【云原生】2.1 Kubernetes基础概念

简介: 直接来看图,我们将所有的 app 全部部署在某一机器上,就像 1 一样,但如果某一天某一应用炸了,造成内存泄漏,那么全部的都没用了,所以推出了 2 虚拟机配置(但在前面我们讲过,虚拟机的缺点之一太过于笨重)所以再次推出 3 ——容器化时代,我们如果需要管理很多容器,把每台容器甩到十几台服务器上,那么管理起来非常的麻烦(简单来讲就是我们急需一个大规模容器编排系统),所以就推出了Kubernetes (容器编排系统)...

  哈喽~大家好呀,到此为止我们 Docker  篇就告一段落了,欢迎大家来到 Kubernetes 篇(k8s篇)。


一、Kubernetes 是什么

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直接来看图,我们将所有的 app 全部部署在某一机器上,就像 1 一样,但如果某一天某一应用炸了,造成内存泄漏,那么全部的都没用了,所以推出了 2 虚拟机配置(但在前面我们讲过,虚拟机的缺点之一太过于笨重)所以再次推出 3 ——容器化时代,我们如果需要管理很多容器,把每台容器甩到十几台服务器上,那么管理起来非常的麻烦(简单来讲就是我们急需一个大规模容器编排系统),所以就推出了 Kubernetes (容器编排系统)

kubernetes具有以下特性:

    • 服务发现和负载均衡💎
      Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器,如果进入容器的流量很大, Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。
    • 存储编排💎
      Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。
    • 自动部署和回滚💎
      你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态,它可以以受控的速率将实际状态 更改为期望状态。例如,你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器, 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。
    • 自动完成装箱计算💎
      Kubernetes 允许你指定每个容器所需 CPU 和内存(RAM)。 当容器指定了资源请求时,Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。
    • 自我修复💎
      Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的 运行状况检查的容器,并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。
    • 密钥与配置管理💎
      Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。 你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,也无需在堆栈配置中暴露密钥。

    Kubernetes 为你提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。 Kubernetes 会满足你的扩展要求、故障转移、部署模式等。 例如,Kubernetes 可以轻松管理系统的 Canary 部署。

    二、Kubernetes 架构

    1、工作方式

    Kubernetes Cluster = N MasterNode + N Worker Node:N主节点+N工作节点; N>=1

    2、组件架构

    2.1、控制平面组件(Control Plane Components)

    控制平面的组件对集群做出全局决策(比如调度),以及检测和响应集群事件(例如,当不满足部署的 replicas 字段时,启动新的 pod)。

    控制平面组件可以在集群中的任何节点上运行。 然而,为了简单起见,设置脚本通常会在同一个计算机上启动所有控制平面组件, 并且不会在此计算机上运行用户容器。 请参阅使用 kubeadm 构建高可用性集群 中关于多 VM 控制平面设置的示例。

    kube-apiserver

    API 服务器是 Kubernetes 控制面的组件, 该组件公开了 Kubernetes API。 API 服务器是 Kubernetes 控制面的前端。

    Kubernetes API 服务器的主要实现是 kube-apiserver。 kube-apiserver 设计上考虑了水平伸缩,也就是说,它可通过部署多个实例进行伸缩。 你可以运行 kube-apiserver 的多个实例,并在这些实例之间平衡流量。

     

    📸etcd

    etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库,可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。

    您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。

    要了解 etcd 更深层次的信息,请参考 etcd 文档。

    kube-scheduler

    控制平面组件,负责监视新创建的、未指定运行节点(node)的 Pods,选择节点让 Pod 在上面运行。

     

    调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。

    kube-controller-manager

    在主节点上运行 控制器 的组件。

    从逻辑上讲,每个控制器都是一个单独的进程, 但是为了降低复杂性,它们都被编译到同一个可执行文件,并在一个进程中运行。

    这些控制器包括:

      • 节点控制器(Node Controller): 负责在节点出现故障时进行通知和响应
      • 任务控制器(Job controller): 监测代表一次性任务的 Job 对象,然后创建 Pods 来运行这些任务直至完成
      • 端点控制器(Endpoints Controller): 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)
      • 服务帐户和令牌控制器(Service Account & Token Controllers): 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌

      📸cloud-controller-manager

      云控制器管理器是指嵌入特定云的控制逻辑的 控制平面组件。 云控制器管理器允许您链接集群到云提供商的应用编程接口中, 并把和该云平台交互的组件与只和您的集群交互的组件分离开。

      cloud-controller-manager 仅运行特定于云平台的控制回路。 如果你在自己的环境中运行 Kubernetes,或者在本地计算机中运行学习环境, 所部署的环境中不需要云控制器管理器。

      kube-controller-manager 类似,cloud-controller-manager 将若干逻辑上独立的 控制回路组合到同一个可执行文件中,供你以同一进程的方式运行。 你可以对其执行水平扩容(运行不止一个副本)以提升性能或者增强容错能力。

      下面的控制器都包含对云平台驱动的依赖:

        • 节点控制器(Node Controller): 用于在节点终止响应后检查云提供商以确定节点是否已被删除
        • 路由控制器(Route Controller): 用于在底层云基础架构中设置路由
        • 服务控制器(Service Controller): 用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器

        2.2、Node 组件

        节点组件在每个节点上运行,维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。

        📸kubelet

        一个在集群中每个节点(node)

        上运行的代理。 它保证容器(containers)都 运行在 Pod 中。

        kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs,确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。 kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。

        📸kube-proxy

        kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理, 实现 Kubernetes 服务(Service) 概念的一部分。

        kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。

        如果操作系统提供了数据包过滤层并可用的话,kube-proxy 会通过它来实现网络规则。否则, kube-proxy 仅转发流量本身。


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