Kubernetes入门到精通(一)

传统部署时代： 早期，组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会导致资源分配问题。例如，如果在物理服务器上运行多个应用程序，则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，结果可能导致其他应用程序的性能下降。一种解决方案是在不同的物理服务器上运行每个应用程序，但是由于资源利用不足而无法扩展，并且组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代： 作为解决方案，引入了虚拟化功能，它允许您在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化功能允许应用程序在 VM 之间隔离，并提供安全级别，因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序自由地访问。

因为虚拟化可以轻松地添加或更新应用程序、降低硬件成本等等，所以虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源，并可以实现更好的可伸缩性。

每个 VM 是一台完整的计算机，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自己的操作系统。

容器部署时代： 容器类似于 VM，但是它们具有轻量级的隔离属性，可以在应用程序之间共享操作系统（OS）。因此，容器被认为是轻量级的。容器与 VM 类似，具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和 OS 分发进行移植。

容器因具有许多优势而变得流行起来。下面列出了容器的一些好处：

敏捷应用程序的创建和部署：与使用 VM 镜像相比，提高了容器镜像创建的简便性和效率。
持续开发、集成和部署：通过快速简单的回滚(由于镜像不可变性)，提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
关注开发与运维的分离：在构建/发布时而不是在部署时创建应用程序容器镜像，从而将应用程序与基础架构分离。
可观察性不仅可以显示操作系统级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
跨开发、测试和生产的环境一致性：在便携式计算机上与在云中相同地运行。
云和操作系统分发的可移植性：可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分，并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
资源隔离：可预测的应用程序性能。
资源利用：高效率和高密度。

三、为什么需要 Kubernetes，它能做什么?

容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中，您需要管理运行应用程序的容器，并确保不会停机。例如，如果一个容器发生故障，则需要启动另一个容器。如果系统处理此行为，会不会更容易？

这就是 Kubernetes 的救援方法！Kubernetes 为您提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。Kubernetes 会满足您的扩展要求、故障转移、部署模式等。例如，Kubernetes 可以轻松管理系统的 Canary 部署。

Kubernetes 为您提供：

服务发现和负载均衡
Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器，如果到容器的流量很大，Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。

docker mysql sb url://overlay:mysql—》3个。读写分离。

mysql只读。。。30副本—》mysql。 sb–url: jdbc:mysql://mysqlserver

云上的服务发现和负载均衡。

sc—》注册中心。 DNS，iptables

java–>sc。php(front)，c++（backend）。云上的服务发现和负载均衡。
存储编排
Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。

volumes：数据卷，控制整个集群的存储挂载。pv/pvc
自动部署和回滚
您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态，它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如，您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器，删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

docker docker stack deploy ；docker rollback。

自动二进制打包
Kubernetes 允许您指定每个容器所需 CPU 和内存（RAM）。当容器指定了资源请求时，Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。

docker：–cpus --memory ; kill–>scale

自我修复
Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器，并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

k8s —》 docker service create --replicas 3 ； 100 20 —》 80 重新拉起

**与配置管理
Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh **。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新**和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露**。

docker create secrets /create config。

k8s集中管理配置。sb-》配置中心。

上云。服务发现/DNS —> 负载均衡(mysql) ---->配置中心(ConfigMap)

容器化，服务发现/负载均衡/配置中心–》eureka…

必要的熔断组件，剩下的东西都不需要了。

java —> sb/sc -->eureka

java/go/c++ —> 上云 ---->解决、熔断

上云：应用无关性。大规模集群。k8s 解决云上需要的所有套件。。。

Iaas；

整个阿里云的服务–》Serverless–》将自己的全量服务器进行k8s集群化。

docker swarm —> 10台 k8s。

2、核心架构

Kubernetes入门到精通(一)

Docker：Manager-Worker

K8s：Master：主节点。掌控整个集群的调度，领导人。

Node-Worker：工作节点。未来的应用默认部署在worker节点。

1主+2从（非高可用的）

底层，容器化环境支持。Docker run？

所有对k8s集群的操作，不会直接操作node（worker）节点，master进行掌控。

高可用方式。master<—>master。集群的状态最终都会到达最终一致性。

1、整体主从方式

Kubernetes入门到精通(一)

2、主节点

Kubernetes入门到精通(一)

kube-apiserver
- 主节点上负责提供 Kubernetes API 服务的组件；它是 Kubernetes 控制面的前端。
- kube-apiserver 在设计上考虑了水平扩缩的需要。换言之，通过部署多个实例可以实现扩缩。参见构造高可用集群。
etcd（redis，mysql）

etcd 是兼具一致性C和高可用性P的键值数据库，持久化存储，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。

您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。要了解 etcd 更深层次的信息，请参考 etcd 文档。

可以高可用单独部署，目前实验环境–>和master放在一起部署即可
kube-scheduler（调度）

主节点上的组件，该组件监视那些新创建的未指定运行节点的 Pod（一组容器），（Container）并选择节点让 Pod 在上面运行。

调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。

应用部署到哪个节点，scheduler进行调度。
kube-controller-manager

在主节点上运行控制器的组件。

从逻辑上讲，每个控制器都是一个单独的进程，但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行文件，并在一个进程中运行。

这些控制器包括:

节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知和响应。
副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。
端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)。
服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌.

未来要应用部署–》部署3个副本。—》controllermanager根据要求进行应用相关配置等信息的创建。—》创建好以后Scheduler才进行调度

kubectl

操作k8s的命令行工具。kubectl 。底层就是发请求

3、工作节点

Kubernetes入门到精通(一)

Node 节点：真正干活的

节点组件在每个节点上运行，维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。

Pod：

在docker里面，最小的部署单元是 Container；

在k8s里面，最小的部署单元是Pod（一个完整的部署应用）；

Pod是一组Container的集合。容器化环境（Docker、）

容器是在Pod内。k8s整个最小操作单元是 Pod。

kubelet

一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 Pod 中。

kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs，确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。

kubelet可以控制，当前node的所有Pod的生命周期。 docker run/

kube-proxy

kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理,实现 Kubernetes Service 概念的一部分。

kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。

如果操作系统提供了数据包过滤层并可用的话，kube-proxy会通过它来实现网络规则。否则，kube-proxy 仅转发流量本身。

容器运行环境(Container Runtime)

容器运行环境是负责运行容器的软件。

Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、cri-o、 rktlet 以及任何实现 Kubernetes CRI (容器运行环境接口)。

k8s+Docker

Fluentd 日志收集 EFK的日志系统

4、架构

Kubernetes入门到精通(一)

watch、list；监听

1、创建tomcat集群请求过来-》master节点的apiserver

2、apiserver解析请求，把需要干的活解析出来，放在etcd存储集群中

3、apiserver通知 controller manager ，要干活了，controller manager 再从apiserver获取现在还没做的部署

4、controller manager拿到需要做的部署，产生一次部署信息。把这个东西又存到etcd里面。

5、通知 schduler（调度器），该进行调度了，schduler再从apiserver里面拿到刚才controller manager生产的部署信息，进行调度（找一个闲的节点，进行调度）。

6、scheduler 把这个调度规则保存到etcd里面。

7、其他node节点的kubelet 会监听apiserver。发现有自己要干的活了。kubelet就要来活。进行部署

4、工作原理

Kubernetes入门到精通(一)