我們學習安排：由淺入深
1、簡單瞭解集羣的工作原理和基礎概念，名詞解釋。
2、安裝etcd集羣：etcd分佈式鍵值存儲系統，用於保持集羣狀態，比如Pod、Service等對象信息。
3、安裝k8s集羣，簡單瞭解集羣的如何工作。
4、搭建集羣網絡：基礎網絡搞好，後面才能順利部署各種資源。
5、學習k8s的安全、Secrets，ssl認證。如果安全認證沒有搞好，創建pod和service都會報各種錯誤。
6、然後我們深入學習pod和service。
7、深入學習集羣工作原理分析，從基礎到深度,才能學的紮實。
8、有了pod和service，就需要知道如果發現，學習coreDNS
9、開始部署一些有狀態的服務
10、案例實踐
一、Kubernetes簡介
1.1 Kubernetes簡介
Kubernetes是Google在2014年6月開源的一個容器集羣管理系統，使用Go語言開發，Kubernetes也叫K8S。
K8S是Google內部一個叫Borg的容器集羣管理系統衍生出來的，Borg已經在Google大規模生產運行十年之久。
K8S主要用於自動化部署、擴展和管理容器應用，提供了資源調度、部署管理、服務發現、擴容縮容、監控等一整套功能。
Kubernetes目標是讓部署容器化應用簡單高效。
Kubernets官方網站：www.kubernetes.io，目前在github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes進行維護。
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。
Kubernetes特點：
易學： 輕量級， 簡單， 容易理解
便攜： 支持公有云， 私有云， 混合雲， 以及多種雲平臺
可拓展： 模塊化， 可插拔， 支持鉤子， 可任意組合
自修復： 自動重調度， 自動重啓， 自動複製
1.2 Kubernetes 主要功能
數據卷
Pod中容器之間共享數據，可以使用數據卷。
應用程序健康檢查
容器內服務可能進程堵塞無法處理請求，可以設置監控檢查策略保證應用健壯性。
複製應用程序實例
控制器維護着Pod副本數量，保證一個Pod或一組同類的Pod數量始終可用。
彈性伸縮
根據設定的指標（CPU利用率）自動縮放Pod副本數。
服務發現
使用環境變量或DNS服務插件保證容器中程序發現Pod入口訪問地址。
負載均衡
一組Pod副本分配一個私有的集羣IP地址，負載均衡轉發請求到後端容器。在集羣內部其他Pod可通過這個ClusterIP訪問應用。
滾動更新
更新服務不中斷，一次更新一個Pod，而不是同時刪除整個服務。
服務編排
通過文件描述部署服務，使得應用程序部署變得更高效。
資源監控
Node節點組件集成cAdvisor資源收集工具，可通過Heapster彙總整個集羣節點資源數據，然後存儲到InfluxDB時序數據庫，再由Grafana展示。
提供認證和授權
支持角色訪問控制（RBAC）認證授權等策略。
二、設計架構
任何優秀的項目都離不開好的架構和設計藍圖，Kubernetes集羣包含有節點代理kubelet和Master組件(APIs, scheduler, etc)，一切都基於分佈式的存儲系統。下面這張圖是Kubernetes的架構圖。
2.1、功能組件
K8S集羣中有管理節點Master 與工作節點Node兩種類型。
1)、管理節點Master主要負責K8S集羣管理，集羣中各節點間的信息交互、任務調度，還負責容器、Pod、NameSpaces、PV等生命週期的管理。
2)、工作節點Node主要爲容器和Pod提供計算資源，Pod及容器全部運行在工作節點上，工作節點通過kubelet服務與管理節點通信以管理容器的生命週期，並與集羣其他節點進行通信。
1、Master 組件
kube-apiserver
Kubernetes API，資源操作的唯一入口，各組件協調者，以HTTP API提供接口服務，並提供認證、授權、訪問控制、API註冊和發現等機制；所有對象資源的增刪改查和監聽操作都交給APIServer處理後再提交給Etcd存儲。
kube-controller-manager
處理集羣中常規後臺任務，一個資源對應一個控制器，而ControllerManager就是負責管理這些控制器的。負責維護集羣的狀態，比如故障檢測、自動擴展、滾動更新等；
kube-scheduler
負責資源的調度，按照預定的調度策略將Pod調度到相應的Node節點上；
2、Node組件
kubelet
kubelet是Master在Node節點上的Agent，管理本機運行容器的生命週期，同時也負責Volume（CVI）和網絡（CNI）的管理；比如創建容器、Pod掛載數據卷、下載secret、獲取容器和節點狀態等工作。kubelet將每個Pod轉換成一組容器。
kube-proxy
在Node節點上實現Pod/Serviced網絡代理，提供cluster內部的服務發現和四層負載均衡工作；
3、docker
運行容器，Container runtime負責鏡像管理以及Pod和容器的真正運行（CRI）
4、etcd集羣
分佈式鍵值存儲系統。用於保持集羣狀態，比如Pod、Service等對象信息。
5、Add-ons組件
除了核心組件，還有一些推薦的Add-ons：
- kube-dns/CoreDNS負責爲整個集羣提供DNS服務
- Ingress Controller爲服務提供外網入口
- Heapster提供資源監控
- Dashboard提供GUI
- Federation提供跨可用區的集羣
- Fluentd-elasticsearch提供集羣日誌採集、存儲與查詢
2.2、分層架構
Kubernetes設計理念和功能其實就是一個類似Linux的分層架構，如下圖所示
- 核心層：Kubernetes最核心的功能，對外提供API構建高層的應用，對內提供插件式應用執行環境
- 應用層：部署（無狀態應用、有狀態應用、批處理任務、集羣應用等）和路由（服務發現、DNS解析等）
- 管理層：系統度量（如基礎設施、容器和網絡的度量），自動化（如自動擴展、動態Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）
- 接口層：kubectl命令行工具、客戶端SDK以及集羣聯邦
- 生態系統：在接口層之上的龐大容器集羣管理調度的生態系統，可以劃分爲兩個範疇
- Kubernetes外部：日誌、監控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS應用、ChatOps等
- Kubernetes內部：CRI、CNI、CVI、鏡像倉庫、Cloud Provider、集羣自身的配置和管理等
三、基本抽象概念
3.1 Pod
在Kubernetes中，最小的管理元素不是一個個獨立的容器，而是Pod,Pod是最小的，管理，創建，計劃的最小單元.
一個pod對應一個由相關容器和卷組成的容器組。相當於一個共享context的配置組，在同一個context下，應用可能還會有獨立的cgroup隔離機制，一個Pod是一個容器環境下的“邏輯主機”，它可能包含一個或者多個緊密相連的應用，這些應用可能是在同一個物理主機或虛擬機上。
3.2 Replication Controllers 複本控制器
Replication Controller 保證了在所有時間內，都有特定數量的Pod副本正在運行，如果太多了，Replication Controller就殺死幾個，如果太少了，Replication Controller會新建幾個，和直接創建的pod不同的是，Replication Controller會替換掉那些刪除的或者被終止的pod，不管刪除的原因是什麼（維護阿，更新啊，Replication Controller都不關心）。基於這個理由，我們建議即使是隻創建一個pod，我們也要使用Replication Controller。Replication Controller 就像一個進程管理器，監管着不同node上的多個pod,而不是單單監控一個node上的pod,Replication Controller 會委派本地容器來啓動一些節點上服務（Kubelet ,Docker）。
3.3 ReplicaSet
Replica Set是更高級的replication contorller 。確保任何給定時間指定的Pod副本數量，並提供聲明式更新等功能。
RC（Replication Controllers）與RS唯一區別就是lable selector支持不同，RS支持基於等式的seletor。RC僅支持基於等式的標籤。
replica set 主要功能：
確保Pod數量：它會確保Kubernetes中有指定數量的Pod在運行，如果少於指定數量的Pod，RC就會創建新的，反之這會刪除多餘的，保證Pod的副本數量不變。確保Pod健康：當Pod不健康，比如運行出錯了，總之無法提供正常服務時，RC也會殺死不健康的Pod，重新創建新的。
彈性伸縮：在業務高峯或者低峯的時候，可以用過RC來動態的調整Pod數量來提供資源的利用率，當然我們也提到過如果使用HPA這種資源對象的話可以做到自動伸縮。
滾動升級：滾動升級是一種平滑的升級方式，通過逐步替換的策略，保證整體系統的穩定性。
3.4 Deployment
Deployment是一個更高層次的API對象概念，它管理ReplicaSets和Pod，並提供對pod的聲明性更新以及許多其他的功能。
官方建議使用Deployment管理ReplicaSets，而不是直接使用ReplicaSets，這就意味着可能永遠不需要直接操作ReplicaSet對象。除非您需要自定義更新編排或根本不需要更新。
Deployment是Kubernetes系統的一個核心概念，主要職責和RC一樣的都是保證Pod的數量和健康，二者大部分功能都是完全一致的，我們可以看成是一個升級版的RC控制器。但那Deployment一些新特性：
Deployment特性
RC的全部功能：Deployment具備上面描述的RC的全部功能
事件和狀態查看：可以查看Deployment的升級詳細進度和狀態
回滾：當升級Pod的時候如果出現問題，可以使用回滾操作回滾到之前的任一版本
版本記錄：每一次對Deployment的操作，都能夠保存下來，這也是保證可以回滾到任一版本的基礎
暫停和啓動：對於每一次升級都能夠隨時暫停和啓動
3.5 Service
一個service定義了訪問pod的方式，即定義了一組Pod的策略的抽象，我們也有時候叫做宏觀服務。就像單個固定的IP地址和與其相對應的DNS名之間的關係。
Kubernetes Pod是平凡的，它門會被創建，也會死掉（生老病死），並且他們是不可復活的。 ReplicationControllers動態的創建和銷燬Pods(比如規模擴大或者縮小，或者執行動態更新)。每個pod都由自己的ip，這些IP也隨着時間的變化也不能持續依賴。這樣就引發了一個問題：如果一些Pods（讓我們叫它作後臺，後端）提供了一些功能供其它的Pod使用（讓我們叫作前臺），在kubernete集羣中是如何實現讓這些前臺能夠持續的追蹤到這些後臺的？
3.6、Volumes
一個 volume 就是一個目錄，可能包含一些數據，這些數據對pod中的所有容器都是可用的，這個目錄怎麼使用，什麼類型，由什麼組成都是由特殊的volume 類型決定的
3.7 StatefulSet
StatefulSet適合持久性的應用程序，有唯一的網絡標識符（IP），持久存儲，有序的部署、擴展、刪除和滾動更新。
3.8 DaemonSet
DaemonSet確保所有（或一些）節點運行同一個Pod。當節點加入Kubernetes集羣中，Pod會被調度到該節點上運行，當節點從集羣中
移除時，DaemonSet的Pod會被刪除。刪除DaemonSet會清理它所有創建的Pod。
3.9 Job
一次性任務，運行完成後Pod銷燬，不再重新啓動新容器。還可以任務定時運行。
3.10 Ingress
通常情況下，service和pod的IP僅可在集羣內部訪問。集羣外部的請求需要通過負載均衡轉發到service在Node上暴露的NodePort上，然後再由kube-proxy將其轉發給相關的Pod。而Ingress就是爲進入集羣的請求提供路由規則的集合