前言
Kubernetes 是Google開源的容器集群管理系統，基于Docker構建一個容器的調度服務，提供資源調度、均衡容災、服務注冊、動態擴縮容等功能套件，目前最新版本為0.6.2。本文介紹如何基于Centos7.0構建Kubernetes平臺，在正式介紹之前，大家有必要先理解Kubernetes幾個核心概念及其承擔的功能。以下為Kubernetes的架構設計圖：

1. Pods

在Kubernetes系統中，調度的最小顆粒不是單純的容器，而是抽象成一個Pod，Pod是一個可以被創建、銷毀、調度、管理的最小的部署單元。比如一個或一組容器。

2. Replication Controllers

Replication Controller是Kubernetes系統中最有用的功能，實現復制多個Pod副本，往往一個應用需要多個Pod來支撐，并且可以保證其復制的副本數，即使副本所調度分配的主宿機出現異常，通過Replication Controller可以保證在其它主宿機啟用同等數量的Pod。Replication Controller可以通過repcon模板來創建多個Pod副本，同樣也可以直接復制已存在Pod，需要通過Label selector來關聯。

3、Services

Services是Kubernetes最外圍的單元，通過虛擬一個訪問IP及服務端口，可以訪問我們定義好的Pod資源，目前的版本是通過iptables的nat轉發來實現，轉發的目標端口為Kube_proxy生成的隨機端口，目前只提供GOOGLE云上的訪問調度，如GCE。如果與我們自建的平臺進行整合？請關注下篇《kubernetes與HECD架構的整合》文章。

4、Labels

Labels是用于區分Pod、Service、Replication Controller的key/value鍵值對，僅使用在Pod、Service、 Replication Controller之間的關系識別，但對這些單元本身進行操作時得使用name標簽。

5、Proxy

Proxy不但解決了同一主宿機相同服務端口沖突的問題，還提供了Service轉發服務端口對外提供服務的能力，Proxy后端使用了隨機、輪循負載均衡算法。

說說個人一點看法，目前Kubernetes 保持一周一小版本、一個月一大版本的節奏，迭代速度極快，同時也帶來了不同版本操作方法的差異，另外官網文檔更新速度相對滯后及欠缺，給初學者帶來一定挑戰。在上游接入層官方側重點還放在GCE（Google Compute Engine）的對接優化，針對個人私有云還未推出一套可行的接入解決方案。在v0.5版本中才引用service代理轉發的機制，且是通過iptables來實現，在高并發下性能令人擔憂。但作者依然看好Kubernetes未來的發展，至少目前還未看到另外一個成體系、具備良好生態圈的平臺，相信在V1.0時就會具備生產環境的服務支撐能力。

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一、環境部署

1、平臺版本說明

• Centos7.0 OS
• Kubernetes V0.6.2
• etcd version 0.4.6
• Docker version 1.3.2

2、平臺環境說明

3、環境安裝

1）系統初始化工作（所有主機）

系統安裝-選擇[最小化安裝]

CentOS 7.0默認使用的是firewall作為防火墻，這里改為iptables防火墻（熟悉度更高，非必須）。

1.1、關閉firewall：

 2）安裝Etcd（192.168.1.10主機）

啟動服務etcd服務，如有提供第三方管理需求，另需在啟動參數中添加“-cors='*'”參數。

配置etcd服務防火墻，其中4001為服務端口，7001為集群數據交互端口。

3）安裝Kubernetes（涉及所有Master、Minion主機）

通過yum源方式安裝，默認將安裝etcd, docker, and cadvisor相關包。

升級至v0.6.2，覆蓋bin文件即可，方法如下：

校驗安裝結果，出版以下信息說明安裝正常。

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4）Kubernetes配置（僅Master主機）

master運行三個組件,包括apiserver、scheduler、controller-manager，相關配置項也只涉及這三塊。

4.1、【/etc/kubernetes/config】

# Comma seperated list of nodes in the etcd cluster   
KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.1.10:4001"   
   
# logging to stderr means we get it in the systemd journal   
KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true"   
   
# journal message level, 0 is debug   
KUBE_LOG_LEVEL="--v=0"   
   
# Should this cluster be allowed to run privleged docker containers   
KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false"    

4.2、【/etc/kubernetes/apiserver】

# The address on the local server to listen to.   
KUBE_API_ADDRESS="--address=0.0.0.0"   
   
# The port on the local server to listen on.   
KUBE_API_PORT="--port=8080"   
   
# How the replication controller and scheduler find the kube-apiserver   
KUBE_MASTER="--master=192.168.1.200:8080"   
   
# Port minions listen on   
KUBELET_PORT="--kubelet_port=10250"   
   
# Address range to use for services   
KUBE_SERVICE_ADDRESSES="--portal_net=10.254.0.0/16"   
   
# Add you own!   
KUBE_API_ARGS=""   

4.3、【/etc/kubernetes/controller-manager】

# Comma seperated list of minions   
KUBELET_ADDRESSES="--machines= 192.168.1.201,192.168.1.202"   
   
# Add you own!   
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS=""   

4.4、【/etc/kubernetes/scheduler】

# Add your own!   
KUBE_SCHEDULER_ARGS=""   

啟動master側相關服務

5）Kubernetes配置（僅minion主機）

minion運行兩個組件,包括kubelet、proxy，相關配置項也只涉及這兩塊。

Docker啟動腳本更新

# vi /etc/sysconfig/docker

添加：-H tcp://0.0.0.0:2375，最終配置如下，以便以后提供遠程API維護。

OPTIONS=--selinux-enabled -H tcp://0.0.0.0:2375 -H fd://

修改minion防火墻配置，通常master找不到minion主機多半是由于端口沒有連通。

iptables -I INPUT -s 192.168.1.200 -p tcp --dport 10250 -j ACCEPT

修改kubernetes minion端配置，以192.168.1.201主機為例，其它minion主機同理。

5.1、【/etc/kubernetes/config】

# Comma seperated list of nodes in the etcd cluster   
KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd_servers=http://192.168.1.10:4001"   
   
# logging to stderr means we get it in the systemd journal   
KUBE_LOGTOSTDERR="--logtostderr=true"   
   
# journal message level, 0 is debug   
KUBE_LOG_LEVEL="--v=0"   
   
# Should this cluster be allowed to run privleged docker containers   
KUBE_ALLOW_PRIV="--allow_privileged=false"   

5.2、【/etc/kubernetes/kubelet】

###   
# kubernetes kubelet (minion) config   
   
# The address for the info server to serve on (set to 0.0.0.0 or "" for all interfaces)   
KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"   
   
# The port for the info server to serve on   
KUBELET_PORT="--port=10250"   
   
# You may leave this blank to use the actual hostname   
KUBELET_HOSTNAME="--hostname_override=192.168.1.201"   
   
# Add your own!   
KUBELET_ARGS=""   

5.3、【/etc/kubernetes/proxy】

KUBE_PROXY_ARGS=""   

啟動kubernetes服務

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4、校驗安裝(在master主機操作，或可訪問master主機8080端口的client api主機)

1) kubernetes常用命令

或者通過Server api for REST方式（推薦，及時性更高）：

注：在新版kubernetes中，所有的操作命令都整合至kubectl，包括kubecfg、kubectl.sh、kubecfg.sh等

2）創建測試pod單元

# /home/kubermange/pods && cd /home/kubermange/pods

# vi apache-pod.json

{   
  "id": "fedoraapache",   
  "kind": "Pod",   
  "apiVersion": "v1beta1",   
  "desiredState": {   
    "manifest": {   
      "version": "v1beta1",   
      "id": "fedoraapache",   
      "containers": [{   
        "name": "fedoraapache",   
        "image": "fedora/apache",   
        "ports": [{   
          "containerPort": 80,   
          "hostPort": 8080   
        }]   
      }]   
    }   
  },   
  "labels": {   
    "name": "fedoraapache"   
  }   
}   

# kubectl create -f apache-pod.json

 # kubectl get pod

啟動瀏覽器訪問http://192.168.1.202:8080/，對應的服務端口切記在iptables中已添加。效果圖如下：

觀察kubernetes在etcd中的數據存儲結構

觀察單個pods的數據存儲結構，以json的格式存儲。

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二、實戰操作

任務：通過Kubernetes創建一個LNMP架構的服務集群，以及觀察其負載均衡，涉及鏡像“yorko/webserver”已經push至registry.hub.docker.com，大家可以通過“docker pull yorko/webserver”下載。

1、 創建一個replication ，本例直接在replication模板中創建pod并復制，也可獨立創建pod再通過replication來復制。

【replication/lnmp-replication.json】

{   
  "id": "webserverController",   
  "kind": "ReplicationController",   
  "apiVersion": "v1beta1",   
  "labels": {"name": "webserver"},   
  "desiredState": {   
    "replicas": 2,   
    "replicaSelector": {"name": "webserver_pod"},   
    "podTemplate": {   
      "desiredState": {   
         "manifest": {   
           "version": "v1beta1",   
           "id": "webserver",   
           "volumes": [   
             {"name":"httpconf", "source":{"hostDir":{"path":"/etc/httpd/conf"}}},   
             {"name":"httpconfd", "source":{"hostDir":{"path":"/etc/httpd/conf.d"}}},   
             {"name":"httproot", "source":{"hostDir":{"path":"/data"}}}   
            ],   
           "containers": [{   
             "name": "webserver",   
             "image": "yorko/webserver",   
             "command": ["/bin/sh", "-c", "/usr/bin/supervisord -c /etc/supervisord.conf"],   
             "volumeMounts": [   
               {"name":"httpconf", "mountPath":"/etc/httpd/conf"},   
               {"name":"httpconfd", "mountPath":"/etc/httpd/conf.d"},   
               {"name":"httproot", "mountPath":"/data"}   
              ],   
             "cpu": 100,   
             "memory": 50000000,   
             "ports": [{   
               "containerPort": 80,   
             },{   
               "containerPort": 22,   
            }]   
           }]   
         }   
       },   
       "labels": {"name": "webserver_pod"},   
      },   
  }   
}   

執行創建命令

#kubectl create -f lnmp-replication.json

觀察生成的pod副本清單：

[root@SN2014-12-200 replication]# kubectl get pod

2、創建一個service，通過selector指定 "name": "webserver_pod"與pods關聯。

【service/lnmp-service.json】

{   
  "id": "webserver",   
  "kind": "Service",   
  "apiVersion": "v1beta1",   
  "selector": {   
    "name": "webserver_pod",   
  },   
  "protocol": "TCP",   
  "containerPort": 80,   
  "port": 8080   
}   

執行創建命令：

# kubectl create -f lnmp-service.json

登錄minion主機（192.168.1.201），查詢主宿機生成的iptables轉發規則（最后一行）

# iptables -nvL -t nat

訪問測試，http://192.168.1.201:40689/info.php，刷新瀏覽器發現proxy后端的變化，默認為隨機輪循算法。

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三、測試過程

1、pods自動復制、銷毀測試，觀察kubernetes自動保持副本數（6份）

刪除replicationcontrollers中一個副本fedoraapache

[root@SN2014-12-200 pods]# kubectl delete pods fedoraapache

I1219 23:59:39.305730 9516 restclient.go:133] Waiting for completion of operation 142530

fedoraapache

#自動生成出一個副本，保持6份的效果

2、測試不同角色模塊中的hostPort

1）pod中hostPort為空，而replicationcontrollers為指定端 口，則異常；兩側都指定端口，相同或不同時都異常；pod的hostport為指定，另replicationcon為空，則正常；pod的 hostport為空，另replicationcon為空，則正常；結論是在replicationcontrollers場景不能指定 hostport，否則異常，待持續測試。

2）結論：在replicationcontronllers.json 中，"replicaSelector": {"name": "webserver_pod"}要與"labels": {"name": "webserver_pod"}以及service中的"selector": {"name": "webserver_pod"｝保持一致；

請關注下篇《kubernetes與HECD架構的整合》，近期推出。

參考文獻：

https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/blob/master/docs/getting-started-guides/fedora/fedora_manual_config.md

https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/blob/master/DESIGN.md

http://www.infoq.com/cn/articles/Kubernetes-system-architecture-introduction

作者簡介：

[[125070]]

劉天斯，目前就職于騰訊-互動娛樂部(高級工程師)，曾就職于天涯社區，擔任架構師/系統管理員，熱衷開源技術的研究，包括系統架構、運維開發、負載均衡、緩存技術、數據庫、分布式存儲及云計算等領域，擅長大規模集群的運維工作。關注互聯網技術發展動向，努力緊靠技術前沿。充當一名普通的傳播者和分享者。 著有《python自動化運維：技術與實踐》、《Docker技術與實踐》（預計2015年5月出版）。

原文出自：http://blog.liuts.com/post/247/