认识K8S的基本概念和原理

K8S：Kubernetes8个字母省略就是k8s

自动部署，自动扩展和容器化部署的应用程序的一个开源系统

k8s是负责自动化运维管理多个容器化程序的集群。是一个功能强大的容器编排工具。分布式和集群化的方式进行容器管理。

k8s的版本：1.15或1.18。使用最多的是1.20版本。最新的是1.29

k8s是Google的Borg系统作为原型。后期经由go语言编写的开源软件。

docker微服务，开源满足微服务使用，那为什么还要使用k8s呢？

1、 传统的部署方式：一般意义上的二进制部署，安装-运行-运行维护。需要专业的人员，如果出了故障，还不要人工重新拉起来。而且如果业务量增大，只能水平拓展。 再部署一个。

2、 容器化部署：可以使用dockerfile编写好自定义的容器。基于镜像随时都可以运行。数量少，还能管得过来，数量一旦太多，管理起来太复杂。而且docker一般是单机运行。没有容灾，没有高可用。

k8s的作用

简单、高效地部署容器化应用

1、 解决了docker的单机部署和无法集群的特点。

2、 解决了随着容器数量的增加，对应增加的管理成本。

3、 解决了容器的高可用。还提供了容器的自愈机制。如果容器停止，可以自动拉起。

4、 解决了容器没有预设模板，以及无法快速、大规模部署。以及大规模的容器调度。

5、 k8s提供了集中化配置管理的中心。

6、 解决了容器的生命周期的管理工具。

7、 提供了图形化工具，可以对容器进行管理。

k8s是基于开源的容器集群管理系统。在docker容器技术的基础之上。为容器化的应用提供部署、运行、资源调度、服务发现、动态伸缩等一系列完整的功能。大规模的容器管理。

1、 对docker等容器技术，从应用的包----部署-----运行-----停止------销毁。全生命周期管理

2、 集群方式运行。可以跨机器管理

3、 可以解决docker的跨机器运行的网络问题

4、 k8s可以自动修复。使得整个容器集群可以在用户期待的状态下运行。

K8S的特性

1、 弹性伸缩：基于命令或者图形化界面基于cpu的使用情况，自动的对部署的程序进行扩容和缩容。以最小的成本运行服务。

2、 自我修复；如果出现节点故障时，重新启动失败的容器，可以手动替换和重新部署、

3、 自带服务发现和负载均衡：k8s为多个容器提供一个统一的访问入口(内部地址和内部的DNS名称)自动负载均衡关联的所有容器。

4、 自动发布和回滚：k8s采用滚动的策略来更新应用。如果更新过程中出现问题，可以立刻回滚

5、 集中化的配置管理和密钥管理。

k8s集群内的各个组件都是要进行密钥队验证的。但是k8s的安全性不够，核心的组件不建议部署。可以部署一些自定义应用。

6、 存储编排：自动化的把容器部署在节点上。也可以通过命令行或者yml文件(自定义pod)实现指定节点部署。也可以通过网络存储。例如NFS共享目录，或者GFS文件共享

7、 任务进行批次处理。提供一次性的任务，定时任务。满足需要批量处理和分析的场景。

k8s的核心组件

1、 kube-apiserver：k8s集群之中每个组件都是要靠密钥队来进行验证，组件之间的通信靠apiserver来解决。

API：应用接口服务，在集群当中k8s的所有资源请求和调用操作都是kube-apiserver来完成。

所有对象资源的增、删、改、查和监听的操作都是kube-apiserver处理完之后交给etcd来进行。

api-server是k8s所有请求的入口服务，api-server接收k8s的所有请求(命令行、图形化界面)，然后根据用户的具体请求，通知对应的组件展示或者运行命令。

APIserver相当于整个集群的大脑调度整个集群的资源。接受请求、转发请求给对应的组件。展示或者运行命令。

2、 kube-controller-manger：运行管理控制器。是k8s集群中处理常规任务的后台线程。是集群中所有资源对象的自动化控制中心。一个资源对应一个控制器。controller-manager负责管理这些控制器。

1. node controller：节点控制器。负责节点的发现以及节点故障时的发现和响应。

2. replication controller：副本控制器。控制关联pod的副本数。可以随时扩缩容。

3. Endpoints controller：端点控制器。监听service和对应pod的副本变化。端点就是服务暴露出的访问点。要访问这个服务，必须要知道他的Endpoints

   就是内部每个服务的IP地址+端口

4. service account和roken controllers：服务账户和令牌控制。为命名空间创建默认账户和API访问令牌。

   namespace：访问控制不同的命名空间。

5. resourcequota controller：资源控制器。可以对命名空间的资源使用进行控制。也可以对pod的资源进行控制。

6. namespace controller：命名空间控制器。管理命名空间的生命周期。

7. service controller：服务节点控制器。k8s集群和外部的主机之间的接口控制器。

3、 kube-scheduler：资源调度组件。根据调度算法为新创建的pod选择一个合适的node节点。

可以理解为k8s的所有node节点的调度器。部署和调度node

预先策略：人工定制。指定的node节点上部署

优先策略：限制条件，根据调度算法选择一个合适的node，根据限制条件，例如：node节点的资源情况，node的资源控制的情况等等。选择一个资源最富裕。负载最小的node来部署。

4、 ETCD组件：是k8s的存储服务。etcd是分布式键值存储系统。(ket:value)存储k8s的关键配置和用户配置。先通过APIserver调用etcd当中的存储信息。然后再实施。(在整个集群当中，能对etcd存储进行读写权限的。只有API-server)

这些组件一般都在主节点上。

node组件

1、 kubelet：node节点的监视器，以及于master节点的通讯器。也可以理解为master在node节点上的监控。

kubelet会定时向API server汇报自己的node上的运行服务状态。API-server会把节点状态保存在ETCD存储当中。

接受来自master节点的调度命令。如果发现自己的状态和master节点的状态不一致。它会调用docker容器的接口同步数据。

对节点上容器的生命周期进行管理。保证节点上的镜像不会占满磁盘空间。退出的容器的资源进行回收。

2、 kube-porxy：实现每个node节点上pod网络代理。负责节点上的网络规划和四层负载均衡工作。还可以写入iptables(快淘汰)、ipvs实现服务映射。

kube-porxy：本身不直接给pod提供网络代理，porxy是service资源的载体。

由集群分配IP地址

service是pod集中的IP地址。每个pod对外提供代理的统一地址。

外部iIP地址:34943-----10.299.96.10:80(proxy)-----nginx1

访问外部地址实际上就是访问service地址再跳转到后端的服务实现负载均衡

porxy代理的是service对外统一的地址。

kube-porxy实际上代理的是pod集群网络(虚拟网络)

k8s的每个node节点上个都有一个kube-proxy组件。实现负载均衡。

3、 docker容器：容器引擎。运行容器。负责本机的容器创建和管理。

当k8s要创建pod时，kube-scheduler调度到节点上(node节点)，节点上的kubelet指示docker启动特定的容器。kubelet把容器的信息收集收集，发送给主节点。只需要在主节点发布指令。节点上kubelet就会指示docker拉取镜像还是启动或者是停止容器。

4、 pod运行在节点上的。是k8s当中创建或者部署最小/最简单的基本单位。一个pod代表集群上正在运行的一个进程。

同一个pod内每一个容器都是都是一颗豌豆

pod是由一个或者多个容器组成。pod中的容器共享网络、存储和计算资源。可以部署在不同的docker主机上。

一个pod里面可以运行多个容器，也可以是一个容器。在生产环境中一般都是单个容器或者是具有关联关系的多个容器组成一个pod

容器是容器，但是pod不是容器。基于容器创建的pod

deployment：无状态应用部署，作用是管理和控制pod，以及replicaset(运行几个容器)。管控他的运行状态。

replicaset：保证pod的副本数量，受控于deployment

在k8s当中，部署服务，实际上就是pod。deployment部署的服务就是pod。replicaest就是定义pod容器的数量。可以保证pod的不可重复性。在当前的命名空间不能重复。不同命名空间名称可以重复。

官方推荐使用deployment进行服务部署

daemonset：确保所有节点运行同一类的pod

statefulset：有状态应用部署。

job：可以在pod中设置一次性的任务，运行完即退出。

cronjob：一直在运行的周期性任务。

service的作用？

service又叫cluster-ip

在k8s集群当中，每创建一个pod之后，都会为其中运行的容器分配一个集群内的IP地址。由于业务的变更。容器可能会法神变化，IP地址也会发生变化。service的作用就是提供整个pod对外统一的IP地址。

service可以理解为一个网关(路由器)。通过访问service就可以访问pod内部的容器集群。

service能实现负载均衡和代理------kube-porxy-----来实现负载均衡。

service是k8s微服务的核心。屏蔽了服务的细节。统一的对外暴露的端口。真正实现了“微服务”。

service的流量调度：userpace(用户空间已经废弃)、iptables(即将废弃)、ipvs(目前1.20都使用ipvs)

label：标签，k8s的特色管理方式，分类管理资源对象。label标签可以用户自定义

lable标签选择器：等于、不等于。使用定义的标签名。

ingress：k8s集群对外暴露提供访问的接口。属于应用层(在第七层)。七层代理转发的是http请求。访问方式是http或者是https。

service是四层转发。转发的是流量

www.zyg.com:80--------ingress---------service-------pod------容器

namespace：在k8s上可以通过namespace来实现资源隔离。项目隔离。通过namespace可以把集群划分为多个资源不可共享的虚拟及群组。

不同命令空间里的资源名称可以重复

总结整合

1、kbs的管理员访问集群

2、 通过AUTH权限验证

3、 API-SERVER提供集群统一的访问接口

1. 调用ETCD的存储信息

2. KUBE-controller-manager：节点控制器。对容器控制。

3. KUBE-schudel：节点调度器，在每个不同的位置部署不同的容器。

4、 node1节点和node2节点：每一个节点上会部署不同的pod。不同的pod里面都是不同的容器。

5、 节点的监控器是kubelet：来管理node节点上的docker资源

6、 kube-proxy：来管理每个pod的网络节点

7、 当客户端来访问时，会先通过防火墙访问kube-proxy获取容器内部的资源。kube-schudel调度器创建pod安排到指定的资源上。通过API调用pod再将获取到的信息统一保存到ETCD当中。KUBE-controller-manager来管理不同的节点。

ETCD的存储方式：分布式的存储