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Kubernetes 是什么？
- 名称 Kubernetes 源于希腊语，意为 “舵手” 或 “飞行员”。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes
项目。Kubernetes 建立在 Google 在大规模运行生产工作负载方面拥有十几年的经验的基础上，结合了社区中最好的想法和实践。 - Kubernetes
是一个可移植的，可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，方便了声明式配置和自动化。它拥有一个庞大且快速增长的生态系统。
Kubernetes 的服务，支持和工具广泛可用。
为什么需要 Kubernetes，它能做什么?
Kubernetes 为你提供：
服务发现和负载均衡
Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器，如果进入容器的流量很大，
Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。
存储编排
Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。
自动部署和回滚
你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态，它可以以受控的速率将实际状态 更改为期
望状态。例如，你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器， 删除现有容器并将它们的
所有资源用于新容器。
自动完成装箱计算
Kubernetes 允许你指定每个容器所需 CPU 和内存（RAM）。 当容器指定了资源请求时，
Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。
自我修复
Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的 运行状况检查的容器，并
且在准备好服务之前不将其通告给客户端。
密钥与配置管理
Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。 你可以在不重建
容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露密钥。
Kubernetes 作用
- 容器因为具有许多优势而变得很流行，容器是打包和运行应用程序非常好的方式，在生产环境中会面临一个问题：
- 在日常工作中，管理运行的应用程序，并确保不会停机，例如，如果一个容器发送故障，则需要启动另一个容器。如果给系统处理，效率会较低
Kubernetes 其他特性
- Kubernetes 不是传统的、包罗万象的 PaaS（平台即服务）系统，由于 Kubernetes
在容器级别而不是在硬件级别运行，因此它提供了 PaaS 产品共有的一些普遍适用的功能，例如部署、扩展、负载均衡、日志记录和监视 - 但是，Kubernetes 不是单一的，默认解决方案是可选和可插拔的。Kubernetes
提供了构建开发人员平台的基础，但是在重要的地方保留了用户的选择和灵活性
Kubernetes 发展
传统部署时代
早期，组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会导致资源分配问题。
虚拟化部署时代
作为解决方案，引入了虚拟化功能，它允许您在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化功能允许应用程序在 VM 之间隔离，并提供安全级别，因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序自由地访问。
容器部署时代
容器类似于 VM，但是它们具有轻量级的隔离属性，可以在应用程序之间共享操作系统（OS）。因此，容器被认为是轻量级的。容器与 VM 类似，具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和 OS 分发进行移植
Kubernetes集群架构与组件
Kubernetes 各组件详解
master节点主要由apiserver、controller-manager和scheduler三个组件，以及一个用于集群状态存储的etcd存储服务组成，而每个node节点则主要包含kubelet、kube-proxy及容器引擎等组件。此外，完整的集群服务还依赖于一些附加组件，如kubedns等。
Master区域
提供集群的管理控制中心。Master组件可以在集群中任何节点上运行。但是为了简单起见，通常在一台VM/机器上启动所有Master组件，并且不会在此VM/机器上运行用户容器。
kube-apiserver （核心组件）
API 服务器是 Kubernetes 控制面的组件， 该组件公开了 Kubernetes API。 API 服务器是 Kubernetes
控制面的前端。
Kubernetes API 服务器的主要实现是 kube-apiserver。 kube-apiserver 设计上考虑了水平伸缩，也
就是说，它可通过部署多个实例进行伸缩。 你可以运行 kube-apiserver 的多个实例，并在这些实例之
间平衡流量。
etcd
- 分布式键值存储系统，用于保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息
etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据
库。
您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。
Etcd 具有服务发现系统，这是mysql、Oracle数据库锁没有的，
同时还有以下特点：
简单：安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
安全：支持SSL证书验证
快速：根据官方提供的benchmark数据，单实例支持每秒2K+读操作
可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性
kube-scheduler
控制平面组件，负责监视新创建的、未指定运行节点（node）的 Pods，选择节点让 Pod 在上面运行。
调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性
规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。
根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署，可以再部署再同一个节点上，也可以部署再不同的节点上。
kube-controller-manager
在主节点上运行 控制器 的组件。
从逻辑上讲，每个控制器都是一个单独的进程， 但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行
文件，并在一个进程中运行。
这些控制器包括:
节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知 和响应
副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的
Pod
端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)
服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户
和 API 访问令牌
cloud-controller-manager
云控制器管理器是指嵌入特定云的控制逻辑的 控制平面组件。 云控制器管理器允许您链接聚合到云提
供商的应用编程接口中， 并分离出相互作用的组件与您的集群交互的组件。
cloud-controller-manager 仅运行特定于云平台的控制回路。 如果你在自己的环境中运行
Kubernetes，或者在本地计算机中运行学习环境， 所部署的环境中不需要云控制器管理器。
与 kube-controller-manager 类似， cloud-controller-manager 将若干逻辑上独立的 控制回路组合到
同一个可执行文件中，供你以同一进程的方式运行。 你可以对其执行水平扩容（运行不止一个副本）
以提升性能或者增强容错能力。
下面的控制器都包含对云平台驱动的依赖：
节点控制器（Node Controller）: 用于在节点终止响应后检查云提供商以确定节点是否已被删除
路由控制器（Route Controller）: 用于在底层云基础架构中设置路由
服务控制器（Service Controller）: 用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器
Node 组件
- 节点组件在每个节点上运行，维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。
kubelet
kubelet 是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器
一个在集群中每个节点（node）上运行的代理。 它保证容器（containers）都 运行在 Pod 中。
kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs，确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状
态且健康。 kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器
kube-proxy
在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作。
kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理， 实现 Kubernetes 服务（Service） 概念的一部
分。
kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络
通信。
如果操作系统提供了数据包过滤层并可用的话，kube-proxy 会通过它来实现网络规则。否则， kubeproxy 仅转发流量本身。
docker或rocket
- 容器引擎，运行容器
Add-ons 附加组件
kube-dns：负责为整个集群提供DNS服务；
Ingress Controller：为服务提供外网入口；
Heapster：提供资源监控；
Dashboard：提供GUI；
Federation：提供跨可用区的集群；
Fluentd-elasticsearch：提供集群日志采集、存储与查询
Kubernetes 核心概念
Pod
最小部署单元
一组容器的集合
一个Pod中的容器共享网络命名空间（可以理解在同一个局域网）
Pod 是短暂的（有生命周期）
Controllers
ReplicaSet：确保预期的Pod副本数量(参数，可进行设置)
Deployment：无状态应用（例如：web、nignx、apache、tomcat）
StatefulSet：有状态应用部署
有状态：该应用独一无二，无法重新创建进行完美替代，例如mysql、Oracle数据库
DaemonSet：确保所有的Node运行同一个Pod（把所有的Node设置为同一个命名空间）
Job：一次性任务（类比linux：at）
Cronjob：定时任务（类比linux：crontab）
更高层次对象，部署和管理Pod
Service
防止Pod失联
定义一组Pod访问的策略（主要作用）
确保每个Pod之间的独立性（安全）
Label
- 标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选
Namespaces
- 命名空间，将对象逻辑上隔离
Annotations
- 注释