docker run Kubesphere 部署 kubernate docker

第27章　Kubernetes—生产级容器集群平台 
27.1　简介 

27.2　核心概念 
		k8s为了更好的管理应用的生命周期，将不同资源对象进行了进一步的操作抽象。学习k8s实际上就是要掌握这些不同的抽象对象。

		k8s中每种对象都拥有一个对应的声明式API。对象包括三大属性：元数据(metadata)、规范(spec)和状态(status)。通过这3个属性，
	用户可以定义让某个对象处于给定的状态(如多少Pod运行在哪些节点上)以及表现策略(如如何升级、容错)，而无需关心具体的实现细节。

		当使用k8s管理这些对象时，每个对象可以使用一个外部json或者yaml模板文件来定义，通过参数传递给命令或API。每个模板文件中定义
	apiVersion(如v1)、kind(如Deployment、Service)、metadata(包括名称、标签信息等)、spec(具体的定义)等信息。

		基础的操作对象主要是指资源抽象对象，包括：
			1.容器组(Pod)
				k8s中最小的资源单位。由位于同一节点上若干容器组成，彼此共享网络命名空间和存储卷(Volume)。Pod是k8s中进行管理的
			最小资源单位，是最为基础的概念。跟容器类似，pod是短暂的，随时可变的，通常不带状态。一般每个pod中除了应用容器外，还包括
			一个初始的pause容器，完成网络和存储空间的初始化。

			2.服务(Service)
				对外提供某个特定功能的一组pod(可通过标签来选择)和所关联的访问配置。由于pod的地址是不同的，而且随时可变，直接访问pod
			将无法获得稳定的业务。k8s通过服务提供唯一固定的访问地址(如ip地址或者域名)，不随后面pod改变而变化。用户无需关心具体的pod
			信息。

			3.存储卷(Volume)
				存储卷类似于docker中的概念，提供数据的持久化存储(如pod重启后)，并支持更高级的生命周期管理和参数指定功能，支持多种
			本地和云存储类型。

			4.命名空间(Namespace)
				k8s通过命名空间来实现虚拟化，将同一组物理资源虚拟化为不同的抽象集群，避免不同租户的资源发生命名冲突，另外可以进行
			资源限额。

		另外，为了方便操作这些基础对象，k8s还引入了控制器(Controller)的高级概念。这些控制器面向特定场景提供了自动管理pod功能，
	用户使用控制器无需关心具体的pod相关细节。	

		控制器抽象对象主要包括：
			1.副本集(ReplicaSet)
				旧版本中叫做复制控制器(Replication Controller)。副本集是一个基于pod的抽象。使用它可以让集群中始终维持某个pod
			的指定副本数的健康实例。副本集中的pod互相并无差异，可以彼此替换。由于操作相对底层，一般不推进直接使用。

			2.部署(Deployment)
				从1.2.0版本开始引入。比副本集更高级的抽象，可以管理pod或副本集，并且支持升级操作。部署控制器可以提供比副本集更方便
			的操作，推进使用。

			3.状态集(StatefulSet)
				管理带有状态的应用。相比部署控制器，状态集可以为pod分配独一无二的身份，确保在重新调配等操作时也不会互相替换。自1.9
			版本开始正式支持。

			4.Daemon集(DaemonSet)
				确保节点上肯定运行某个pod，一般用来采集日志(如logstash)、监控节点(如collectd)或提供存储(如glusterd)使用、

			5.任务(Job)	
				适用于短期处理场景。任务将创建若干pod，并确保给定数目的pod最终正常退出(完成指定处理)。

			6.横向Pod扩展器(Horizontal Pod Autoscaler,HPA)
				类似于云里面的自动扩展组，根据pod的使用率(如cpu)自动调整一个部署里面pod的个数，保障服务可用性。

			7.入口控制器(Ingress Controller)
				定义外部访问集群中资源的一组规则，用来提供七层代理和负载均衡服务。

		此外，还有一些管理资源相关的辅助概念，主要包括：
			1.标签(Label)
				键值对，可以标记到资源对象上，用来对资源进行分类和筛选。

			2.选择器(Selector)
				基于标签概念的一个正则表达式，可通过标签筛选出一组资源。

			3.注解(Annotation)
				键值对，可以存放大量任意数据，一般用来添加对资源对象的详细说明，可供其他工具处理。

			4.密码数据(Secret)
				存放敏感数据，例如用户认证的口令等。

			5.名字(Name)
				用户提供给资源的别名，同类资源不能重名。

			6.持久化存储(PersistentVolume)
				确保数据不丢失。

			7.资源限额(Resource Quotas)
				用来限制某个命名空间下对资源的使用。

			8.安全上下文(Security Context)
				应用到容器上的系统安全配置，包括uid、gid、capabilities、SELinux角色等。

			9.服务账号(Service Accounts)
				操作资源的用户账号。
			

27.3　资源抽象对象 
		k8s对集群中的资源进行了不同级别的抽象，每个资源都是一个REST对象，通过API进行操作，通过json或yaml格式模板文件进行定义。

	27.3.1　容器组 
		在k8s中，并不直接操作容器，最小的管理单位是容器组(Pod)。容器组由一个或者多个容器组成，k8s围绕容器进行创建、调度、停止等
	生命周期管理。

		同一个容器组中，各个容器共享命名空间(包括网络、IPC、文件系统等容器支持的命名空间)、cgroups限制和存储卷。这意味着同一个
	容器组中，各个应用可以很方便的互相进行访问，比如通过localhost地址进行网络访问，通过信号量和共享内存进行进程间通信等，类似经典
	场景中运行在同一个操作系统中的一组进程。可以简单的将一个Pod当作是一个抽象的虚拟机，里面运行若干个不同的进程(每个进程实际上就是
	一个容器)。

		实现上，是先创建一个 gcr.io/google_containers/pause 容器，创建相关命名空间，然后创建pod中的其他应用容器，并共享pause
	容器的命名空间。

		组成容器组的若干容器往往是存在共同的应用目的，彼此关联十分紧密。

		和其他资源类似，容器组是一个REST对象，用户可以通过yaml或者json模板文件来定义。

		可以说，容器组既保持了容器轻量解耦的特性，又提供了操作的便利性，在实践中提供了比单个容器更为灵活和更有意义的抽象。

		容器组生命周期包括5种状态值：
			1.待定(Pending)
			2.运行(Running)
			3.成功(Succeeded)
			4.失败(Failed)
			5.未知(Unknow)

	27.3.2　服务 
		服务的提出，主要是解决pod地址可变的问题。由于pod随时可能发生故障，并可能在其他节点上被重启，它的地址是不能保持固定的。因此，
	用一个服务来代表提供某一类功能(可以通过标签来筛选)的一些pod，并分配不随pod位置变化而改变的虚拟访问地址(Cluster IP)。这也服务
	微服务的理念。

		服务可以分为下面几种类型：
			1.ClusterIP
				提供一个集群内部的地址，该地址只能在集群内解析和访问。ClusterIP是默认的服务类型；
			2.NodePort
				在每个集群节点上映射服务到一个静态的本地端口。从集群外部可以直接访问，并自动路由到内部自动创建的ClusterIP；
			3.LoadBalancer
				使用外部的路由服务，自动路由访问到自动创建的NodePort和ClusterIP；
			4.ExternalName
				将服务映射到externalName域指定的地址，需要1.7版本以上kube-dns的支持。

	27.3.3　存储卷 
		存储卷(Volume)即容器挂载的数据卷，跟Pod有一致的生命周期，pod生存过程(包括重启)中，数据卷跟着存在；pod退出，则数据卷跟着
	退出。

27.4　控制器抽象对象 
		控制器抽象对象是基于对所操作对象的进一步抽象，附加了各种资源的管理功能，目前主要包括副本集、部署、状态集、Daemon集、任务等。

		1.副本集和部署
		2.状态集
		3.Daemon集
		4.任务
		5.横向Pod扩展器

27.5　其他抽象对象 
	1.标签
	2.注解
	3.选择器
	4.秘密数据
	5.UID和名字
	6.命名空间
	7.污点和容忍

27.6　快速体验 

27.7　重要组件 
		Node上至少包括：
			1.容器引擎
				本地的容器依赖，目前支持docker和rkt;
			2.kubelet
				节点上最主要的工作代理，汇报节点状态并实现容器组的生命周期管理；
			3.kube-proxy
				代理对抽象的应用地址的访问，负责配置正确的服务发现和负载均衡转发规则(通常利用iptables规则)；
			4.辅助组件
				可选，supervisord用来保持kubelet和docker进程运行，fluentd用来转发日志等。

		Node节点有几个重要的信息：地址信息(Address)、状态(Condition)、容量信息(Capacity)、节点信息(Info)。
			1.地址信息包括：
				a)主机名(HostName)
					节点所在的系统的主机别名，基本不会用到；
				b)外部地址(ExternalIP)
					集群外部客户端可以通过该地址访问到节点；
				c)内部地址(InternalIP)
					集群内可访问的地址，外部往往无法通过该地址访问节点。

			状态信息包括磁盘不足(OutOfDisk)、就绪(Ready)、空余内存过低(MemoryPressure)、空余磁盘过低(DiskPressure)等。
		容量信息包括常见的操作系统资源，如cpu、内存、最多存放的pod个数等。节点信息包括操作系统内核信息、k8s版本信息、docker引擎
		版本信息等，会被kubelet定期汇报。

	27.7.1　Etcd 
	27.7.2　kube-apiserver 
	27.7.3　kube-scheduler 
	27.7.4　kube-controller-manager 
	27.7.5　kubelet 
	27.7.6　kube-proxy 

27.8　使用kubectl 
	27.8.1　获取kubectl 
	27.8.2　命令格式 
	27.8.3　全局参数 
	27.8.4　通用子命令 

27.9　网络设计 
	1.场景分析，对k8s来说，典型的要考虑如下4种通信场景：
		1.Pod内(容器之间)
			因为容器共享了网络命名空间，可以通过lo直接通信，无需额外支持；
		2.Pod之间
			又区分同一个节点上和不同节点上，前者通过本地网桥通信即可，后者需要在各种绑定的网桥之间打通；
		3.Pod和服务之间
			因为服务是虚拟的ClusterIP，因此，需要在节点上配置代理机制(例如iptables)来映射到后端的pod；
		4.外部访问服务
			要从外面访问服务，必须经过负载均衡器，通过外部可用的地址映射到内部服务上。

	2.直接路由
		所有pod直接暴露在物理网络上，大家彼此的地址可见，不能有地址冲突，不同子网之间通过路由机制进行三层转发。此时，各个Node上会
	创建chr0网桥，并且需要开启本地转发支持。

		另外，配置docker服务的默认网桥，并且取消docker对iptables的自动修改。

		为了让Pod可以通过Node地址来访问外网，可以配置SNAT。

	3.Overlay网络