一文了解 Kubernetes
简介:Docker 虽好用,但面对强大的集群,成千上万的容器,突然感觉不香了。这时候就需要我们的主角 Kubernetes 上场了,先来了解一下 Kubernetes 的基本概念,后面再介绍实践,由浅入深步步为营。镜像下载、域名解析、时间同步请点击
Docker 虽好用,但面对强大的集群,成千上万的容器,突然感觉不香了。
这时候就需要我们的主角 Kubernetes 上场了,先来了解一下 Kubernetes 的基本概念,后面再介绍实践,由浅入深步步为营。
关于 Kubernetes 的基本概念我们将会围绕如下七点展开:
如果想要将 Docker 应用于庞大的业务实现,是存在困难的编排、管理和调度问题。于是,我们迫切需要一套管理系统,对 Docker 及容器进行更高级更灵活的管理。
Kubernetes 应运而生!Kubernetes,名词源于希腊语,意为「舵手」或「飞行员」。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目,建立在 Google 在大规模运行生产工作负载方面拥有十几年的经验的基础上,结合了社区中最好的想法和实践。
K8s 是 Kubernetes 的缩写,用 8 替代了 「ubernete」,下文我们将使用简称。
K8s 有如下特点:
云和 K8s 是什么关系
云就是使用容器构建的一套服务集群网络,云由很多的大量容器构成。K8s 就是用来管理云中的容器。
常见几类云架构
运营商:提供网络,存储,DNS,这样服务就叫做基础设施服务
财务管理
四、K8s 架构原理
K8s 架构
概括来说 K8s 架构就是一个 Master 对应一群 Node 节点。
Node节点
在介绍完 K8s 架构后,我们又引入了很多技术名词。不要着急,先有整体概念,再各个击破。请耐心阅读下文,相信你一定会有不一样的收获。
K8s 组件
Pod 是什么?
Pod 有自己的 IP 地址、主机名,相当于一*立沙箱环境。
Pod 到底用来干什么?
通常情况下,在服务部署时候,使用 Pod 来管理一组相关的服务。一个 Pod 中要么部署一个服务,要么部署一组有关系的服务。
一组相关的服务是指:在链式调用的调用连路上的服务。
Web 服务集群如何实现?
实现服务集群:只需要复制多方 Pod 的副本即可,这也是 K8s 管理的先进之处,K8s 如果继续扩容,只需要控制 Pod 的数量即可,缩容道理类似。
Pod 底层网络,数据存储是如何进行的?
ReplicaSet 副本控制器
控制 Pod 副本「服务集群」的数量,永远与预期设定的数量保持一致即可。当有 Pod 服务宕机时候,副本控制器将会立马重新创建一个新的 Pod,永远保证副本为设置数量。
副本控制器:标签选择器-选择维护一组相关的服务(它自己的服务)。
selector:
app = web
Release = stable
在新版的 K8s 中,建议使用 ReplicaSet 作为副本控制器,ReplicationController 不再使用了。
Deployment 部署对象
ReplicaSet 副本控制器控制 Pod 副本的数量。但是,项目的需求在不断迭代、不断的更新,项目版本将会不停的的发版。版本的变化,如何做到服务更新?
部署模型:
MySQL 使用容器化部署,存在什么样的问题?
对于 K8s 来说,不能使用 Deployment 部署有状态服务。
通常情况下,Deployment 被用来部署无状态服务,那么对于有状态服务的部署,使用 StatefulSet 进行有状态服务的部署。
什么是有状态服务?
有实时的数据需要存储
有状态服务集群中,把某一个服务抽离出去,一段时间后再加入机器网络,如果集群网络无法使用
什么是无状态服务?
StatefulSet
StatefulSet 保证 Pod 重新建立后,Hostname 不会发生变化,Pod 就可以通过 Hostname 来关联数据。
Pod 的结构是怎样的?
Pod 网络
Pod 内部容器访问是 Localhost,Pod 之间的通信属于远程访问。
Pod 是如何对外提供服务访问的?
Pod 是虚拟的资源对象(进程),没有对应实体(物理机,物理网卡)与之对应,无法直接对外提供服务访问。
那么该如何解决这个问题呢?
Pod 如果想要对外提供服务,必须绑定物理机端口。也就是说在物理机上开启端口,让这个端口和 Pod 的端口进行映射,这样就可以通过物理机进行数据包的转发。
概括来说:先通过物理机 IP + Port 进行访问,再进行数据包转发。
一组相关的 Pod 副本,如何实现访问负载均衡?
我们先明确一个概念,Pod 是一个进程,是有生命周期的。宕机、版本更新,都会创建新的 Pod。这时候 IP 地址会发生变化,Hostname 会发生变化,使用 Nginx 做负载均衡就不太合适了。
所以我们需要依赖 Service 的能力。
Service 如何实现负载均衡?
简单来说,Service 资源对象包括如下三部分:
Service VIP 更深入原理探讨
Service 对象是如何和 Pod 进行关联的?
selector:
app=x 选择一组订单的服务 pod ,创建一个 service;
通过 endpoints 存放一组 pod ip;
Service 通过标签选择器选择一组相关的副本,然后创建一个 Service。
Pod 宕机、发布新的版本的时候,Service 如何发现 Pod 已经发生了变化?
每个 Pod 中都有 Kube-Proxy,监听所有 Pod。如果发现 Pod 有变化,就动态更新(etcd 中存储)对应的 IP 映射关系。
企业使用 K8s 主要用来做什么?
自动化运维平台,创业型公司,中小型企业,使用 K8s 构建一套自动化运维平台,自动维护服务数量,保持服务永远和预期的数据保持一致性,让服务可以永远提供服务。这样最直接的好处就是降本增效。
充分利用服务器资源,互联网企业,有很多服务器资源「物理机」,为了充分利用服务器资源,使用 K8s 构建私有云环境,项目运行在云。这在大型互联网公司尤为重要。
服务的无缝迁移,项目开发中,产品需求不停的迭代,更新产品。这就意味着项目不停的发布新的版本,而 K8s 可以实现项目从开发到生产无缝迁移。
K8s 服务的负载均衡是如何实现的?
Pod 中的容器很可能因为各种原因发生故障而死掉。Deployment 等 Controller 会通过动态创建和销毁 Pod 来保证应用整体的健壮性。换句话说,Pod 是脆弱的,但应用是健壮的。每个 Pod 都有自己的 IP 地址。当 controller 用新 Pod 替代发生故障的 Pod 时,新 Pod 会分配到新的 IP 地址。
这样就产生了一个问题:如果一组 Pod 对外提供服务(比如 HTTP),它们的 IP 很有可能发生变化,那么客户端如何找到并访问这个服务呢?
K8s 给出的解决方案是 Service。 Kubernetes Service 从逻辑上代表了一组 Pod,具体是哪些 Pod 则是由 Label 来挑选。
Service 有自己 IP,而且这个 IP 是不变的。客户端只需要访问 Service 的 IP,K8s 则负责建立和维护 Service 与 Pod 的映射关系。无论后端 Pod 如何变化,对客户端不会有任何影响,因为 Service 没有变。
无状态服务一般使用什么方式进行部署?
Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供了一个 声明式定义方法,通常被用来部署无状态服务。
Deployment 的主要作用:
定义 Deployment 来创建 Pod 和 ReplicaSet 滚动升级和回滚应用扩容和索容暂停和继续。Deployment不仅仅可以滚动更新,而且可以进行回滚,如果发现升级到 V2 版本后,服务不可用,可以迅速回滚到 V1 版本。