Kubernetes 的本质是一组服务器集群,它可以在集群的每个节点上运行特定的程序,来对节点中的容器进行管理。它的目的就是实现资源管理的自动化,主要提供了如下的主要功能:
- 自我修复:一旦某一个容器崩溃,能够在 1 秒左右迅速启动新的容器。
- 弹性伸缩:可以根据需要,自动对集群中正在运行的容器数量进行调整。
- 服务发现:服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务。
- 负载均衡:如果一个服务启动了多个容器,能够自动实现请求的负载均衡。
- 版本回退:如果发现新发布的程序版本有问题,可以立即回退到原来的版本。
- 存储编排:可以根据容器自身的需求自动创建存储卷。
Kubernetes 组件
一个 Kubernetes 集群主要是由控制节点(master)、工作节点(node)构成,每个节点上都会安装不同的组件。
master:集群的控制平面,负责集群的决策(管理)
- ApiServer:资源操作的唯一入口,接收用户输入的命令,提供认证、授权、API注册和发现等机制(控制入口)
- Scheduler:负责集群资源调度,按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的 node 节点上
- ControllerManager:负责维护集群的状态,比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
- Etcd:负责存储集群中各种资源对象的信息
简单来说就是,用户操作命令会到达 ApiServer,然后由 Scheduler 计算操作应该发往哪个 node 上进行,计算完毕,由 ControllerManager 与 node 进行最后的交互。
而这个操作的最终结果会存储到 Etcd 里。
node:集群的数据平面,负责为容器提供运行环境(干活)
- Kubelet:负责维护容器的生命周期,即通过控制 docker,来创建、更新、销毁容器
- KubeProxy:负责提供集群内部的服务发现和负载均衡(访问入口)
- Docker:负责节点上容器的各种操作
Kubelet 接收 master 的操作命令,然后控制 Docker 进行具体操作。
容器运行起来之后,由于 KubeProxy 提供集群内部的服务发现和负载均衡。
下面,以部署一个 nginx 服务来说明 kubernetes 系统各个组件调用关系:
- 首先要明确,一旦 kubernetes 环境启动之后,master 和 node 都会将自身的信息存储到 etcd 数据库中。
- 一个 nginx 服务的安装请求会首先被发送到 master 节点的 ApiServer 组件
- ApiServer 组件会调用 Scheduler 组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个 node 节点上。在此时,它会从 etcd 中读取各个 node 节点的信息,然后 按照一定的算法进行选择,并将结果告知 ApiServer
- ApiServer 调用 ControllerManager 去调度 node 节点来安装 nginx 服务
- kubelet 接收到指令后,会通知 docker,然后由 docker 来启动一个 nginx 的 pod。pod 是 kubernetes 的最小操作单元,容器必须跑在 pod 中。
- 至此,一个 nginx 服务就运行了,如果需要访问 nginx,就需要通过 kube-proxy 来对 pod 产生访问的代理。这样,外界用户就可以访问集群中的 nginx 服务了。
Kubernetes 概念
- Master:集群控制节点,每个集群需要至少一个 master 节点负责集群的管控。
- Node:工作负载节点,由 master 分配容器到这些 node 工作节点上,然后 node 节点上的 docker 负责容器的运行。
- Pod:kubernetes 的最小控制单元,容器都是运行在 pod 中的,一个 pod 可以有 1 个或者多个容器。
- Controller:控制器,通过它来实现对 pod 的管理,比如启动 pod、停止 pod、伸缩 pod 的数量等等。
- Service:pod 对外服务的统一入口,下面可以维护着同一类的多个 pod。
- Label:标签,用于对 pod 进行分类,同一类 pod 会拥有相同的标签。
- Namespace:命名空间,用来隔离 pod 的运行环境。