kubernetes（k8s）的理论基础

kubernetes：8个字母，就是k8s

自动部署，自动扩展和管理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的版本是1.20

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（Kubernetes）（GitHub - kubernetes/kubernetes: Production-Grade Container Scheduling and Management）

docker微服务，可以满足微服务使用，那么为什么还要使用k8s呢？

1、传统部署方式：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，如果除了故障还需要人工重新，来起来，而且如果业务量增大，只能水平的扩展，在部署一个

2、容器化，我们可以用dockerfile编写好自定义的容器，随时基于镜像都可以运行，数量少，还能管的多来，数量一旦太多，管理起来太复杂，而且，docker一般是单机运行，没有高可用

k8s的作用

简单，高效的部署容器化的应用

1、解决了docker的单机部署和无法集群化的特点

2、解决了随着容器数量的增加，对应增加的管理成本

3、容器的高可用，提供了一种容器的自愈机制

4、解决了容器没有预设模版，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，可以用图形化工具对容器进行管理

k8s是基于开源的容器集群管理系统，在docker容器技术的基础上

为容器化的集群提供了部署，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，跨机器的容器管理

3、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：节点故障时，重新启动失败的容器，替换和重新部署

3、服务发现和负载均衡：k8s为多个容器提供一个的统一的访问入口（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采用滚动的策略更新应用，如果更新过程中出现，可以根据回滚点进行回滚

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对验证的，但是k8s的安全性不够，核心的组件不建议部署，自定义应用

6、存储编排

1、可以自动化的把容器部署在节点上
2、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
3、也可以通过网络存储，NFS gfs

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对来进行验证，组件之间的通信apisever

API是应用接口服务，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（命令行和图形化界面），然后根据用户的具体有请求，通过对应的组件爱你展示或者运行命令

APIserver相当于整个集群的大脑

2、kube-controller-manager：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，一个资源队形一个控制器，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，端点就是服务暴漏出的访问点，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 controller（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（命名空间的控制器），管理命名空间的声明周期
7、service controller（服务节点控制器）: k8s集群和外部的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，node节点的资源情况，node的资源控制情况等等，选一个资源最富裕，负载最小的node的来部署

4、ETCD组件：k8s的存储服务，etc分布式兼职存储系统（key:value），k8s的关键配置和用户配置，先通过APIserver调用etcd当中存储信息，然后在实施（这个集群当中，能对etcd存储进行读写权限的，只有API-server）

这些组件都是在主节点上

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节点上的眼线

kubelet会定时向API server汇报自己的node上的运行服务的状态，API-server会把节点状态保存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，调用docker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节点上的pod网络代理，负责节点上的网络规划和四层负载均衡工作，负责写入访问iptables（快淘汰），ipvs实现服务映射

kube-proxy：本身不直接给pod提供网络代理

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

kube-proxy：实际上代理的是pod的集群网络（虚拟网络）

k8s的每个node节点都有一个kube-proxy的组件

3、docker：容器引擎，运行容器，负责本机的容器创建和管理

k8s要创建pod 时，kube-scheduler调度到节点上（node节点），节点上的kubelet只是docker启动特定的容器

kubelet吧容器的信息收集，发送给主节点，主需要在主节点发布指令，节点上kubelet就会指示docker拉去镜像，启动或者停止容器

4、pod运行在节点上的，是k8s当中创建或者部署的最小/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内的每个容器就是一颗豌豆

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具有关联

deployment：无状态应用部署，作用就是管理和控制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中，部署服务，实际上就是pod，deployment部署的服务就是pod，rereplicaset的就是来定义pod的容器数量

可以保证pod的不可重复性，在当前命名空间不能重复，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pod中设置一次性的任务，运行完即退出

cronjod：一直在运行的周期性任务

service

在k8s集群当中，每创建一个pod之后，都会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，容器可能会发生变化，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就是一个网关（路由器），通过访问service就是可以访问pod内部的容器集群

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

service是k8s微服务的核心，屏蔽了服务的细节，统一的对外暴漏的端口，真正实现了"微服务"

service的流量调度：userspace（用户空间，废弃），iptables（即将废弃），ipvs（目前1.20都用ipvs）

label：标签，k8s的特色管理方式，分类管理资源对象

NODE pod service namespace

label 标签可以用户自定义

label选择器 等于，不等于，使用定义的标签名

ingress：k8s集群对外暴漏提供的接口，属于应用层，七层代理，转发的是http请求，http/https

service是四层转发，转发的是流量

https:www.xiaobu.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集群组

不同命名空间里面的资源名称可以重复的