簡介
Kubernetes（簡稱K8S）是開源的容器集羣管理系統，可以實現容器集羣的自動化部署、自動擴縮容、維護等功能。它既是一款容器編排工具，也是全新的基於容器技術的分佈式架構領先方案。在Docker技術的基礎上，爲容器化的應用提供部署運行、資源調度、服務發現和動態伸縮等功能，提高了大規模容器集羣管理的便捷性。
基本術語
- pod：的最小調度單元，一個pod中可以有多個容器，多個容器共享網絡和存儲卷
- service：kubernetes抽象出來一個概念，可以理解爲負載均衡器，後端接pod
- cluster ip：service在集羣中的ip，相當負載均衡器的ip
- ingress： 對集羣外部暴露集羣內部service的一種方式
- nodeport： 對集羣外部暴露服務的第二種方式，跟隨service配置，讓集羣中的node節點都監聽相應的端口，可以通過node節點訪問集羣內部service
- loadbalancer： 對集羣外部暴露集羣內部service的一種方式，一般只有在雲平臺才能使用
- deployment：封裝了pod/replicaset，可以實現指定pod副本數量，滾動更新，擴容pod，一般一個應用（服務）一個deployment
- statefullSet：相當於有狀態服務的deployment，重啓後，主機名和pod的名稱不會改變
- daemonSet：在每個node節點都需要運行的pod可以使用daemonSet
- job： 一次性任務
- cronJob：類似於crontab定時執行任務
- dns：kube-dns/coredns提供集羣中的dns服務，可以解析service到cluster ip，實現服務發現
- pv：管理員用來提前創建好的存儲空間，供用戶申請使用
- pvc：用戶用來申請存儲空間
- storageClass：定義存儲類供pvc使用，當用戶通過pvc並指定storageClass請求pv時kubernetes可以根據storageClass動態創建pv
基礎組件介紹
K8S系統架構
- etcd：etcd是kubernetes集羣用來存儲集羣相關數據的數據倉庫
master節點組件
master節點是主集羣中的大腦，負責處理外部的api請求，分配調度任務以及管理容器的副本數等
kube-apiserver：kubernetes對外的服務入口，其他組件通信的紐帶，服務無狀態，可水平擴容
kube-scheduler：負責pod的任務調度
kube-controller-manager：處理node節點當機情況、負責保證pod的副本數、管理endpoint，連接service和pod、爲新namespace創建默認api token和accounts
node節點組件
node節點負責幹活，執行master節點指派的相關任務
- kubelet：負責啓動停止容器，保證容器運行。
- kube-proxy：負責根據service生成網絡規則，生成路由規則
爲什麼需要 Pod
K8S 引入 Pod 主要基於下面兩個目的:
- (1) 可管理性
有些容器天生就是需要緊密聯繫,一起工作。Pod提供了比容器更高層次的抽象,將它們封裝到一個部署單元中。Kubernetes以Pod爲最小單位進行調度、擴展、共享資源、管理生命週期。 - (2) 通信和資源共享
Pod中的所有容器使用同一個網絡namespace,即相同的IP地址和Port空間。它們可以直接用localhost通信。同樣的,這些容器可以共享存儲,當Kubernetes掛載volume到Pod,本質上是將volume掛載到 Pod中的每一個容器。
容器五種共享資源
- PID命名空間：Pod中的不同應用程序可以看到其他應用程序的進程ID。
- 網絡命名空間：Pod中的多個容器能夠訪問同一個IP和端口範圍。
- IPC命名空間：Pod中的多個容器能夠使用SystemV IPC或POSIX消息隊列進行通信。
- UTS命名空間：Pod中的多個容器共享一個主機名。
- Volumes(共享存儲卷)：Pod中的各個容器可以訪問在Pod級別定義的Volumes。
爲什麼需要 Service
Deployment 可以部署多個副本,每個 Pod 都有自己的IP,外界如何訪問這些副本呢? 通過 Pod 的IP嗎? 要知道 Pod 很可能會被頻繁地銷燬和重啓,它們的IP會發生變化,用IP來訪問不太現實。這個時候，Service 就出現了。
k8s 中 Service 是一個面向微服務架構的設計，它從k8s本身解決了容器集羣的負載均衡，這些被服務標記的 Pod 一般都是通過label selector選擇的。
五種類型的 Service
ClusterIP
- 創建一個 ClusterIP 來提供集羣內部訪問
- 默認選項
NodePort
在每個節點 IP 上暴露一個端口（NodePort）來提供服務，集羣外部通過這種方式來訪問：<NodeIP>:<NodePort>，同時會創建一個
ClusterIP
- 這種類型使用較多
- 默認暴露的隨機端口範圍：30000-32767
可以通過 nodePort 字段來顯式的指定端口
LoadBalancer
通過和 cloud provider’s load balancer 關聯使用，此時 NodePort and ClusterIP 將自動創建
ExternalName
將 service 名稱映射到一個 externalName （例如一個域名），通過 kube-dns 來提供 DNS 到 CNAME 記錄
附A：排錯技巧
- 查看日誌 kubectl logs pod-name
- 查看事件 kubectl describe pod-name
- 查看docker日誌
通過kubectl get pod -o wide找到容器運行的node節點
在node節點上通過docker ps -a找到出錯的容器
docker logs container-id - 查看kubelet及其他組件日誌：journalctl -u kubelet