kubernetes是google开源的容器集群管理系统，提供应用部署、维护、扩展机制等功能，利用kubernetes能方便管理跨集群运行容器化的应用，简称：k8s（k与s之间有8个字母）
Pod：若干相关容器的组合，Pod包含的容器运行在同一host上，这些容器使用相同的网络命令空间、IP地址和端口，相互之间能通过localhost来发现和通信。另外，这些容器还可共享一块存储卷空间。在k8s中创建，调度和管理的最小单位就是Pod，而非容器，Pod通过提供更高层次的抽象，提供了更加灵活的部署和管理模式；
-
- k8s的基本操作单元，一个Pod由一个或多个容器组成，通常pod里的容器运行的相同的应用；
- 同一pod包含的容器运行在同一host上，作为统一管理单元：
同一pod 共享着相同的volumes， network命名空间， ip和port空间，这是通过Mapped Container做到的；
-
- pid ns：处于同一pod中的应用可以看到彼此的进程
- network ns：处于同一pod中的应用可以访问一样的ip和port空间
- ipc ns：处于同一pod的应用可以用systemV ipc 或者posix消息队列进行通信
- UTC ns：处于同一pod应用共用一个主机名
-
ReplicationController （RC）
- RC是用来管理Pod的，每个RC由一个或多个Pod组成；在RC被创建之后，系统将会保持RC中的可用Pod的个数与创建RC时定义的Pod个数一致，如果Pod个数小于定义的个数，RC会启动新的Pod，反之则会杀死多余的Pod。
- RC通过定义的Pod模板被创建，创建后对象叫做Pods（也可以理解为RC），可以在线修改Pods的属性，以实现动态缩减、扩展Pods的规模
- RC通过label关联对应的Pods，通过修改Pods的label可以删除对应的Pods在需要对Pods中的容器进行更新时，RC采用一个一个替换原则来更新整个Pods中的Pod；
-
reschudeling: 维护pod副本，“多退少补”；即使是某些minion宕机
- scaling：通过修改rc的副本数来水平扩展或者缩小运行的pods
- Rolling updates:一个一个地替换pods来rolling updates服务；
- multiple release tracks：如果需要在系统中运行multiple release 服务，replication controller使用labels来区分multiple release tracks；
Label
-
- Label是用于区分Pod、Service、RC的key/value键值对
- Pod、Service、RC可以有多个label，但是每个label的key只能对应一个value
- 整个系统都是通过Label进行关联，得到真正需要操作的目标
Service
Service也是k8s的最小操作单元，是真实应用服务的抽象
Service通常用来将浮动的资源与后端真实提供服务的容器进行关联
Service对外表现为一个单一的访问接口，外部不需要了解后端的规模与机制
Service是定义在集群中一组运行Pod集合的抽象资源，它提供了所有相同的功能。当一个Service资源被创建后，将会分配一个唯一的IP（也叫做集群IP），这个IP地址将存在于Service的整个生命资源，Service一旦被创建，整个IP无法进行修改。
Pod可以通过Service进行通信，并且所有的通信将会通过Service自动负载均很到所有的Pod中的容器。
三、kubernetes组成
k8s主要包括：
kubectl 客户端命令行工具：
将接收的命令，发送给kube-apiserver，作为对整个平台操作的入口。
kube-apiserver REST API服务：
作为整个系统的控制入口，以REST API的形式公开，可以横向扩展在高可用的架构中。
kube-controller-manager 多个控制器的合体，用来执行整个系统中的后台任务，多个控制进程的合体：
-
- Node Controller 负责整个系统中node up 或down的状态的响应和通知
- Replication Controller 负责维持Pods中的正常运行的Pod的个数
- Endpoints Controller 负责维持Pods和Service的关联关系
- Service Account & Token Controllers负责为新的命名空间创建默认的账号和API访问的Token
kube-scheduler 任务调度、命令下发
负责监视新创建的Pods任务，下发至未分配的节点运行该任务
kube-proxy 网络代理转发：
kube-proxy运行在每个节点上，负责整个网络规则的连接与转发，使k8s中的service更加抽象化
kubelet 容器的管理
kubelet运行在每个节点上，作为整个系统的agent，监视着分配到该节点的Pods任务，负责挂载Pods所依赖的卷组，下载Pods的秘钥，运行Pods中的容器（通常是docker），周期获取所有容器的状态，通过导出Pod和节点的状态反馈给REST系统；
etcd 信息存储
flannel IP地址的分配
四、k8s架构图
安装：
我们通过kubeadm工具安装，安装些基本组件 如 kubeadm kubectl kubelet，其他通过kubeadm配置启动，具体在kubeadm init的时候都会打印出来，可以看到。
单独安装docker，并且k8s对docker兼容的版本有限制，并不支持最近的docker版本。k8s会支持不仅一种容器，不仅是docker。
组件作用：
kubeadm 用来master初始化集群 node加入集群
kubectl 脚本命令包 用来对集群操作的，授权之后就可以对集群操作了。可以用root 非root用户操作。可以在master机器（默认）上授权操作。猜测也可以在node机器，集群外机器（接口机）上授权操作。
kubelet 每台节点都要安装，集成了cAdvisor，收集本机信息，node与master通信。
kubeadm在初始化集群时还会通过docker启动一些服务，master独有etcd，apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，kube-dns。每台机器上都会启动kube-proxy。如果使用了flannel网络的话，还有kube-flannel。其他网络应该是对应其他网络服务容器。
master是可以HA的。
etcd用于存储k8s信息
apiserver 是api中心，https restful api和kubectl命令应该都访问这里
kube-controller-manager
kube-scheduler
kube-dns
kube-proxy kube-flannel 用于实现虚拟网络。容器分配ip是在kube-flannel上。其他服务端口转发，服务ip应该都是靠这些服务来支持的。
nvidia-device-plugin，是容器中使用gpu使用的。看起来只起在node节点上，可能master需要再找一台机器，不要浪费gpu资源。
监控：
cAdvisor+Heapster+InfluxDB+Grafana
cAdvisor是自带监控，集成进了 kubelet，采集每台机器的信息
Heapster是容器集群监控和性能分析工具。
InfluxDB作为后端存储
Grafana作为前端界面展示。
dashboard 可选组件，k8s配套界面，可以查看很多集群，节点，容器信息，进行操作等等。可能通过restful api访问apiserver实现的。需要授权才能访问。
dashboard没有默认没有机器状态的信息，支持通过安装Heapster来显示监控信息。
以上都可以通过容器启动
pod我们可以自己分类:
(1)自主式pod:自我管理的，创建以后，任然是提交给API Server,由API Server接收后借助Scheduler将其调度到指定的node节点，然后由node启动此节点，如果有pod中容器出现问题了，需要重启容器，那是由Keepalived来完成，但是如果节点故障了,pod也就消失了，所以，它有这样的坏处，没办法实现全局的调度，所以建议使用第二种pod
(2)控制器管理的pod，正是控制器这种机制的使用，使得在K8S上的集群设计中，pod完全就可以叫做有生命周期的对象，而后由调度器调度到集群中的某节点，运行以后，它的任务终止也就随着被删除掉，但是有一些任务，大家知道传统上有nginx、tomcat，它们是做为守护进程运行的，那么这种运行为pod容器的话，我们要确保它是时刻运行的，一旦出现故障我们要第一时间发现，要么是重建取代它，要么是重启，那么pod控制器就可以观测并实现
权限管理：
1.6新增RBAC授权。简单来说就是权限--角色--用户的管理关系。
初始化时就创建了不少规则，所以可以集群操作。其他更多的个性化的权限就要自定义权限来管理了。通过创建角色，权限绑定关系等等来实现。权限可以通过token来授权，也可以通过账号密码来授权。
https://www.cnblogs.com/hanhuibk/p/9645962.html
http://blog.itpub.net/28916011/viewspace-2213536
k8s的部署有多种方式，但我们采用kubeadm工具部署。
kubeadm快速搭建k8s集群
https://www.cnblogs.com/omgasw/p/10531131.html
http://blog.itpub.net/28916011/viewspace-2213536
我们为了方便，不使用上面安装包的来安装k8s，这里只是让大家了解一下。我们此次安装使用kubeadm方式安装。
2、准备好yum源(master和nodes都需要)
a) docker源
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1
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wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
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b）k8s源
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3
4
5
6
7
|
[root@k
8
s-master yum.repos.d]# cat k
8
s.repo
[k
8
s]
name=k
8
s repo
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el
7
-x
86
_
64
/
gpgcheck=
1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
enabled=
1
|
|
1
|
[root@k
8
s-master yum.repos.d]# yum repolist
|
|
1
2
|
[root@k
8
s-master yum.repos.d]# wget https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
[root@k
8
s-master yum.repos.d]# rpm --import yum-key.gpg
|
|
1
2
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[root@k
8
s-master yum.repos.d]# wget https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
[root@k
8
s-master yum.repos.d]# rpm --import rpm-package-key.gpg
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3、首先安装kublete、kubeadm、docker（在master上执行）
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1
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yum -y install docker-ce kubelet kubeadm kubectl (master上执行)
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5
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[root@k
8
s-master yum.repos.d]# rpm -ql kubelet
/etc/kubernetes/manifests #清单目录
/etc/sysconfig/kubelet #配置文件
/etc/systemd/system/kubelet.service
/usr/bin/kubelet #主程序
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4、安装代理（为了翻墙）
由于中国某种不可描述的原因，需要更改docker 默认拉取镜像的源
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3
4
5
6
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root@k
8
s-master yum.repos.d]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
[Service]
#表示访问https服务时，通过下面的代理来访问，本次这么做的目的是为了能访问外国的docer镜像，要不会被墙，用完了再注释掉，从而继续使用国内
的镜像
Environment=
"HTTPS_PROXY=http://www.ik8s.io:10080"
Environment=
"NO_PROXY=127.0.0.0/8,172.16.0.0/16"
|
|
1
2
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[root@k
8
s-master yum.repos.d]# systemctl daemon-reload
[root@k
8
s-master yum.repos.d]# systemctl start docker
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1
2
3
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[root@k
8
s-master yum.repos.d]# docker info #能看到如下两个
HTTPS Proxy: http://www.ik
8
s.io:
10080
No Proxy:
127.0
.
0.0
/
8
,
172.16
.
0.0
/
16
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1
|
[chenzx@sa ~]$ telnet www.ik
8
s.io
10080
#要确保这个端口是通的
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5、运行kubeadm int初始化集群（在master上）
该过程会做先决条件预检、生成证书、私钥、生成配置文件、生成静态pod的清单文件并完成部署（addons）
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1
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[root@k
8
s-master yum.repos.d]# systemctl enable kubelet #首先只能设置为开机自启动，但先不要不要手工启动该服务（即使现在启动也启动不起来），等初始化完成了再启动。
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1
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[root@k
8
s-master chenzx]# systemctl enable docker
|
[root@k8s-master chenzx]# kubeadm init --help
--apiserver-advertise-address：表示apiserver对外的地址是什么，默认是0.0.0.0
--apiserver-bind-port：表示apiserver的端口是什么，默认是6443
--cert-dir：加载证书的目录，默认在/etc/kubernetes/pki
--config：配置文件
--ignore-preflight-errors：在预检中如果有错误可以忽略掉，比如忽略 IsPrivilegedUser,Swap.等
--kubernetes-version：指定要初始化k8s的版本信息是什么
--pod-network-cidr ：指定pod使用哪个网段，默认使用10.244.0.0/16
--service-cidr：指定service组件使用哪个网段，默认10.96.0.0/12
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1
2
3
|
[root@k
8
s-master chenzx]# cat /etc/sysconfig/kubelet
#指定额外的初始化信息，下面表示禁用操作系统的swap功能
KUBELET_EXTRA_ARGS=
"--fail-swap-on=false"
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28
29
30
31
32
33
34
|
[root@k
8
s-master chenzx]# kubeadm init --kubernetes-version=v
1.11
.
1
--pod-network-cidr=
10.244
.
0.0
/
16
--service-cidr=
10.96
.
0.0
/
12
--ignore-preflight-errors=Swap
[preflight/images] Pulling images required for setting up a Kubernetes cluster ##表示开始拉取镜像
[preflight/images] This might take a minute or two, depending on the speed of your internet connection
[preflight/images] You can also perform this action in beforehand using
'kubeadm config images pull'
##如果你感觉网速慢，可以运行kubeadm config images pull命令把镜像拖到本地
[certificates] Generated apiserver-kubelet-client certificate and key. ##可以看到生成一堆证书
[certificates] Generated sa key and public key.
[certificates] Generated front-proxy-ca certificate and key.
[certificates] Generated front-proxy-client certificate and key.
[certificates] Generated etcd/ca certificate and key.
[controlplane] wrote Static Pod manifest for component kube-apiserver to
"/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml"
##yml控制给pod分多少cpu和内存
[controlplane] wrote Static Pod manifest for component kube-controller-manager to "/etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.
###markmaster帮我们把此节点标记为主节点
[markmaster] Marking the node k
8
s-master as master by adding the label
"node-role.kubernetes.io/master=''"
[markmaster] Marking the node k
8
s-master as master by adding the taints [node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule]
##bootstraptoken是引导令牌，让其他nodes加入集群时用的
[bootstraptoken] using token: as
5
gwu.ktojf
6
cueg
0
doexi
[bootstraptoken] configured RBAC rules to allow Node Bootstrap tokens to post CSRs in order for nodes to get long term certificate credentials
##从k
8
s
1.11
版开始，DNS正式被CoreDNS取代，它支持很多新的功能，比如资源的动态配置等
[addons] Applied essential addon: CoreDNS
##kube-proxy托管在K
8
S之上，负责生产service的iptables和ipvs规则，从k
8
s
1.11
开始默认支持ipvs
[addons] Applied essential addon: kube-proxy
##看到初始化成功了
Your Kubernetes master has initialized successfully!
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
##还需要手工运行一下命令
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
##其他机器装好包后，可以执行下面的命令来把nodes节点加入集群，把下面的命令记得自己保存起来，要不将来找不着就加不进去了
##其实这么设计的目的就是不是谁都能加入集群的，需要拿着下面的令牌来加入
You can now join any number of machines by running the following on each node
as root:
kubeadm join
172.16
.
1.100:
6443
--token as
5
gwu.ktojf
6
cueg
0
doexi --discovery-token-ca-cert-hash sha
256:
399
a
7
de
763
b
95
e
52084
d
7
bd
4
cad
71
dc
8
fa
1
bf
6
dd
453
b
02743
d
445
eee
59252
cc
5
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
[root@k
8
s-master chenzx]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
k
8
s.gcr.io/kube-proxy-amd
64
v
1.11
.
1
d
5
c
25579
d
0
ff
7
weeks ago
97.8
MB
k
8
s.gcr.io/kube-apiserver-amd
64
v
1.11
.
1
816332
bd
9
d
11
7
weeks ago
187
MB
k
8
s.gcr.io/kube-controller-manager-amd
64
v
1.11
.
1
52096
ee
87
d
0
e
7
weeks ago
155
MB
k
8
s.gcr.io/kube-scheduler-amd
64
v
1.11
.
1
272
b
3
a
60
cd
68
7
weeks ago
56.8
MB
k
8
s.gcr.io/coredns
1.1
.
3
b
3
b
94275
d
97
c
3
months ago
45.6
MB
k
8
s.gcr.io/etcd-amd
64
3.2
.
18
b
8
df
3
b
177
be
2
4
months ago
219
MB
k
8
s.gcr.io/pause
3.1
da
86
e
6
ba
6
ca
1
8
months ago
742
kB
|
说明：pause可以做一个容器，这个容器不用启动，pause可以使其他容器复制基础的网络和存储构件。
如果安装出错了，可以执行kubeadm reset命令进行重置，再重新执行kubeadm init...命令
注意：上面初始化中输出的kubeadm join 172.16.1.100:6443 --token.....这句话，一定要粘贴到记事本保存好，因为以后要使用这个命令把node加入集群，并且该命令无法复现，切记切记！！！
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1
2
|
[root@k
8
s-master chenzx]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@k
8
s-master chenzx]# cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
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6、在nodes节点上安装k8s包（所有nodes节点上执行）
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1
|
yum -y install docker-ce kubelet kubeadm (node上执行，nodes上可以不安装kubectl)
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7、查看状态信息（在master上）
查看组件信息：
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1
2
3
4
5
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[root@k
8
s-master chenzx]# kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
scheduler Healthy ok
controller-manager Healthy ok
etcd
-0
Healthy {
"health"
:
"true"
}
|
查看节点信息：
|
1
2
3
|
[root@k
8
s-master chenzx]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k
8
s-master NotReady master
51
m v
1.11
.
2
|
说明，：状态为NotReady，是因为还缺flannel组件，没有这个组件是没法设置网络的。
8、安装flannel网络组件（master上执行）
下载地址：https://github.com/coreos/flannel
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1
2
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安装flannel:
[root@k
8
s-master chenzx]# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
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查看当前master节点上kube-system名称空间里运行的所有pod状态：
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2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
[root@k
8
s-master chenzx]# kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns
-78
fcdf
6894
-6
j
6
nt
0
/
1
Running
0
2
h
coredns
-78
fcdf
6894
-pnmjj
0
/
1
Running
0
2
h
etcd-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
1
h
kube-apiserver-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
1
h
kube-controller-manager-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
1
h
kube-flannel-ds-amd
64
-txxw
2
1
/
1
Running
0
1
h
kube-proxy-frkp
9
1
/
1
Running
0
2
h
kube-scheduler-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
1
h
|
另外，以上所有pod必须保证都是running状态的，如果哪个不是，可以通过类似如下命令查看为什么：
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1
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kubectl dscrible pods coredns-78fcdf6894-6j6nt -n kube-
system
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1
2
3
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查看flannel镜像：
[root@k
8
s-master chenzx]# docker images quay.io/coreos/flannel
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
quay.io/coreos/flannel v
0.10
.
0
-amd
64
f
0
fad
859
c
909
7
months ago
44.6
MB
|
|
1
2
3
4
|
查看nodes节点信息，看到status这回变成ready了
[root@k
8
s-master chenzx]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k
8
s-master Ready master
1
h v
1.11
.
2
|
查看当前节点名称空间：
|
1
2
3
4
5
|
[root@k
8
s-master chenzx]# kubectl get ns
NAME STATUS AGE
default
Active
3
h
kube-public Active
3
h
kube-system Active
3
h
|
9、执行kubeadm join（在node1和node2上执行，表示加入集群中来）
该过程也会先检查先决条件是否满足需求，然后基于域共享的令牌认证方式完成master节点的认证，并完成本地的pod的资源安装，包含以addons方法部署的kubbe-proxy、DNS。
1）在node1和node2上修改配置文件并启动服务：
[root@k8s-master chenzx]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
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1
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3
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[Service]
Environment=
"HTTPS_PROXY=http://www.ik8s.io:10080"
Environment=
"NO_PROXY=127.0.0.0/8,172.16.0.0/16"
|
[root@k8s-master chenzx]# vim /etc/sysconfig/kubelet
|
1
2
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#指定额外的初始化信息
KUBELET_EXTRA_ARGS=
"--fail-swap-on=false"
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1
2
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4
|
[root@k
8
s-node
1
chenzx]# systemctl daemon-reload
[root@k
8
s-node
1
chenzx]# systemctl start docker
[root@k
8
s-node
1
chenzx]# systemctl enable docker
[root@k
8
s-node
1
chenzx]# systemctl enable kubelet
|
[root@k8s-node1 chenzx]# docker info
|
1
2
|
HTTPS Proxy: http://www.ik
8
s.io:
10080
No Proxy:
127.0
.
0.0
/
8
,
172.16
.
0.0
/
16
|
[root@k8s-node1 chenzx]# kubeadm join 172.16.1.100:6443 --token as5gwu.ktojf6cueg0doexi --discovery-token-ca-cert-hash sha256:399a7de763b95e52084d7bd4cad71dc8fa1bf6dd453b02743d445eee59252cc5 --ignore-preflight-errors=Swap （注意：这个命令是在kubeadm init初始化中得到的）
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1
2
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4
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6
7
|
[tlsbootstrap] Waiting
for
the kubelet to perform the TLS Bootstrap...
[patchnode] Uploading the CRI Socket information
"/var/run/dockershim.sock"
to the Node API object
"k8s-node1"
as an annotation
This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to master and a response
was received.
* The Kubelet was informed of the
new
secure connection details.
Run
'kubectl get nodes'
on the master to see
this
node join the cluster.
|
[root@k8s-node1 chenzx]# docker images
|
1
2
3
4
|
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
k
8
s.gcr.io/kube-proxy-amd
64
v
1.11
.
1
d
5
c
25579
d
0
ff
7
weeks ago
97.8
MB
quay.io/coreos/flannel v
0.10
.
0
-amd
64
f
0
fad
859
c
909
7
months ago
44.6
MB
k
8
s.gcr.io/pause
3.1
da
86
e
6
ba
6
ca
1
8
months ago
742
kB
|
[root@k8s-master chenzx]# kubectl get nodes （master上看）
|
1
2
3
|
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k
8
s-master Ready master
4
h v
1.11
.
2
k
8
s-node
1
Ready <
none
>
55
m v
1.11
.
2
|
[root@k8s-master chenzx]# kubectl get pods -n kube-system -o wide （master上看）
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
|
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
coredns
-78
fcdf
6894
-6
j
6
nt
0
/
1
Running
0
4
h <
none
> k
8
s-master
coredns
-78
fcdf
6894
-pnmjj
0
/
1
Running
0
4
h <
none
> k
8
s-master
etcd-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
3
h
172.16
.
1.100
k
8
s-master
kube-apiserver-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
3
h
172.16
.
1.100
k
8
s-master
kube-controller-manager-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
3
h
172.16
.
1.100
k
8
s-master
kube-flannel-ds-amd
64
-87
tqv
1
/
1
Running
0
57
m
172.16
.
1.101
k
8
s-node
1
kube-flannel-ds-amd
64
-txxw
2
1
/
1
Running
0
3
h
172.16
.
1.100
k
8
s-master
kube-proxy
-2
rf
4
m
1
/
1
Running
0
57
m
172.16
.
1.101
k
8
s-node
1
kube-proxy-frkp
9
1
/
1
Running
0
4
h
172.16
.
1.100
k
8
s-master
kube-scheduler-k
8
s-master
1
/
1
Running
0
3
h
172.16
.
1.100
k
8
s-master
|
以上命令在node2上也执行一遍。
此时已经完成k8s的安装。