Kubernetes（k8s）核心概念 / Kubernetes是什麼

轉載信息：

譯者：崔婧雯

原文鏈接 作者：Omer Dawelbeit

本文將會簡單介紹Kubernetes的核心概念。因爲這些定義可以在Kubernetes的文檔中找到，所以文章也會避免用大段的枯燥的文字介紹。相反，我們會使用一些圖表（其中一些是動畫）和示例來解釋這些概念。我們發現一些概念（比如Service）如果沒有圖表的輔助就很難全面地理解。在合適的地方我們也會提供Kubernetes文檔的鏈接以便讀者深入學習。

#什麼是Kubernetes？

Kubernetes（k8s）是自動化容器操作的開源平臺，這些操作包括部署，調度和節點集羣間擴展。如果你曾經用過Docker容器技術部署容器，那麼可以將Docker看成Kubernetes內部使用的低級別組件。Kubernetes不僅僅支持Docker，還支持Rocket，這是另一種容器技術。 使用Kubernetes可以：

• 自動化容器的部署和複製
• 隨時擴展或收縮容器規模
• 將容器組織成組，並且提供容器間的負載均衡
• 很容易地升級應用程序容器的新版本
• 提供容器彈性，如果容器失效就替換它，等等...

#集羣

集羣是一組節點，這些節點可以是物理服務器或者虛擬機，之上安裝了Kubernetes平臺。下圖展示這樣的集羣。注意該圖爲了強調核心概念有所簡化。這裏可以看到一個典型的Kubernetes架構圖。

上圖可以看到如下組件，使用特別的圖標表示Service和Label：

• PodContainer（容器）
• Label()（標籤）
• Replication Controller（複製控制器）
• Service（）（服務）
• Node（節點）
• Kubernetes Master（Kubernetes主節點）

#Pod

Pod（上圖綠色方框）安排在節點上，包含一組容器和卷。同一個Pod裏的容器共享同一個網絡命名空間，可以使用localhost互相通信。Pod是短暫的，不是持續性實體。你可能會有這些問題：

• 如果Pod是短暫的，那麼我怎麼才能持久化容器數據使其能夠跨重啓而存在呢？ 是的，Kubernetes支持 卷 的概念，因此可以使用持久化的卷類型。
• 是否手動創建Pod，如果想要創建同一個容器的多份拷貝，需要一個個分別創建出來麼？可以手動創建單個Pod，但是也可以使用Replication Controller使用Pod模板創建出多份拷貝，下文會詳細介紹。
• 如果Pod是短暫的，那麼重啓時IP地址可能會改變，那麼怎麼才能從前端容器正確可靠地指向後臺容器呢？這時可以使用Service，下文會詳細介紹。

#Label

正如圖所示，一些Pod有Label（）。一個Label是attach到Pod的一對鍵/值對，用來傳遞用戶定義的屬性。比如，你可能創建了一個"tier"和“app”標籤，通過Label（tier=frontend, app=myapp）來標記前端Pod容器，使用Label（tier=backend, app=myapp）標記後臺Pod。然後可以使用 Selectors 選擇帶有特定Label的Pod，並且將Service或者Replication Controller應用到上面。

#Replication Controller

是否手動創建Pod，如果想要創建同一個容器的多份拷貝，需要一個個分別創建出來麼，能否將Pods劃到邏輯組裏？

Replication Controller確保任意時間都有指定數量的Pod“副本”在運行。如果爲某個Pod創建了Replication Controller並且指定3個副本，它會創建3個Pod，並且持續監控它們。如果某個Pod不響應，那麼Replication Controller會替換它，保持總數爲3.如下面的動畫所示：

如果之前不響應的Pod恢復了，現在就有4個Pod了，那麼Replication Controller會將其中一個終止保持總數爲3。如果在運行中將副本總數改爲5，Replication Controller會立刻啓動2個新Pod，保證總數爲5。還可以按照這樣的方式縮小Pod，這個特性在執行滾動 升級 時很有用。

當創建Replication Controller時，需要指定兩個東西：

1. Pod模板：用來創建Pod副本的模板
2. Label：Replication Controller需要監控的Pod的標籤。現在已經創建了Pod的一些副本，那麼在這些副本上如何均衡負載呢？我們需要的是Service。

TIP

最新 Kubernetes 版本里，推薦使用 Deployment

#Service

如果Pods是短暫的，那麼重啓時IP地址可能會改變，怎麼才能從前端容器正確可靠地指向後臺容器呢？ Service 抽象 現在，假定有2個後臺Pod，並且定義後臺Service的名稱爲‘backend-service’，lable選擇器爲（）。 的Service會完成如下兩件重要的事情：

• 會爲Service創建一個本地集羣的DNS入口，因此前端Pod只需要DNS查找主機名爲 ‘backend-service’，就能夠解析出前端應用程序可用的IP地址。
• 現在前端已經得到了後臺服務的IP地址，但是它應該訪問2個後臺Pod的哪一個呢？Service在這2個後臺Pod之間提供透明的負載均衡，會將請求分發給其中的任意一個（如下面的動畫所示）。通過每個Node上運行的代理（kube-proxy）完成。

下述動畫展示了Service的功能。注意該圖作了很多簡化。如果不進入網絡配置，那麼達到透明的負載均衡目標所涉及的底層網絡和路由相對先進。如果有興趣，有更深入的介紹。

每個節點都運行如下Kubernetes關鍵組件：

• Kubelet：是主節點代理。
• Kube-proxy：Service使用其將鏈接路由到Pod，如上文所述。
• Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技術來創建容器。

#Kubernetes Master

集羣擁有一個Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集羣的獨特視角，並且擁有一系列組件，比如Kubernetes API Server。API Server提供可以用來和集羣交互的REST端點。master節點包括用來創建和複製Pod的Replication Controller。