文章目录

  • 一、什么是k8s
  • 二、k8s有什么能力
  • 调度
  • 自动修复
  • 水平伸缩
  • 三、k8s的架构
  • 1.master
  • 2.node
  • 组件间如何协作
  • 四、k8s的核心概念
  • pod
  • volume
  • deployment
  • service
  • namespace


一、什么是k8s

kubernetes：
自动化的容器编排平台，负责应用的部署、应用的弹性及管理，都基于容器。

container：容器；集装箱
kubernetes：运送集装箱的一个轮船

二、k8s有什么能力

  • 服务的发现与负载均衡
  • 容器的自动装箱：scheduling。把容器放到一个集群的某个机器上
  • 容器的自动化恢复
  • 应用的自动发布与应用的回滚，配置密文的管理
  • 批量执行job
  • 支持集群水平的伸缩

调度

  • 相关组件：调度器，scheduler
  • 能力：把容器放到k8s管理的集群的某一台节点上去。

scheduler会观察正在被调度的容器的大小（比如cpu、memory），然后在集群中找一台相对空闲的机器来进行一次放置（placement）

  • eg：如下图，可能会把正在被调度的红色的容器，放到第二个空闲的机器上，来完成一次调度工作

自动修复

  • 相关组件：Controller
  • 能力：监测集群中的所有宿主机，当宿主机本身或软件出故障时，节点的健康检查会自动对它进行发现。会把运行在失败节点上的容器进行自动迁移，迁移到健康的宿主机上

水平伸缩

  • 相关组件：Controller
  • 能力：业务负载检查的能力。如果这个业务本身的CPU利用率过高，或响应时间过长，会对这个业务进行一次扩容
  • eg：如下，黄色容器过度忙碌，k8s把它扩容了3份，通过负载均衡，把原来打到第一个黄颜色的负载，平均分到三个黄色容器上，以此来提高响应时间

三、k8s的架构

典型的二层架构与sever-client架构

所有的UI的、clients等user侧的组件，只会与master进行连接，再由master下发给相应节点

1.master

master包含4个主要的组件：
API Server、Controller、Scheduler、etcd

  • API Server：处理API操作的，是一个可水平扩展的部署组件。组件之间一般不进行独立的连接，都依赖于API Server传递消息
  • Controller：控制器，是一个可进行热备的部署组件。完成对集群状态的管理。

eg：对容器的自动修复、自动水平扩张

  • Scheduler：调度器，可热备。完成调度操作，帮助用户提交的container（容器）找合适的节点进行放置
  • etcd：分布式的存储系统。API Server所需的原信息被放置在etcd中，etcd本身是一个高可用系统。通过etcd保证整个k8s的master组件的高可用。

2.node

组件包括：Kubelet、Container Runtime、Storage Plugin、Network Plugin、Kube-proxy

postgres k8s容器 启动 k8s pause容器作用_Server

  • kubelet：node上最关键的组件。通过API Server接收所需要pod运行的状态，提交到Container Runtime中
  • Container Runtime：容器启动
  • Storage Plugin：对pod的存储进行管理
  • Network Plugin：对pod的网络进行管理
  • kube-proxy：完成service的组网。利用iptable的能力来组建k8s的network，就是cluster network

组件间如何协作

  • 场景：用户要提交一个pod给k8s部署
  • 过程：
  • 1.这个pod请求 通过CLI或UI提交给API Server
  • 2.API Server把这个信息写入etcd
  • 3.Scheduler通过API Server的watch或notification机制得到这个信息：有一个pod需要被调度。Scheduler根据内存状态进行一次调度决策，完成调度后，会跟API Server反馈说“ok，这个pod需要被调度到某一个节点上”
  • 4.API Server接收到后，将本次结果再次写到etcd中，并通知相应的节点（node）进行这次pod真正的执行启动
  • 5.相应节点的kubelet得到通知后，就调用Container runtime来真正启动配置这个容器和这个容器运行的环境，调度Storage Plugin配置存储，Network Plugin配置网络

四、k8s的核心概念

pod

  • k8s的一个最小调度单元，最小资源单元
  • 是对一组容器的抽象，包含一个或多个容器
  • 定义容器运行的方式（command、环境变量、资源大小等）
  • 提供给容器共享的运行环境（网络、进程空间、存储卷等）
  • pod之间有isolation隔离
  • eg：以下这个pod，包含了2个容器，每个容器可以指定所需资源的大小。也包含了100G的卷1和20G的卷2

    • postgres k8s容器 启动 k8s pause容器作用_kubernetes_02

volume

卷，用来管理k8s存储的。

  • 声明在pod中的容器可访问的文件目录
  • 可以被挂载在Pod中一个或多个容器的指定路径下
  • 支持多种后端存储的抽象：本地存储、分布式存储、云存储

deployment

在pod更上一层的抽象，一般用deployment来做应用真正的管理
pod是组成deployment的最小单元

  • 可以定义一组pod的副本数目、pod版本
  • 通过controller维持pod的数目：自动恢复失败的pod

定义一个deployment有2个pod，当controller监测到一个pod失败时，会再新生成一个pod来把pod恢复到2个

  • 通过controller以指定的策略控制版本：滚动升级、重新生成、回滚等

service

把所有pod的访问能力抽象成一个第三方的ip地址

  • 提供一个或多个pod实例的稳定访问地址
  • 支持多种访问方式实现：Cluster IP、NodePort、LoadBalancer

对于外部用户来说，访问哪个pod都一样，希望只访问某一个固定的VIP，而不需要知道每个具体pod的ip。这样当某个pod失败了，也不需要更换pod的地址。

namespace

  • 一个集群内部的逻辑隔离机制（鉴权、资源额度）
  • 每个资源都属于一个Namespace
  • 同一个Namespace中的资源命名唯一
  • 不同Namespace中的资源可重名

逻辑上做的一层隔离，粗略理解为网络里的vlan