Kubernetes介绍
应用部署的变迁
- 传统部署时代：应用程序直接部署在物理服务器上。
- 无法定义应用程序资源边界，导致资源分配不均。
- 服务器资源利用率低，维护成本高。
- 虚拟化部署时代：在单个物理服务器上运行多个虚拟机，应用程序在VM之间隔离，提供安全级别访问。
- 重量级隔离，每个VM是一台完整的计算机，包括自己的操作系统。
- 性能损耗比较严重。
- 容器部署时代：类似于VM，轻量级隔离，应用程序共享OS。具有自己的文件系统，CPU，内存，进程空间等，但与基础架构分离，可以跨云或者OS移植。
- 应用程序敏捷开发和部署
- 集成CI/CD
- 开发与运维分离
- 监控方便
- 可移植性高
- 微服务
- 资源隔离
- 资源利用率高
Kubernetes提供的功能
Kubernetes是一个可移植，可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，声明式配置和自动化。Kubernetes提供了一个可弹性运行分布式系统的框架，主要提供以下功能：
- 服务发现和负载均衡
- 存储编排
- 自动部署和回滚
- 自动二进制打包
- 自我修复
- 密钥与配置管理
Kubernetes并非PaaS系统，它运行在容器级别，而非硬件级别，因此提供了PaaS产品共有的一些普遍使用的功能，如部署，扩展，负载均衡，日志，监控等。Kubernetes并不支持以下操作：
- 不限制支持的应用程序类型
- 不部署源码，也不构建应用程序
- 不提供应用程序级别的服务作为内置服务
- 不指定日志，监控，报警解决方案
- 不提供或不要求配置语言或系统
- 不提供也不采用任何全面的机器配置，维护，管理或自我修复系统
- 不仅仅是一个编排系统，实际上也消除了编排的需要
Kubernetes组件
部署完Kubernetes，也就有了一个完整的集群。
- 一个Kubernetes集群由一组被称为节点的机器组成。
- 节点上运行Kubernetes所管理的容器化应用。
- 集群至少需要一个主节点和一个工作节点。
- 工作节点托管作为应用程序组件的Pod。
- 主节点管理集群中的工作节点和Pod。
- 多个主节点用于为集群提供故障转移和高可用性。
Kubernetes的组件可以分为三类：
- 控制面板组件（Control Plane Components）
- Node组件（Node Components）
- 插件（Addons）
控制面板组件
- 对集群做出全局决策（如调度），以及检测和响应集群事件（如，当不满足部署的replicas字段时，启动新的pod）。
- 可以在集群的任何节点上运行。然而为了简单起见，设置脚本通常会在同一个计算机上启动所有控制平台组件，并且不会在此计算机上运行用户容器。
具体组件如下：
- kube-apiserver：负责提供Kubernetes API服务的组件，是资源操作的唯一入口，提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制，是Kubernetes控制面板的前端。
- etcd：兼具一致性和高可用性的键值数据库，存储Kubernetes集群的所有状态。
- kube-scheduler：负责资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应机器上。
- kube-controller-manager：控制器组件，负责维护接群的状态，例如故障检测、自动扩展、滚动更新。主要包含以下控制器：
- 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：运行与基础云提供商交互的控制器，1.6版本中引入的alpha功能。以下控制器具有云提供商依赖性：
- 节点控制器（Node Controller）: 用于检查云提供商以确定节点是否在云中停止响应后被删除。
- 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。
- 数据卷控制器（Volume Controller）: 用于创建、附加和装载卷、并与云提供商进行交互以编排卷。
Node组件
- 运行在每个节点上，维护运行的Pod并提供Kubernetes运行环境。
具体组件如下：
- kublet：一个在集群中每个节点上运行的代理，它保证容器都运行在 Pod 中。负责维护容器的声明周期，同时也负责Volume（CSI）和网络（CNI）的管理。
- kube-proxy：集群中每个节点上运行的网络代理，维护节点上的网络规则。
- container-runtime：负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI），Kubernetes支持多个容器运行环境：docker，containerd等以及任何实现Kubernetes CRI接口的容器运行环境。
插件
- 使用Kubernetes资源实现集群功能。
- 命名空间资源属于kub-system。
具体组件如下：
- DNS
- CoreDNS：为整个集群提供DNS服务。
- Dashboard
- Dashboard：为集群提供Web UI操作界面。
- 容器资源监控
- metrics-server
- Prometheus
- 集群层面日志
- 其他
- Ingress Controller：为服务提供外网入口。