K8s簡單的一些概念

K8s概念：

基本概念：

• Cluster：集羣。計算，存儲網絡資源的整合。
• Master：負責分配，調度資源。
  • kube-apiserver：是K8s Cluster的前端接口，用來管理Cluster的資源。
  • kube-scheduler：負責決定將Pod放在那個Pod上運行。
  • kube-controller-manager：負責管理Cluster的各種資源，保證資源處於期望狀態。
  • etcd：負責保存K8s Cluster的配置信息和各種資源的狀態信息，當數據發送變化時，etcd會快速通知K8s相關組件。
  • Pod網絡：負責Pod間的通信，常見的有Flannel，Calico等。
• Node：用來運行應用，監聽容器的狀態，由Matser管理，支持物理機和虛擬機。
  • kubelet：是Node的Agent，當Scheduler確定在某個Node上運行Pod後，會將Pod的具體配置信息（image，volume等）發送給該節點的kubelet，kubelet根據這些信息創建和運行容器，並向Master報告運行狀態。
  • Kubeproxy：Service在邏輯上代表了後端的多個Pod，外界通過Service訪問Pod，Service接收到請求，如果有多個Pod副本，kube-proxy會實現負載均衡。
  • Pod網絡：負責Pod間的通信，常見的有Flannel，Calico等。

查看所有的組件：

[root@k8smaster ~]# kubectl get pods --all-namespaces -o wide
NAMESPACE     NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
kube-system   coredns-bf7759867-8h4x8             1/1     Running   1          21h   10.244.0.5       k8smaster   <none>           <none>
kube-system   coredns-bf7759867-slmsz             1/1     Running   1          21h   10.244.0.4       k8smaster   <none>           <none>
kube-system   etcd-k8smaster                      1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-apiserver-k8smaster            1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-controller-manager-k8smaster   1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-6zhtw         1/1     Running   1          20h   192.168.43.136   k8snode1    <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-wnh9k         1/1     Running   1          20h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-wqvz9         1/1     Running   1          20h   192.168.43.176   k8snode2    <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-2j8w9                    1/1     Running   1          20h   192.168.43.176   k8snode2    <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-kqxlq                    1/1     Running   1          20h   192.168.43.136   k8snode1    <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-nb82z                    1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-scheduler-k8smaster            1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>

K8s資源抽象類型：

Pod：

  Pod是若干相關容器的組合，可以理解爲一個組，組裏面由一個或多個容器，容器之間是相關聯的。

  Pod中的容器運行在同一個Host上，這些容器使用相同的網絡命令空間，IP地址和端口，互相之間通過localhost來發現和通信。

  另外，這些容器還可以共享一塊存儲卷空間。

總結：

• Pod是k8s中最小的工作單元，每個Pod包含一個或多個容器。
• 同一Pod包含的容器運行在同一個Host上，稱作爲統一管理單元。
• 同一Pod通過Mapped Container共享着相同的volumes，network，namespace，ip，port。
  • pid ns：處於同一Pod中的應用可以看到彼此的進程。
  • network ns：處於同一Pod中的應用可以訪問一樣的ip和port空間。
  • ipc ns：處於同一Pod的應用可以用systemV ipc或者posix消息隊列進行通信。
  • UTC ns：處於同一Pod應用公用一個主機名。

Replication Controller（RC）：

• RC是用來管理Pod的，每個RC由一個或多個Pod組成；在RC被創建之後，系統將會保持RC中可用的Pod的個數與創建RC時定義的Pod個數一致，如果Pod個數小於定義的個數，RC會啓動新的Pod，反之會殺死多餘的Pod。
• RC通過定義的Pod模板被創建，創建後對象叫做Pods（也可以理解爲RC），可以在線修改Pod的屬性，以實現動態縮減，擴展Pods的規模。
• RC通過label關聯對應的Pods，通過修改Pods的label可以刪除對應的Pods在需要對Pods中的容器進行更新時，RC採用一個一個替換的原則來更新整個Pods中的Pod。
• reschudeling：維護Pod副本，“多退少補”；即使是某些minion宕機。
• scaling：通過修改RC的副本數來水平擴展或縮減運行的Pods。
• Rolling updates：一個一個地替換Pods來更新服務。
• multiple release tracks：如果需要在系統中運行multiple release服務，Replication Controller使用labels來區分multiple release tracks。

Label：

• Label是用於區分Pod，Service，RC的Key/Value鍵值對。
• Pod，Service，RC可以有多個Label，但是每個Label的Key只能對應一個Value。
• 整個系統都是通過Label進行關聯，得到真正需要操作的目標。

Service：

  Service是定義在集羣中一組運行Pod集合的抽象資源，它提供了所有相同的功能，當一個Service資源被創建後，將會分配一個唯一的IP，也叫做集羣IP，這個IP地址將存在於Service的整個生命資源中，Service一旦被創建，整個IP無法進行修改。

  Pod可以通過Service進行通信，並且所有的通信將會通過Service自動負載均衡到所有的Pod中的容器。

• Service是真實應用服務的抽象。
• Service通常用來將浮動的資源與後端真實提供服務的容器進行關聯。
• Service對外表現爲一個單一的訪問接口，外部不需要了解後端的規模與機制。

Controller：

  K8s通常不會直接創建Pod，而是通過Controller來管理Pod，Controller中定義了Pod的屬性，爲了滿足不同的業務場景，K8s提供了多種Controller，包括Deployment，Replicaset，Daemonset，Statefulset，Job等。

• Deployement：是最常用的Controller，用來管理Pod的多個副本。並且確保Pod按照期望狀態運行。
• Replicaset：實現了Pod的多副本管理，使用Deployment時會自動創建Replicaset，也就是說Deployment通過Replicaset實現管理Pod的多個副本，通常不需要主節使用Replicaset。
• Daemonset：用於每個node最多隻能運行一個Pod副本的場景。
• Statefuleset：能夠保證Pod的每個副本在整個生命週期中名稱是不變的，而其他Controller不提供這個功能，當某個Pod發生故障需要刪除並重啓時，Pod的名稱會發生變化，同時Statefulset會保證Pod副本按照指定的順序啓動，更新或刪除。
• Job：用於結束就刪除的應用，而其他Controller中Pod通常時長期持續運行的。

Namespace：

  將一個物理的Cluster邏輯上劃分成多個虛擬的Cluster，每個Cluster就是一個Namespace。不同的Namepace。每個Cluster的資源都是隔離開的。

查看所有Namespace

[root@k8smaster ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   19h
kube-node-lease   Active   19h
kube-public       Active   19h
kube-system       Active   19h

運行應用流程：

[root@k8smaster ~]# kubectl run http-app --image=httpd --replicas=2
kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
deployment.apps/http-app created
[root@k8smaster ~]# kubectl get deployments
NAME       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
http-app   0/2     2            0           49s
[root@k8smaster ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                       READY   STATUS             RESTARTS   AGE   IP           NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
http-app-c5f548d75-44hxm   0/1     ImagePullBackOff   0          21m   10.244.2.3   k8snode2   <none>           <none>
http-app-c5f548d75-kzlrt   0/1     ImagePullBackOff   0          21m   10.244.1.2   k8snode1   <none>           <none>

流程：

• kubectl發送部署請求給API Server。
• API Server通知Controller Manager創建一個deployment資源。
• Scheduler執行調度任務，將要創建的任務按照一定的策略調度到相關節點上。
• Node節點上的Kubelet負責接調度任務，通過Kubelet在各自的節點上接收並運行pod。
  • node1：node1-http-app-c5f548d75-44hxm
  • node2：node2-http-app-c5f548d75-kzlrt