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Linux学习 day13之k8s基础简介

2023-11-07

k8s基础简介

一、Kubernetes 概述-开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用

特点

  • 可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
  • 可扩展: 模块化，插件化，可挂载，可组合
  • 自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展

Kubernetes 组件

Master 组件—提供集群管理控制中心

Master组件可以在集群中任何节点上运行，简单起见，通常子一台VM机器启动所有master组件，并且不会在次VM机器上运行用户容器。 参考高可用群集构建 multi-master-VM

kube-apiserver

用于暴露Kubernetes API。

任何的资源请求/调用操作都是通过kube-apiserver提供的接口进行。—参考高可用群集

ETCD

提供的默认存储系统，保存所有集群数据，使用时需要为etcd数据提供备份计划

kube-controller-manager：运行管理控制器

  • 运行管理控制器，他们是集群中处理常规任务的后台线程。逻辑上，每个控制器是一个单独的进程，但为了降低复杂性，他们都被编译为单个二进制文件，并在单个进程中运行，

  • 这些控制器包括
    • 节点（Node）控制器
    • 副本（Replication）控制器：负责维护系统中每个副本中的pod
    • 端点（endpoints）控制器：填充Endpoints对象（即连接Services&Pods）
    • Service Account和Token控制器：位新的Namespace创建默认账户访问API Token
cloud-controller-manager
  • 云控制器管理器负责与底层云提供商的平台交互。云控制器管理器是Kubernets版本1.6中引入的，还是Alpha的功能
  • 云控制器管理器仅运行云提供商特定的（controller loops）控制器循环。可以通过将--cloud-providerflag设置为external启动kube-controller-manager,来禁用控制器循环
  • cloud -controller-manager具体功能：
    • 节点（Node）控制器
    • Service控制器
    • 卷（Volume）控制器
kube-scheduler

监视新创建没有分配到Node的pod，为Pod选择一个Node。

插件 addons

是实现集群Pod和Services功能的Pod由Deployments，ReplicationController等进行管理。Namesace插件对象是在Kude-dydtem Namespace中创建

DNS

  • 虽然不严格要求使用插件，但Kubernetes集群都应该具有集群 DNS。

  • 群集 DNS是一个DNS服务器，能够为Kubernetes services提供DNS记录。

  • 由Kubernetes启动的容器自动将这个DNS服务器包含在他们的DNS searches中。

用户界面

kube-ui提供集群状态基础信息查看

容器资源监测

容器资源监控提供一个UI浏览器监控数据

Cluster-level Logging

负责保存容器日志，搜索/查看日志

节点（Node）组件–提供k8s运行时环境，以及维护Pod

kubelet

kubelet是主要的节点代理，它会监视己分配给节点的Pod，具体功能：

  • 安装Pod所需的volume
  • 下载Pod的Secrets
  • 监视Pod中运行的docker（或experimentally，rkt）容器。
  • 定期执行容器健康检查
kube-proxy

通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实现K8S服务抽象

docker

用来运行容器

RKT(了解即可)

运行容器，作为docker工具的替代方案

supervisord(了解即可)

轻量级的监控系统，用于保障Kubelet和docker运行

fluentd(了解即可)

是一个守护进程，可提供cluster-level logging

核心组件

  • 配置存储中心→etcd服务
  • 主控（master）节点
    • kube-apiserver服务
    • kube-controller-manager服务
    • kube-scheduler服务
  • 运算（node）节点
    • kube-kubelet服务
    • kube-proxy服务
  • CLI客户端
    • kubectl
  • 核心附件
    • CNI网络插件→flannel/calico
    • 服务发现用插件→coredns
    • 服务暴露用插件→traefik
    • GUI管理插件→Dashboard

kubernetes 优势

  • 自动装箱，水平扩展，自我修复
  • 服务发现和负载均衡
  • 自动发布（默认滚动发布模式）和回滚
  • 集中化配置管理和密钥管理
  • 存储编排
  • 任务批处理运行

二、Kubernets 快速入门

四组概念

Pod/Pod控制器

Pod
  • Pod是k8s里能够运行的最小的逻辑单元（原子单元）
  • 1个Pod里面可以运行多个容器，他们共享UTS +NET+IPC名称空间
  • 可以把pod理解为豌豆荚，而同一种Pod内的每个容器都是一颗颗豌豆
  • 一个Pod里运行多个容器，又叫：边车（sidecar）模式
Pod控制器
  • Pod控制器是Pod启动的一种模板，用来保证在k8s里启动的Pod应始终按照人门预期的运行（副本数，生命周期。健康状态检测）
  • k8s内提供了众多的pod控制器，常用的有以下几种：
    • Deployment
    • DaemonSet
    • ResplicaSet
    • StatfulSet
    • Job
    • Cronjob

Name/Namespace

Name
  • 由于k8s内部，使用‘资源’来定义每一种逻辑概念（功能），故每种资源，都应该有自己的名称
  • 资源 有api版本（apiVersion）类别（Kind），元数据（metadata)、定义清单（spec）、状态（staus）等配置信息
  • 名称 通常定义在资源 的元数据信息里
Namespace
  • 随着项目增多、人员增加、集群规模的扩大、要能够隔离k8s内各种‘资源’的方法，这就是名称空间
  • 名称空间可以理解为k8s内部的虚拟集群组
  • 不同名称空间内的资源，名称可以相同，相同名称空间内的同种资源，名称不同
  • 合理的使用k8s的名称空间，使得集群管理员能够更好的对交付到k8s里的服务进行分类管理和浏览
  • k8s里默认存在的名称空间有：default,kube-system,kube-public
  • 查询k8s里特点资源要带上相应的名称空间

Label/Label选择器

Label：标签
  • 标签是k8s特色的管理方式，便于分类管理资源对象
  • 一个标签可以对应多个资源，一个资源也可以有多个标签，它们是多地多的关系
  • 一个资源拥有多个标签，可以实现不同维度的管理
  • 标签的组成：key=value
  • 于标签类似的，还有一种注解（annotations）
Label选择器
  • 给资源打上标签后，可以 使用标签选择器过滤指定的标签
  • 标签选择器目前有两个；基于等值关系（等于，不等于）和基于集合关系（属于，不属于，存在）
  • 许多资源支持内嵌标签选择器字段
    • matchLalels
    • matchExpressions

Servie/Ingress

Service
  • 在K8S的世界里，虽然每个Pod都会被分配一个单独的ip地址，但这个ip地址会随着Pod的销毁而消失
  • Service（服务）就是用来解决这个问题的核心概念
  • 一个Service可以看作一组提供相同服务的Pod的对外访问接口
  • Service作用于那些Pod是通过标签来定义的
Ingress
  • Ingress是K8s集群里工作在OSI网络参考模型下，第七层的应用，对外暴露的接口
  • Service只能进行L4流量调度，表现形式是ip+port
  • Ingress则可以调度不同业务域，不同URL访问路径的业务流量

三、实验部署集群架构详解

  • 部署k8s集群前准备工作
  • 部署主控点服务
  • 完成部署并验证集群
  • 资源需求说明

四、k8s相关概念

主节点 ----Master—大脑

  • API Server: 整个系统的对外接口，供客户端使用和其他的组件调用，相当于 营业厅
  • Scheduler：负责对集群内部的资源进行调度，相当于 调度室 将pod调度到相应的机器上
  • Controller manager：负责管控控制器，相当于 大总管
  • etcd 主要负责存储各个woker节点的状态和其它相关数据，与数据库通信

计算节点—Node/worker —多个 劳动者

  • docker 创建容器
  • kubelet 主要负责监视指派到它所在node上的pod，包括创建，修改，监控，删除等 维护容器的生命周期，负责volume(CVI)和网络（CNI）的管理
  • kube-proxy 主要负责为pod对象提供代理
  • fluentd主要负责日志收集，存储与查询
  • kube-dns(可选)
  • pod

相关概念

Deployment 部署

  • 类似于docker中的镜像image，也就是容器(pods)实例的模板,容器实例时根据deploy创建出来的，在deployment对象中会写明容器的镜像，容器的版本没人气要部署的数量等信息

容器组 pods

  • pods是kubernetes中的最小管理单元，pods和docker中的容器可以理解为包含关系，在pods中可以包含有多个docker容器

  • 我们可以把一个pod比作一个豌豆荚，里面一颗颗的豌豆就是容器，其中会有一颗豌豆是pod派进去的监工:kube-proxy

服务 service

  • sercice是一个对象，这个对象有自己的ip，也就是clusterip,可以理解为就是下层服务的负载均衡

路由 ingress

  • 无论时容器组还是service，外网都是无法直接访问的，ingress就可以通过一个负载ip与kubernetes集群内部进行通信，一般会和service对象进行配合使用

配置项 configmap

  • 简单理解为一个管理配置的对象，可以将项目的配置写入到confgimap中，，项目中的配置使用相应的变量名就可以读取相应的变量值
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Linux

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