最近，我開(kāi)始了Kubernetes之旅，希望更好地了解其內(nèi)部。 我在這些方面做了一個(gè)演講。

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容器

在我們嘗試了解Kubernetes之前，讓我們花一點(diǎn)時(shí)間來(lái)澄清什么是容器以及它們?yōu)槭裁慈绱耸軞g迎。 畢竟，在不知道容器是什么的情況下談?wù)撊萜骶幣牌?Kubernetes)是毫無(wú)意義的。

 

 

Container

"容器"是一個(gè)用來(lái)存放您放入的所有物品的容器。

像應(yīng)用程序代碼，依賴庫(kù)以及它的依賴關(guān)系一直到內(nèi)核。 這里的關(guān)鍵概念是隔離。 將所有內(nèi)容與其余內(nèi)容隔離開(kāi)，以便您更好地控制它們。 容器提供三種隔離類型

• Workspace工作區(qū)隔離(進(jìn)程，網(wǎng)絡(luò))
• 資源隔離(CPU，內(nèi)存)
• 文件系統(tǒng)隔離(文件系統(tǒng))

考慮一下像VM一樣的容器。 它們精簡(jiǎn)，快速(啟動(dòng))且體積小。 而且，所有這些都沒(méi)有分離。 取而代之的是，他們使用linux系統(tǒng)中存在的構(gòu)造(例如cgroups，namespace名稱空間)在其上構(gòu)建了一個(gè)不錯(cuò)的抽象。

現(xiàn)在我們知道什么是容器了，很容易理解為什么它們很受歡迎。 不僅可以發(fā)布應(yīng)用程序二進(jìn)制/代碼，還可以以實(shí)用的方式交付運(yùn)行應(yīng)用程序所需的整個(gè)環(huán)境，因?yàn)榭梢詫⑷萜鳂?gòu)建為非常小的單元。 解決"在我的機(jī)器上工作"問(wèn)題的完美解決方案

什么時(shí)候使用Kubernetes?

容器一切都很好，軟件開(kāi)發(fā)人員的生活現(xiàn)在要好得多。 那么，為什么我們需要另一項(xiàng)技術(shù)，如Kubernetes這樣的容器協(xié)調(diào)器呢?

 

 

進(jìn)入此狀態(tài)時(shí)，需要用到太多容器來(lái)管理

問(wèn)：我的前端容器在哪里，我要在其中運(yùn)行多少個(gè)容器? 使用容器協(xié)調(diào)器

問(wèn)：如何使前端容器與新創(chuàng)建的后端容器對(duì)話?答：對(duì)IP進(jìn)行硬編碼。 或者，使用容器協(xié)調(diào)器

問(wèn)：如何進(jìn)行滾動(dòng)升級(jí)?答：在每個(gè)步驟中手動(dòng)控制。 或者，使用容器協(xié)調(diào)器

為什么我更喜歡Kubernetes

有多個(gè)編排器，例如docker swarm，Mesos和Kubernetes。 我的選擇是Kubernetes(因此是本文)，因?yàn)镵ubernetes是……

 

 

……就像樂(lè)高積木一樣。 它不僅具有大規(guī)模運(yùn)行容器協(xié)調(diào)器所需的組件，而且還具有使用自定義組件交換不同組件的靈活性。 你可以plugin一個(gè)自定義的調(diào)度程序。當(dāng)需要一個(gè)新的資源類型，你可以編寫(xiě)一個(gè)CRD(Custom Resource Definition客戶資源定義)。 此外，社區(qū)非常活躍，并且工具發(fā)展迅速。

Kubernetes體系結(jié)構(gòu)

 

 

每個(gè)Kubernetes集群都有兩種類型的節(jié)點(diǎn)(機(jī)器)。 主節(jié)點(diǎn)(Master)和工作節(jié)點(diǎn)(Worker)。 顧名思義，Master是在運(yùn)行有效負(fù)載(應(yīng)用程序)的地方控制和監(jiān)視群集。

群集可以與單個(gè)主節(jié)點(diǎn)一起使用。 但是最好擁有三個(gè)以實(shí)現(xiàn)高可用性(稱為HA群集)

讓我們仔細(xì)看一下主節(jié)點(diǎn)及其組成

 

 

etcd：數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)有關(guān)kubernetes對(duì)象，其當(dāng)前狀態(tài)，訪問(wèn)信息和其他集群配置信息的所有數(shù)據(jù)

API服務(wù)器：RESTful API服務(wù)器，公開(kāi)端點(diǎn)以操作集群。 主節(jié)點(diǎn)和工作節(jié)點(diǎn)中的幾乎所有組件都與該服務(wù)器通信以執(zhí)行其職責(zé)

調(diào)度程序Scheduler ：負(fù)責(zé)決定哪個(gè)有效負(fù)載需要在哪臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行

控制管理器Control Manager：這是一個(gè)控制循環(huán)，它監(jiān)視群集的狀態(tài)(通過(guò)調(diào)用API服務(wù)器來(lái)獲取此數(shù)據(jù))并采取措施將其置于預(yù)期狀態(tài)

 

 

kubelet：是工作程序節(jié)點(diǎn)的心臟。 它與主節(jié)點(diǎn)API服務(wù)器通信并運(yùn)行為其節(jié)點(diǎn)安排的容器

kube代理 kubeproxy：使用IP表/ IPVS處理Pod的網(wǎng)絡(luò)需求

Pod：運(yùn)行您所有容器的kubernetes的實(shí)體。 如果沒(méi)有Pod的抽象，就無(wú)法在kubernetes中運(yùn)行容器。 Pod定義了對(duì)容器之間的聯(lián)網(wǎng)方式等至關(guān)重要的功能

 

 

Happy pod

一個(gè)Pod可以有多個(gè)容器，并且在這些容器中運(yùn)行的所有服務(wù)器都可以將彼此視為本地主機(jī)。 這使得將應(yīng)用程序的不同方面分離為單獨(dú)的容器，并可以方便的把它們?nèi)孔鳛橐粋€(gè)整體加載。 有不同的Pod模式，例如邊車(Side Car)，代理(Proxy)和大使(ambassador)，可以滿足不同的需求。

Pod聯(lián)網(wǎng)接口提供了一種將其與同一節(jié)點(diǎn)和其他工作程序節(jié)點(diǎn)中的其他Pod聯(lián)網(wǎng)的機(jī)制

 

 

此外，每個(gè)Pod都將分配有自己的IP地址，kube-proxy會(huì)使用該IP地址來(lái)路由流量。 而且此IP地址僅在群集中可見(jiàn)

所有容器也可以看到安裝在Pod容器內(nèi)的卷，有時(shí)這些卷可用于在容器之間進(jìn)行異步通信。 例如，假設(shè)您的應(yīng)用是照片上傳應(yīng)用(例如instagram)，它可以將這些文件保存在一個(gè)卷中，而同一容器中的另一個(gè)容器可以監(jiān)視該卷中的新文件，并開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行處理以創(chuàng)建多種尺寸， 將它們上傳到云存儲(chǔ)

控制器

在kubernetes中，有很多控制器，例如ReplicaSet，Replication Controllers，Deployments，StatefulSet和Service。 這些是以一種或另一種方式控制Pod對(duì)象。 讓我們看看一些重要的控制器。

復(fù)制集 ReplicaSet

 

 

ReplicaSet doing what it is good at. Replicating pods

該控制器的主要職責(zé)是創(chuàng)建給定Pod的副本。 如果Pod因某種原因死亡，則會(huì)通知該控制器，并立即采取行動(dòng)以創(chuàng)建新的Pod

部署 Deployments

 

 

Deployment (with a messy hair) trying to control the ReplicaSet

部署是一個(gè)高階對(duì)象，它使用ReplicaSet來(lái)管理副本。 它通過(guò)放大新的ReplicaSet和縮小(最終刪除)現(xiàn)有的ReplicaSet來(lái)提供滾動(dòng)升級(jí)。

服務(wù) Service

 

 

Service represented as a drone delivering data packets to corresponding pods

服務(wù)是一個(gè)控制器對(duì)象，其主要職責(zé)是在將"數(shù)據(jù)包"分發(fā)到相應(yīng)節(jié)點(diǎn)時(shí)充當(dāng)負(fù)載平衡器。 基本上，它是一種控制器構(gòu)造，用于在工作節(jié)點(diǎn)之間對(duì)相似的Pod(通常由Pod標(biāo)簽標(biāo)識(shí))進(jìn)行分組。

假設(shè)您的"前端"應(yīng)用程序想與"后端"應(yīng)用程序通信，則每個(gè)應(yīng)用程序可能有許多正在運(yùn)行的實(shí)例。 您不必?fù)?dān)心對(duì)每個(gè)后端Pod的IP進(jìn)行硬編碼，而是將數(shù)據(jù)包發(fā)送到后端服務(wù)，然后由后端服務(wù)決定如何進(jìn)行負(fù)載平衡并相應(yīng)地轉(zhuǎn)發(fā)。

PS：請(qǐng)注意，服務(wù)更像是一個(gè)虛擬實(shí)體，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)包路由均由IP表/ IPVS / CNI插件處理。 它只是使它更容易被視為一個(gè)真正的實(shí)體，讓他們脫穎而出，以了解其在kubernetes生態(tài)系統(tǒng)中的作用。

入口 Ingress

 

 

Ingress a floating platform through which all the packets flow into the cluster

入口控制器是與外界聯(lián)系的單點(diǎn)，可以與集群中運(yùn)行的所有服務(wù)進(jìn)行對(duì)話。 這使我們可以輕松地在單個(gè)位置設(shè)置安全策略，監(jiān)控甚至記錄日志

P.S：Kubernetes中還有很多其他控制器對(duì)象，例如DaemonSets，StatefulSets和Jobs。 還有一些諸如Secrets，ConfigMaps之類的對(duì)象，用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序的機(jī)密和配置。 我將在收到下一篇博客文章時(shí)介紹它們。