Kubernetes 集群介绍（一）

部署方式变迁

在服务部署上主要经历了三个历程：

传统部署：互联网早期，会将服务直接部署到物理机上

优点：简单，不需要其他技术的参与

缺点：不能灵活定义资源使用边界，很难合理分配计算机资源，服务之间会容易产生影响

虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机

优点：

作为解决方案，引入了虚拟化

虚拟化技术允许你在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机(VM)

虚拟化允许应用程序在 VM 之间隔离，并提供一定程度的安全

一个应用程序的信息 不能被另一应用程序随意访问。

虚拟化技术能够更好地利用物理服务器上的资源

因为可轻松地添加或更新应用程序 ，所以可以实现更好的可伸缩性，降低硬件成本等等。

每个 VM 是一台完整的计算机，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自己的操作系统。

缺点：

虚拟层冗余导致的资源浪费与性能下降

容器化部署：与虚拟化相似，但共享操作系统

优点：

容器类似于 VM，但可以在应用程序之间共享操作系统(OS)。

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 发行版本进行移植。

缺点：

自动收缩扩展

无法大批量控制

容器相关

容器优势：

• 敏捷性：敏捷应用程序的创建和部署：与使用 VM 镜像相比，提高了容器镜像创建的简便性和效率。
• 及时性：持续开发、集成和部署：通过快速简单的回滚(由于镜像不可变性)，支持可靠且频繁的 容器镜像构建和部署。
• 解耦性：关注开发与运维的分离：在构建/发布时创建应用程序容器镜像，而不是在部署时。 从而将应用程序与基础架构分离。
• 可观测性：可观察性不仅可以显示操作系统级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
• 跨平台：跨开发、测试和生产的环境一致性：在便携式计算机上与在云中相同地运行。
• 可移植：跨云和操作系统发行版本的可移植性：可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
• 简易性：以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
• 大分布式：松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分， 并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
• 隔离性：资源隔离：可预测的应用程序性能。
• 高效性：资源利用：高效率和高密度

市场份额

服务编排

K8S 简介

Kubernetes 是一个全新的基于容器技术的分布式架构方案，是谷歌严格保守十几年的 borg 系统的一个开源版本，于 2014 年 9 月发布第一个版本，2015 年 7 月发布第一个正式版本

kubemnetes的本质是一组服务器集群，它开源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

K8S 特点

• 自愈:  一旦某个容器坏掉，能够迅速启动一个新的容器，保证业务的高可用.
• 弹性伸缩: 可以根据业务的压力，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整，当应用压力大时会自动将容器运行的数量调大，当压力降低后，会将扩展的容器删除
• 服务发现: 可以通过服务发现找到依赖的服务
• 负载均衡: 当一个应用启动了多个容器，能够自动实现负载均衡
• 版本回退: 当新发布的程序版本有问题时，可以立即回退到上一个版本
• 故障切换: 当一个节点挂掉后，上面运行的所有容器会被自动迁移至正常的节点
• 存储编排: 可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

K8S 各节点组件

kubernetes 集群主要由控制节点 (master) 和工作节点(node组成)，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 (管理者)

1. 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。
2. 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，一个k8s集群有很多个node节点，master就是通过scheduler进行一系列算法，最终觉决定要在哪个node节点上创建pod。
3. Controler-Manager: 负责维护集群的状态，比如程序部署、故障迁移、自动扩展、滚动更新，当一个node节点挂掉后，容器的迁移都是由Control了Manager来操作的。
4. Etcd: 负责存储集群中各种资源对象的信息，集群中有多少少个node、多少个master、哪个容器运行在哪个node节点等待各种集群信息都是存储在Etcd中

Node: 集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 (工作者)

1. Kubelet: 负责维护容器的生命周期，调用docker来创建、更新、删除容器
2. KubeProxy: 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡，容器运行后肯定是要对外提供访问了，KubeProxy 就是将容器对外暴露，让外界能够访问到
3. Runtime:负责节点上容器的各种操作

kubernetes集群架构图

集群原理:

kubernetes 部署集群后，master 和node都会将自身的信息存储到 etcd 数据库运维要创建一个nginx容器，创建请求首先被发送到 master 节点的 apiserver 组件，apiserver 组件会调用 schedule 组来决定在哪个 node 节点上运行该容器，此时，scheduler组件会读取etcd中各个节点的信息，然后根据一定的算法最终决定在哪个node节点运行容器，并告知 apiserver，apiserver 调用 controller-manager 组件去调度对应的node节点进行部署容器，node 节点上的 kubelet 组件收到部署容器的指令后，会调用docker，最后由docker来启动容器，当容器启动后，会调用 kube-proxy 将容器里面的 nginx 暴露给外界，当用户访问时，也是通过 kube-proxy 进行访问