Kubernetes 简介

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。

node

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。

components

下面,以部署一个 nginx 服务来说明 kubernetes 系统各个组件调用关系:

  1. 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。
  2. 一个 nginx 服务的安装请求会首先被发送到 master 节点的 ApiServer 组件
  3. 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
  4. ApiServer 调用 ControllerManager 去调度 node 节点来安装 nginx 服务
  5. 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。
  6. 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。

concept