一 容器

在学习k8s前，首先要了解和学习容器概念和工作原理。

什么是容器？

容器是一种轻量级、可移植、自包含的软件打包技术，使应用程序可以在几乎任何地方以相同的方式运行。开发人员在自己笔记本上创建并测试好的容器，无需任何修改就能够在生产系统的虚拟机、物理服务器或公有云主机上运行。

容器的优势

容器使软件具备了超强的可移植能力。
对于开发人员 – Build Once, Run Anywhere
容器意味着环境隔离和可重复性。开发人员只需为应用创建一次运行环境，然后打包成容器便可在其他机器上运行。另外，容器环境与所在的 Host 环境是隔离的，就像虚拟机一样，但更快更简单。
对于运维人员 – Configure Once, Run Anything
只需要配置好标准的 runtime 环境，服务器就可以运行任何容器。这使得运维人员的工作变得更高效，一致和可重复。容器消除了开发、测试、生产环境的不一致性。

Docker概念

“Docker” 一词指代了多个概念，包括开源社区项目、开源项目使用的工具、主导支持此类项目的公司 Docker Inc. 以及该公司官方支持的工具。技术产品和公司使用同一名称，的确让人有点困惑。
我们来简单说明一下：
IT 软件中所说的 “Docker” ，是指容器化技术，用于支持创建和使用容器。
开源 Docker 社区致力于改进这类技术，并免费提供给所有用户，使之获益。
Docker Inc. 公司凭借 Docker 社区产品起家，它主要负责提升社区版本的安全性，并将技术进步与广大技术社区分享。此外，它还专门对这些技术产品进行完善和安全固化，以服务于企业客户。
借助 Docker，您可将容器当做轻巧、模块化的虚拟机使用。同时，您还将获得高度的灵活性，从而实现对容器的高效创建、部署及复制，并能将其从一个环境顺利迁移至另一个环境，从而有助于您针对云来优化您的应用。
Docker有三大核心概念：
镜像（Image）是一个特殊的文件系统，提供容器运行时所需的程序、库、配置等，构建后不会改变
容器（Container）实质是进程，拥有自己独立的命名空间。
仓库（Repository）一个仓库可以包含多个标签（Tag），每个标签对应一个镜像

容器工作原理

Docker 技术使用 Linux 内核和内核功能（例如 Cgroups 和 namespaces）来分隔进程，以便各进程相互独立运行。这种独立性正是采用容器的目的所在；它可以独立运行多种进程、多个应用，更加充分地发挥基础设施的作用，同时保持各个独立系统的安全性。

二 Kubernetes入门知识指南

Kubernets的知识都可以在官方文档查询，网址如下：
https://kubernetes.io/zh/docs/home/

Kubernetes基础知识

Kubernetes是什么？

Kubernetes 是一个可移植的、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。
为什么需要 Kubernetes
容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中，您需要管理运行应用程序的容器，并确保不会停机。例如，如果一个容器发生故障，则需要启动另一个容器。如果由操作系统处理此行为，会不会更容易？
Kubernetes 为您提供：
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，如果到容器的流量很大，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 允许您自动挂载您选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。 自动部署和回滚
您可以使用 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所需状态。例如，您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器，删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。
自动二进制打包
Kubernetes 允许您指定每个容器所需 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 允许您存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。您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 组件

初学者首先要了解Kubernetes的基本概念，包括master、node、pod等。
Master
Master是Kubernetes集群的大脑，运行着的守护进程服务包括kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd和Pod网络等。
kube-apiserver
主节点上负责提供 Kubernetes API 服务的组件；它是 Kubernetes 控制面的前端。
kube-apiserver 在设计上考虑了水平扩缩的需要。 换言之，通过部署多个实例可以实现扩缩。
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。
kube-scheduler
主节点上的组件，该组件监视那些新创建的未指定运行节点的 Pod，并选择节点让 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。
副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。
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.
云控制器管理器-(cloud-controller-manager)
cloud-controller-manager 运行与基础云提供商交互的控制器
cloud-controller-manager 仅运行云提供商特定的控制器循环。您必须在 kube-controller-manager 中禁用这些控制器循环，您可以通过在启动 kube-controller-manager 时将 --cloud-provider 参数设置为 external 来禁用控制器循环。
cloud-controller-manager 允许云供应商的代码和 Kubernetes 代码彼此独立地发展。在以前的版本中，核心的 Kubernetes 代码依赖于特定云提供商的代码来实现功能。在将来的版本中，云供应商专有的代码应由云供应商自己维护，并与运行 Kubernetes 的云控制器管理器相关联。
以下控制器具有云提供商依赖性:
节点控制器（Node Controller）: 用于检查云提供商以确定节点是否在云中停止响应后被删除
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
数据卷控制器（Volume Controller）: 用于创建、附加和装载卷、并与云提供商进行交互以编排卷
Node
节点组件在每个节点上运行，维护运行 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。
kubelet
一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 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 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。
如果有 kube-proxy 可用，它将使用操作系统数据包过滤层。否则，kube-proxy 会转发流量本身。
容器运行环境(Container Runtime)
容器运行环境是负责运行容器的软件。
Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、cri-o、 rktlet 以及任何实现 Kubernetes CRI (容器运行环境接口)。
Pod
在Kubernetes中，最小的管理元素不是一个个独立的容器，而是Pod。Pod是管理，创建，计划的最小单元.
一个Pod相当于一个共享context的配置组，在同一个context下，应用可能还会有独立的cgroup隔离机制，一个Pod是一个容器环境下的“逻辑主机”，它可能包含一个或者多个紧密相连的应用，这些应用可能是在同一个物理主机或虚拟机上。
Pod 的context可以理解成多个linux命名空间的联合
PID 命名空间（同一个Pod中应用可以看到其它进程）
网络 命名空间（同一个Pod的中的应用对相同的IP地址和端口有权限）
IPC 命名空间（同一个Pod中的应用可以通过VPC或者POSIX进行通信）
UTS 命名空间（同一个Pod中的应用共享一个主机名称）
同一个Pod中的应用可以共享磁盘，磁盘是Pod级的，应用可以通过文件系统调用。 由于docker的架构，一个Pod是由多个相关的并且共享磁盘的容器组成，Pid的命名空间共享还没有应用到Docker中
和相互独立的容器一样，Pod是一种相对短暂的存在，而不是持久存在的，正如我们在Pod的生命周期中提到的，Pod被安排到结点上，并且保持在这个节点上直到被终止（根据重启的设定）或者被删除，当一个节点死掉之后，上面的所有Pod均会被删除。特殊的Pod永远不会被转移到的其他的节点，作为替代，他们必须被replace.

三 通过kubeadm方式创建一个kubernetes

对kubernetes的概念和组件有所了解以后，就可以通过kubeadm的方式创建一个kubernetes集群。

安装前准备工作

创建虚拟机
创建至少2台虚拟机，可以在本地或者公有云。
下载部署软件
需要下载的软件包括calico、demo-images、docker-ce、kube、kube-images、kubectl、metrics-server

安装部署

具体安装过程参考官网文档：
https://kubernetes.io/zh/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

四 安装后的练习

安装后详读官方文档，做下面这些组件的练习操作，要达到非常熟练的程度。

Node

Namespace

Pod

Deployment

DaemonSet

Service

Job

Static Pod

ConfigMap

Secrets

Volume

Init-containers

Affinity and Anti-Affinity

Monitor and logs

Taints and Tolerations

Cordon and Drain

Backing up etcd

这些内容都非常熟练以后，基本就达到了入门的水平。

可以提工单申请退款。