kubernetes(k8s)的理论基础

发布时间:2023年12月25日

kubernetes:8个字母,就是k8s

自动部署,自动扩展和管理容器化部署的应用程序的一个开源系统

k8s是负责自动化运维管理多个容器化程序的集群,是一个功能强大的容器编排工具

分布式和集群化的方式进行容器管理

k8s的版本是1.20

k8s是Google的borg系统作为原型,后期经由go语言编写的开源软件(Kubernetes)(GitHub - kubernetes/kubernetes: Production-Grade Container Scheduling and Management

docker微服务,可以满足微服务使用,那么为什么还要使用k8s呢?

1、传统部署方式:一般意义上的二进制部署,安装-运行-运行维护,需要专业的人员,如果除了故障还需要人工重新,来起来,而且如果业务量增大,只能水平的扩展,在部署一个

2、容器化,我们可以用dockerfile编写好自定义的容器,随时基于镜像都可以运行,数量少,还能管的多来,数量一旦太多,管理起来太复杂,而且,docker一般是单机运行,没有高可用

k8s的作用

简单,高效的部署容器化的应用

1、解决了docker的单机部署和无法集群化的特点

2、解决了随着容器数量的增加,对应增加的管理成本

3、容器的高可用,提供了一种容器的自愈机制

4、解决了容器没有预设模版,以及无法快速,大规模部署,以及大规模的容器调度

5、k8s提供了集中化配置管理的中心

6、解决了容器的生命周期的管理工具

7、提供了图形化工具,可以用图形化工具对容器进行管理

k8s是基于开源的容器集群管理系统,在docker容器技术的基础上

为容器化的集群提供了部署,运行,资源调度,服务发现,动态伸缩等一系列完整的功能

大规模容器管理:

1、对docker等容器技术从应用的包-----部署-----运行-----停止------销毁,全生命周期管理

2、集群方式运行,跨机器的容器管理

3、解决docker的跨机器运行的网络问题

4、k8s可以自动修复,使得整个容器集群可以在用户期待的状态下运行

k8s的特性

1、弹性伸缩:基于命令,或者图形化界面基于cpu的使用情况,自动的对部署的程序进行扩容和缩容,以最小的成本运行服务

2、自我修复:节点故障时,重新启动失败的容器,替换和重新部署

3、服务发现和负载均衡:k8s为多个容器提供一个的统一的访问入口(内部地址和内部的DNS名称),自动负载均衡关联的所有容器

4、自动发布和回滚:k8s采用滚动的策略更新应用,如果更新过程中出现,可以根据回滚点进行回滚

5、集中化的配置管理和密钥管理

k8s集群内的各个组件都是要进行密钥对验证的,但是k8s的安全性不够,核心的组件不建议部署,自定义应用

6、存储编排

1、可以自动化的把容器部署在节点上
2、也可以通过命令行或者yml文件(自定义pod)实现指定节点部署
3、也可以通过网络存储,NFS gfs

7、任务进行批次处理,提供一次性的任务,定时任务,满足需要批量处理和分析的场景

k8s的核心组件

1、kube-apiserver:k8s集群之中每个组件都是要靠密钥对来进行验证,组件之间的通信apisever

API是应用接口服务,k8s的所有资源请求和调用操作都是kube-apiserver来完成

所有对象资源的增删改查和监听的操作都是kube-apiserver处理完之后交给etcd来进行

api-server是k8s所有请求的入口服务,api-server接收k8s的所有请求(命令行和图形化界面),然后根据用户的具体有请求,通过对应的组件爱你展示或者运行命令

APIserver相当于整个集群的大脑

2、kube-controller-manager:运行管理控制器,是k8s集群中处理常规任务的后台线程,是集群中所有资源对象的自动化控制中心,一个资源队形一个控制器,controller-manager负责管理这些控制器

1、node controller(节点控制器): 负责节点的发现以及节点故障时的发现和响应
2、replication controller(副本控制器): 控制关联pod的副本数,可以随时扩缩容
3、Endpoints controller(端点控制器),监听service和对应pod的副本变化,端点就是服务暴漏出的访问点,要访问这个服务,必须要知道他的Endpoints,就是内部每个服务的IP地址+端口
4、service account和roken controller(服务账户和令牌控制),为命名空间创建默认账户和API访问令牌
namespace,访问不同的命名空间
5、resourcequota controller(资源控制器): 可以对命名空间的资源使用进行控制,也可以对pod的资源进行控制
6、namespace controller(命名空间的控制器),管理命名空间的声明周期
7、service controller(服务节点控制器): k8s集群和外部的的主机之间的接口控制器

3、kube-scheduler:资源调度组件,根据调度算法为新创建的pod选择一个合适的node节点

可以理解为k8s的所有node节点的调度器,部署和调度node

预先策略: 人工定制,指定的node节点上部署
优先策略: 限制条件,根据调度算法选择一个合适的node,node节点的资源情况,node的资源控制情况等等,选一个资源最富裕,负载最小的node的来部署

4、ETCD组件:k8s的存储服务,etc分布式兼职存储系统(key:value),k8s的关键配置和用户配置,先通过APIserver调用etcd当中存储信息,然后在实施(这个集群当中,能对etcd存储进行读写权限的,只有API-server)

这些组件都是在主节点上

node组件

1、kubelet:node节点的监视器,以及于MASTER节点的通讯器,也可以理解为master在node节点上的眼线

kubelet会定时向API server汇报自己的node上的运行服务的状态,API-server会把节点状态保存etcd存储当中

接受来自master节点的调度命令

如果发现自己的状态和master节点的状态不一致,调用docker的接口,同步数据

对节点上容器的生命周期进行管理,保证节点上的镜像不会占满磁盘空间,退出的容器的资源,进行回收

2、kube-porxy

实现每个node节点上的pod网络代理,负责节点上的网络规划和四层负载均衡工作,负责写入访问iptables(快淘汰),ipvs实现服务映射

kube-proxy:本身不直接给pod提供网络代理

kube-proxy:本身不直接给pod提供网络代理,proxy是service资源的载体

kube-proxy:实际上代理的是pod的集群网络(虚拟网络)

k8s的每个node节点都有一个kube-proxy的组件

3、docker:容器引擎,运行容器,负责本机的容器创建和管理

k8s要创建pod 时,kube-scheduler调度到节点上(node节点),节点上的kubelet只是docker启动特定的容器

kubelet吧容器的信息收集,发送给主节点,主需要在主节点发布指令,节点上kubelet就会指示docker拉去镜像,启动或者停止容器

4、pod运行在节点上的,是k8s当中创建或者部署的最小/最简单的基本单位,一个pod代表集群上正在运行的一个进程

同一个pod内的每个容器就是一颗豌豆

pod是由一个或者多个容器组成,pod中的容器共享网络,存储和计算资源,可以部署在docker主机上

一个pod里面可以运行多个容器,也可以是一个容器

在生产环境中,一般都是单个容器或者具有关联

deployment:无状态应用部署,作用就是管理和控制pod,以及replicaset(运行几个容器),管控他的运行状态

replicaset:保证pod的副本数量,受控于deployment

在k8s中,部署服务,实际上就是pod,deployment部署的服务就是pod,rereplicaset的就是来定义pod的容器数量

可以保证pod的不可重复性,在当前命名空间不能重复,不同命名空间名称可以重复

官方推荐使用deployment进行服务部署

daemonset:确保所有节点运行同一类的pod

statefulset:有状态应用部署

job:可以pod中设置一次性的任务,运行完即退出

cronjod:一直在运行的周期性任务

service

在k8s集群当中,每创建一个pod之后,都会其中运行的容器分配一个集群内的IP地址,由于业务的变更,容器可能会发生变化,IP地址也会发生变化,service的作用就是提供整个pod对外统一的IP地址

service就是一个网关(路由器),通过访问service就是可以访问pod内部的容器集群

service能实现负载均衡和代理-----kube-proxy----来实现负载均衡

service是k8s微服务的核心,屏蔽了服务的细节,统一的对外暴漏的端口,真正实现了"微服务"

service的流量调度:userspace(用户空间,废弃),iptables(即将废弃),ipvs(目前1.20都用ipvs)

label:标签,k8s的特色管理方式,分类管理资源对象

NODE pod service namespace

label 标签可以用户自定义

label选择器 等于,不等于,使用定义的标签名

ingress:k8s集群对外暴漏提供的接口,属于应用层,七层代理,转发的是http请求,http/https

service是四层转发,转发的是流量

https:www.xiaobu.com:80 ----- ingress ------ service ------ pod ------ 容器

namespace:在k8s上可以通过namespace来实现资源隔离,项目隔离

通过namespace可以把集群划分为多个资源不可共享的虚拟集群组

不同命名空间里面的资源名称可以重复的

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_71147683/article/details/135193715
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