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Kubernetes(k8s)基础

2023-05-16

pod

Pod是什么
Pod是Kubernetes创建或部署的最小单位。是Kubernetes集群中的一个应用实例，总是部署在同一个节点Node上。Pod中包含了一个或多个容器，还包括了存储、网络等各个容器共享的资源。Pod支持多种容器环境，Docker则是最流行的容器环境。一个Pod封装一个或多个容器（container）、存储资源（volume）、一个独立的网络IP以及管理控制容器运行方式的策略选项。

  • Pod使用主要分为两种方式：
    Pod中运行一个容器。这是Kubernetes最常见的用法，您可以将Pod视为单个封装的容器，但是Kubernetes是直接管理Pod而不是容器。

Pod中运行多个需要耦合在一起工作、需要共享资源的容器。通常这种场景下是应用包含一个主容器和几个辅助容器（SideCar Container），如图1所示，例如主容器为一个web服务器，从一个固定目录下对外提供文件服务，而辅助的容器周期性的从外部下载文件存到这个固定目录下。
图1 Pod
实际使用中很少直接创建Pod，而是使用Kubernetes中称为Controller(控制器)的抽象层来管理Pod实例，例如Deployment(部署)和Job。Controller可以创建和管理多个Pod，提供副本管理、滚动升级和自愈能力。通常，Controller会使用Pod Template(模板)来创建相应的Pod。

Pod的作用

  • Pod做为一个可以独立运行的服务单元，简化了应用部署的难度，以更高的抽象层次为应用部署管提供了极大的方便。
  • Pod做为最小的应用实例可以独立运行，因此可以方便的进行部署、水平扩展和收缩、方便进行调度管理与资源的分配。
  • Pod中的容器共享相同的数据和网络地址空间，Pod之间也进行了统一的资源管理与分配。

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应始终按照人们的预期运行（副本数、生命周期、健康状态检查…）

k8s内提供了众多的Pod控制器，常用的有：
Deployment 部署
DaemonSet
ReplicaSet
StatefulSet
Job
Cronjob

Label

标签（Label）是附加在Kubernetes对象上的一组名值对，其意图是按照对用户有意义的方式来标识Kubernetes对象，同时，又不对Kubernetes的核心逻辑产生影响。标签可以用来组织和选择一组Kubernetes对象。您可以在创建Kubernetes对象时为其添加标签，也可以在创建以后再为其添加标签。每个Kubernetes对象可以有多个标签，同一个对象的标签的 Key 必须唯一

  • 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，他们是多对多的关系。
  • 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
  • 与标签类似的还有一种“注解”（annotations）

为什么要用Label
使用标签，用户可以按照自己期望的形式组织 Kubernetes 对象之间的结构，而无需对 Kubernetes 有任何修改。

应用程序的部署或者批处理程序的部署通常都是多维度的（例如，多个高可用分区、多个程序版本、多个微服务分层）。管理这些对象时，很多时候要针对某一个维度的条件做整体操作，例如，将某个版本的程序整体删除，这种情况下，如果用户能够事先规划好标签的使用，再通过标签进行选择，就会非常地便捷。

Label选择器
与 name 和 UID 不同，标签不一定是唯一的。通常来讲，会有多个Kubernetes对象包含相同的标签。通过使用标签选择器（label selector），用户/客户端可以选择一组对象。标签选择器（label selector）是 Kubernetes 中最主要的分类和筛选手段。

Kubernetes api server支持两种形式的标签选择器，equality-based 基于等式的 和 set-based 基于集合的。标签选择器可以包含多个条件，并使用逗号分隔，此时只有满足所有条件的 Kubernetes 对象才会被选中。

如果使用空的标签选择器或者不指定选择器，其含义由具体的 API 接口决定。

  • 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）

Node

Node（节点）是k8s集群中相对于Master而言的工作主机。Node可以是一台物理主机，也可以是一台虚拟机（VM）。
在每个Node上运行用于启动和管理Pid的服务Kubelet，并能够被Master管理。
在Node上运行的服务进行包括Kubelet、kube-proxy和docker daemon。

Kubernetes

k8s是什么

  • k8s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，可以促进声明式配置和自动化。
  • Kubernetes是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统，Kubernetes简称K8S。
  • K8S用于容器化应用程序的部署，扩展和管理。
  • K8S提供了容器编排，资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能。
  • Kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。
  • 官方网站：https://kubernetes.io/
  • 一个容器平台
  • 一个微服务平台
  • 便携式的平台

Kubernetes集群架构
在这里插入图片描述
一个简单架构图，不含dashboard，只有一个master(主控节点)和两个node（工作节点）

master组件
master本身是不做任何事情的，只提供一些调度等做用，负责管理Node, 控制Node 具体运行什么容器, 同时还承担外部数据访问的角色

master分为三个组件：

  • API server：提供认证，授权，访问控制，API注册，发现等机制
  • controller-manager：做集群中后台的统一的管理，处理集群中常规的任务，比如：故障检测、自动扩展、滚动更新。
  • scheduler：选择合适的node节点来部署，起到节点调度的作用。
  • etcd：算不上是组件，算是一个数据库，用来存储集群当中各种的资源，可以部署在任何能够访问到的地方

node
node分为两个组件：

  • kubelet：master派到node节点的代表，管理本机容器的各种操作
  • kube-proxy：实现Pod的网络代理，用来做服务发现、负载均衡。
  • Docker Engin：docker引擎, 负责Node于和容器有关的操作, K8S原生支持Docker作为容器引擎, 如果要使用其他容器引擎则需要使用对应接口集成
  • Pod：K8S不是直接运行的容器,而是操作Pod, 把Pod作为原子单元管理,一个Pod里面可能会运行多个容器, Pod里面运行的多个容器被捆绑在一起被统一调度不可分割. 一个Pod的所有容器只能同时运行在一个Node 上

Kubernetes的特性

Kubernetes的特性主要有以下几种：

  • 自我修复
    　　在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。
  • 弹性伸缩
    　　使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务。
  • 自动部署和回滚
    　　K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受影响业务。
  • 服务发现和负载均衡
    　　K8S为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。
  • 机密和配置管理
    　　管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性。并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用。
  • 存储编排
    　　挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网络存储（如NFS、GlusterFS、Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。
  • 批处理
    　　提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。
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Kubernetes

k8s

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