kubernetes的体系架构及其核心组件。Kubernetes采用主从分布式架构,由master主节点和多个node工作节点组成。master节点负责集群管理和调度,运行API Server、scheduler、controller-manager等服务组件;node节点运行kubelet、kube-proxy和Docker容器守护进程,负责实际业务应用的运行。文章还简要介绍了Kubernetes的附加组件及其作用。
|
18天前
|
安全 持续交付 Docker
微服务架构和 Docker 容器化部署的优点是什么?
微服务架构和 Docker 容器化部署的优点是什么?
|
19天前
|
存储 监控 Docker
探索微服务架构下的容器化部署
本文旨在深入探讨微服务架构下容器化部署的关键技术与实践,通过分析Docker容器技术如何促进微服务的灵活部署和高效管理,揭示其在现代软件开发中的重要性。文章将重点讨论容器化技术的优势、面临的挑战以及最佳实践策略,为读者提供一套完整的理论与实践相结合的指导方案。
|
22天前
|
运维 Kubernetes Cloud Native
Kubernetes云原生架构深度解析与实践指南####
本文深入探讨了Kubernetes作为领先的云原生应用编排平台,其设计理念、核心组件及高级特性。通过剖析Kubernetes的工作原理,结合具体案例分析,为读者呈现如何在实际项目中高效部署、管理和扩展容器化应用的策略与技巧。文章还涵盖了服务发现、负载均衡、配置管理、自动化伸缩等关键议题,旨在帮助开发者和运维人员掌握利用Kubernetes构建健壮、可伸缩的云原生生态系统的能力。 ####
|
26天前
|
JavaScript 持续交付 Docker
解锁新技能:Docker容器化部署在微服务架构中的应用
【10月更文挑战第29天】在数字化转型中,微服务架构因灵活性和可扩展性成为企业首选。Docker容器化技术为微服务的部署和管理带来革命性变化。本文探讨Docker在微服务架构中的应用,包括隔离性、可移植性、扩展性、版本控制等方面,并提供代码示例。
56 1
|
2月前
|
Kubernetes 负载均衡 Docker
构建高效微服务架构:Docker与Kubernetes的完美搭档
本文介绍了Docker和Kubernetes在构建高效微服务架构中的应用,涵盖基本概念、在微服务架构中的作用及其实现方法。通过具体实例,如用户服务、商品服务和订单服务,展示了如何利用Docker和Kubernetes实现服务的打包、部署、扩展及管理,确保微服务架构的稳定性和可靠性。
88 7
|
1月前
|
Kubernetes 关系型数据库 MySQL
Kubernetes入门:搭建高可用微服务架构
【10月更文挑战第25天】在快速发展的云计算时代,微服务架构因其灵活性和可扩展性备受青睐。本文通过一个案例分析,展示了如何使用Kubernetes将传统Java Web应用迁移到Kubernetes平台并改造成微服务架构。通过定义Kubernetes服务、创建MySQL的Deployment/RC、改造Web应用以及部署Web应用,最终实现了高可用的微服务架构。Kubernetes不仅提供了服务发现和负载均衡的能力,还通过各种资源管理工具,提升了系统的可扩展性和容错性。
85 3