K8S 初识

赵占旭

2019 年 10 月 14 日

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K8S

Kubernetes是用来管理容器的软件，docker和kubernetes的关系类似于qemu和openstack的关系。接下来的信息基本来自于kubernetes中文文档。

架构

构成组件

Kubernetes主要由以下几个核心组件组成：

etcd保存了整个集群的状态；
apiserver提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
controller manager负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
scheduler负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上；
kubelet负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume(CVI)和网络(CNI)的管理；
Container runtime负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行(CRI)；
kube-proxy负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；

除了核心组件，还有一些推荐的Add-ons：

kube-dns负责为整个集群提供DNS服务
Ingress Controller为服务提供外网入口
Heapster提供资源监控
Dashboard提供GUI
Federation提供跨可用区的集群
Fluentd-elasticsearch提供集群日志采集、存储与查询

介绍完组件之后，我们需要知道这些组件部署时所在的位置。kubernetes部署时主要分为控制节点(master)以及计算节点(node)。

Master

kube-apiserver暴露Kubernetes API，任何资源请求/调用操作都是通过kub-apiserver提供的接口进行。
etcd，提供存储系统，保存所有集群数据，使用时需要为etcd数据提供备份计划。
kube-controller-manager运行管理控制器，它们是集群中处理常规任务的后台线程。逻辑上，每个控制器是一个单独的进程，但为了降低复杂性，它们都被编译成单个二进制文件，并在单个进程中运行。
- 计算节点(Node)控制器。
- 副本(Replication)控制器：负责维护系统中每个副本中的pod。
- 端点(Endpoints)控制器：填充Endpoints对象(即连接Services＆Pods)。
- Service Account和Token控制器：为新的Namespace 创建默认帐户访问API Token。
kube-scheduler监视新创建没有分配到Node的Pod，为Pod选择一个Node。
插件(addon)是实现集群pod和Services功能的。Pod由Deployments，ReplicationController等进行管理。Namespace 插件对象是在kube-system Namespace中创建。
DNS虽然不严格要求使用插件，但Kubernetes集群都应该具有集群 DNS。
用户界面，kube-ui提供集群状态基础信息查看。
容器资源监控，提供一个UI浏览监控数据。
Cluster-level Logging，负责保存容器日志，搜索/查看日志。

Node

kubelet是主要的节点代理，它会监视已分配给节点的pod
- 安装Pod所需的volume。
- 下载Pod的Secrets。
- Pod中运行的docker(或experimentally, rkt)容器。
- 定期执行容器健康检查。
- 如果有必要，通过创建镜像pod，将pod的状态报告回Master的REST。
- 将node的状态报告回Master的REST。
kube-proxy通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实现Kubernetes服务抽象。
docker用于运行容器。
rkt运行容器，作为docker工具的替代方案。
supervisord是一个轻量级的监控系统，用于保障kubelet和docker运行。
fluentd是一个守护进程，可提供cluster-level logging。

用户会在Master节点通过kubectl命令进行一些操作，用以创建删除容器。首先会进行认证，然后通过REST根据scheduler的调度确定Node节点，发送给Node节点的kubelet，然后创建pod。
用户访问会先通过firewall，然后proxy模块会有负载均衡访问对应的Pod中的container。

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