二进制部署K8S-1基本概念

感谢老男孩教育王导的公开视频，文档整理自https://www.yuque.com/duduniao/k8s。

1.实验环境

1.1 虚拟机

因为在后期运行容器需要有大量的物理硬件资源使用的环境是用的Wmware EXSI如果使用笔记本可适当调整虚拟机配置。

1.2 网络拓扑

• Service 网络是虚拟网络，主要提供ClusterIP
• Pod网络提供给创建的pod
• 物理网络主要连接到每个虚拟机各个组件之间的通信。
• Kube-proxy 连接了service网络和pod网络。

1.3 逻辑架构

2.docker的特点

2.1 docker引擎的意义

• 统一了基础设施的环境

  不管是在什么平台上面只要能安装上docker引擎就运行程序。

• 统一了程序打包的方式。

  docker镜像，不管是java、python、nodejs.......

• 统一了程序的启动方式。

  不管什么程序docker run

2.2 docker容器的缺点

• 单机使用，无法有效集群。
• 随着容器数量的上升，管理成本上升。
• 没有有效的容灾恢复机制。
• 没有预设的编排模板，无法实现快速，大规模容器调度。
• 没有统一的配置管理中心。
• 没有容器生命周期工具。
• 没有图形化运维工具。

3. k8s的优势

• 自动装箱、水平扩展，自我修复。
• 服务器自动发现和负载均衡。
• 自动发布(滚动式发布)和回滚。
• 集中化配置管理和密钥管理。
• 存储编排。
• 任务批处理运行。

......

4.k8s基本概念

4.1 pod

• k8s中能够被运行的最小逻辑单元(原子单元)
• 一个pod里面可以运行多个容器，他们共享UTS+NET+IPC名称空间。
• 可以把pod理解位豌豆荚，一个容器理解为豌豆。
• 一个pod里面运行多个容器，又叫边车模式(sideCar)。

4.2 pod 控制器

• pod控制器是pod启动的一种模板，用来保证在k8s里启动的pod应始终按照人们预期运行（副本数、生命周期、健康状态检查。。。）
• k8s中提供了多种控制器，常用的有：
  • Deployment
  • DaemonSet
  • ReplicaSet
  • Job
  • Cronjob

4.3 Name

k8s内部使用“资源”来定义每一种逻辑概念（功能）故每一种“资源”，都应该有自己的名称。

“资源”

• api版本 ---- apiVersion
• 类别 ---- kind
• 元数据 ---- metadata
• 定义清单 ---- spec
• 状态 ---- status

名称通常定义在“资源”的”元数据“信息里面。

4.4 Namespace

• 随着项目的增多、人员增加、集群规模的扩大，需要一种能够隔离k8s内部“资源”的方法，就是名称空间。
• 名称空间可以理解为k8s内部的虚拟集群组。
• 不同名称空间的“资源”，名称可以相同，相同名称空间内的同种“资源”，“名称“不能相同。
• 合理的使用k8s的名称空间，使得集群管理员能够更好的对交付到k8s里的服务进行分类管理和浏览。
• k8s里默认存在的名称空间有default、kube-system、kube-public
• 查询k8s里特定”资源“要带上相应的名称空间。

1. 删除一个namespace会自动删除所有属于该namespace的资源。
2. default和kube-system命名空间不可删除。
3. PersistentVolumes是不属于任何namespace的，但PersistentVolumeClaim是属于某个特定namespace的。
4. Events是否属于namespace取决于产生events的对象。

4.5 Label

• 标签是k8s特色的管理方式，便于分类管理资源对象。
• 一个标签可以对应对个资源，一个资源可以有多个标签，他们是多对多的关系。
• 一个资源拥有多个标签，可以实现不同维度的管理。
• 标签的组成：key=value
• 与标签类似的，还有一种”注释“(annotations)

4.6 Label选择器

• 给资源打上标签后，可以使用标签选择器过滤指定的标签。
• 标签选择器目前有两个：基于等值关系（等于、不等于）和基于集合关系（属于、不属于、存在）
• 许多资源支持内嵌标签先择器字段。
  • matchLables
  • matchExpressions

4.7 Service

• 在k8s的世界里虽然每一个pod会被分配一个IP地址，但这个IP地址会随着Pod的销毁而消失。
• Service(服务)就是用来解决这个问题的核心概念。
• 一个Service可以看做是一组提供相同服务的Pod的对外访问接口。
• Service作用于哪些Pod是通过标签选择器定义的。

4.8 Ingress

• Ingress是k8s集群里工作在OSI网络参考模型下，第七层的应用，对外暴露的端口。比如http
• Service只能进行L4(OSI的第四层)流量调度，表现形式是ip+port
• Ingress则可以调度不同业务域、不同URl访问路径的业务流量。

5. 核心组件

5.1 配置存储中心----etcd服务

5.2 主控master节点：

kube-apiserver服务

提供了集群管理的REST-API接口（包括鉴权、数据校验及集群状态变更。）

负责其它模块之间的数据交互，承担通信枢纽功能。

是资源配额控制的入口。

提供完备的集群安全机制。

kube-controller-manager服务

由一系列控制器组成通过api-server监控整个集群的状态，并确保集群处于预期的工作状态。

kube-scheduler服务

接收调度pod到适合的节点上。

预算策略

优选策略

5.3 运算node节点：

kube-kubelet服务

kubelet的主要功能就是定时从某个地方获取节点上pod的期望状态(运行的什么容器、运行的副本数量、网络或者存储如何配置等等 )并调用相应的容器平台接口达到相应的状态。

定时汇报当前节点的状态给api-server以供调度的时候使用。

镜像和容器的清理工作，保证节点上镜像不会占满磁盘空间，退出的容器不会占用太多的资源。

kube-proxy

是k8s在每个节点上运行网络代理，service资源的载体

建立了pod网络和集群网络的关系(clusterIP---podip)

常用三种流量调度模式：

​ userspace

​ iptables

​ ipvs

负责建立和删除包括更新调度规则、通知apiserver自己的更新，或者从apiserver那里获取其它kubeproxy的调度规则变化来更新自己。

CLI客户端

• kubectl

5.4 核心附件：

• CNI网络插件 ---》flannel/calico
• 服务发现用插件---》coredns
• 服务暴露用插件---》traefik
• GUI管理插件---》Dashboard