容器技术研究-Kubernetes基本概念

最近在研究容器技术，做为入门，基本概念必须搞明白，今天整理一下Kubernetes的基本概念。

1、什么是Kubernetes

Kubernetes（k8s）是自动化容器操做的开源平台，这些操做包括部署，调度和节点集群间扩展。若是你曾经用过Docker容器技术部署容器，那么能够将Docker当作Kubernetes内部使用的低级别组件。Kubernetes不只仅支持Docker，还支持Rocket，这是另外一种容器技术。
使用Kubernetes能够：

• 自动化容器的部署和复制
• 随时扩展或收缩容器规模
• 将容器组织成组，而且提供容器间的负载均衡
• 很容易地升级应用程序容器的新版本
• 提供容器弹性，若是容器失效就替换它，等等...

实际上，使用Kubernetes只需一个部署文件(yaml)，使用一条命令就能够部署多层容器（前端，后台等）的完整集群：

$ kubectl create -f single-config-file.yaml 

 注: kubectl是和Kubernetes API交互的命令行程序.

2、Kubernetes核心概念

1. 集群

  集群是一组节点，这些节点能够是物理服务器或者虚拟机，之上安装了Kubernetes平台。下图展现这样的集群。注意该图为了强调核心概念有所简化。如下是一个典型的Kubernetes架构图。

  

  上图能够看到以下组件，使用特别的图标表示Service和Label：

• Pod
• Container（容器）
• Label(label)（标签）
• Replication Controller（复制控制器）
• Service（服务）
• Node（节点）
• Kubernetes Master（Kubernetes主节点）

 2. Pod

Pod（上图绿色方框）安排在节点上，包含一组容器和卷。
同一个Pod里的容器共享同一个网络命名空间，可使用localhost互相通讯。
Pod是短暂的，不是持续性实体。

咱们可能会有如下这些问题：
若是Pod是短暂的，那么我怎么才能持久化容器数据使其可以跨重启而存在呢？ 是的，Kubernetes支持卷的概念，所以能够使用持久化的卷类型。
是否手动建立Pod，若是想要建立同一个容器的多份拷贝，须要一个个分别建立出来么？能够手动建立单个Pod，可是也可使用Replication Controller使用Pod模板建立出多份拷贝。
若是Pod是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，那么怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？这时可使用Service。

 3. Label标签

一些Pod有Label。
一个Label是attach到Pod的一对键/值对，用来传递用户定义的属性。好比，你可能建立了一个"tier"和“app”标签，
经过Label（tier=frontend, app=myapp）来标记前端Pod容器，
使用Label（tier=backend, app=myapp）标记后台Pod。
而后可使用Selectors选择带有特定Label的Pod，而且将Service或者Replication Controller应用到上面。

 4. Replication Controller      

是否手动建立Pod，若是想要建立同一个容器的多份拷贝，须要一个个分别建立出来么，可否将Pods划到逻辑组里？
Replication Controller确保任意时间都有指定数量的Pod“副本”在运行。若是为某个Pod建立了Replication Controller而且指定3个副本，它会建立3个Pod，而且持续监控它们。若是某个Pod不响应，那么Replication Controller会替换它，保持总数为3.

若是以前不响应的Pod恢复了，如今就有4个Pod了，那么Replication Controller会将其中一个终止保持总数为3。若是在运行中将副本总数改成5，Replication Controller会马上启动2个新Pod，保证总数为5。还能够按照这样的方式缩小Pod，这个特性在执行滚动升级时颇有用。当建立Replication Controller时，须要指定两个东西：

•   Pod模板：用来建立Pod副本的模板
•   Label：Replication Controller须要监控的Pod的标签

 5. Service

若是Pods是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？？
Service是定义一系列Pod以及访问这些Pod的策略的一层抽象。
Service经过Label找到Pod组。由于Service是抽象的，因此在图表里一般看不到它们的存在，这也就让这一律念更难以理解。

如今，假定有2个后台Pod，而且定义后台Service的名称为‘backend-service’，lable选择器为（tier=backend, app=myapp）。backend-service 的Service会完成以下两件重要的事情：
会为Service建立一个本地集群的DNS入口，所以前端Pod只须要DNS查找主机名为 ‘backend-service’，就可以解析出前端应用程序可用的IP地址。
如今前端已经获得了后台服务的IP地址，可是它应该访问2个后台Pod的哪个呢？
Service在这2个后台Pod之间提供透明的负载均衡，会将请求分发给其中的任意一个。经过每一个Node上运行的代理（kube-proxy）完成。

       下述动画展现了Service的功能。注意该图做了不少简化。若是不进入网络配置，那么达到透明的负载均衡目标所涉及的底层网络和路由相对先进。

      

     注：有一个特别类型的Kubernetes Service，称为'LoadBalancer'，做为外部负载均衡器使用，在必定数量的Pod之间均衡流量。好比，对于负载均衡Web流量颇有用

  6. Node

节点（上图橘色方框）是物理或者虚拟机器，做为Kubernetes worker，一般称为Minion。每一个节点都运行以下Kubernetes关键组件：

• Kubelet：是主节点代理。
• Kube-proxy：Service使用其将连接路由到Pod，如上文所述。
• Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技术来建立容器。

 7. Kubernetes Master      

集群拥有一个Kubernetes Master（紫色方框）。
Kubernetes Master提供集群的独特视角，而且拥有一系列组件，好比Kubernetes API Server。
API Server提供能够用来和集群交互的REST端点。
Master节点包括用来建立和复制Pod的Replication Controller。

 

周国庆

2019/4/4