Kubernetes概述

Kubernetes概述
使用kubeadm快速部署一个k8s集群
Kubernetes高可用集群二进制部署（一）主机准备和负载均衡器安装
Kubernetes高可用集群二进制部署（二）ETCD集群部署
Kubernetes高可用集群二进制部署（三）部署api-server
Kubernetes高可用集群二进制部署（四）部署kubectl和kube-controller-manager、kube-scheduler
Kubernetes高可用集群二进制部署（五）kubelet、kube-proxy、Calico、CoreDNS
Kubernetes高可用集群二进制部署（六）Kubernetes集群节点添加

1、kubernetes基本介绍

kubernetes，简称 K8s，是用 8 代替 8 个字符“ubernete”而成的缩写。是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes 的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes 提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。

传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作，当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。

新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。

容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在 build 或 release 的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚拟机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。

Kubernetes 是 Google 开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。

在 Kubernetes 中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

2、kubernetes 功能和架构

2.1 概述

Kubernetes 是一个轻便的和可扩展的开源平台，用于管理容器化应用和服务。通过Kubernetes 能够进行应用的自动化部署和扩缩容。在 Kubernetes 中，会将组成应用的容器组合成一个逻辑单元以更易管理和发现。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。 Kubernetes 建立在 Google 大规模运行生产工作负载十几年经验的基础上， 又结合了社区中最优秀的想法和实践。

2.2 K8s 功能:

• （1）自动化上线和回滚
  Kubernetes 会分步骤地将针对应用或其配置的更改上线，同时监视应用程序运行状况以确保不会同时终止所有实例。如果出现问题，Kubernetes 会为回滚所作更改。
• （2）服务发现与负载均衡
  Kubernetes 为容器提供了自己的 IP 地址和一个 DNS 名称，并且可以在它们之间实现负载均衡。
• （3）自我修复
  当容器失败时，会对容器进行重启
  当所部署的 Node 节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度
  当容器未通过监控检查时，会关闭此容器直到容器正常运行时，才会对外提供服务
• （4）存储编排
  自动挂载所选的存储系统，包括本地存储、诸如 AWS 或 GCP 之类公有云提供商所提供的存储或者诸如 NFS、iSCSI、Ceph、Cinder 这类网络存储系统。
• （5）Secret 和配置管理
  部署和更新 Secret 和应用程序的配置不必重新构建容器镜像， 且不必将软件堆栈配置中的秘密信息暴露出来。
• （6）自动装箱
  基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器，同时避免影响可用性，提高资源利用率
• （7）批量执行
  除了服务之外，Kubernetes 还可以管理批处理和 CI 工作负载
• （8）水平扩缩
  使用一个简单的命令、就可以基于 CPU 使用情况自动对应用程序进行扩缩。
• （9）扩展性设计
  无需更改上游源码即可扩展你的 Kubernetes 集群
• （10）IPv4/IPv6 双协议栈
  为 Pod 和 Service 分配 IPv4 和 IPv6 地址
  从 1.21 版本开始，Kubernetes 集群默认启用 IPv4/IPv6 双协议栈网络， 以支持同时分配 IPv4 和 IPv6 地址

2.3 应用部署架构分类

• (1) 无中心节点架构
  GlusterFS
• (2) 有中心节点架构
  HDFS
  K8S

2.4 k8s 集群架构

官网介绍

在这张系统架构图中，把服务分为运行在工作节点上的服务和组成集群级别控制板的服务。
Kubernetes节点有运行应用容器必备的服务，而这些都是受Master的控制。
每个节点上都要运行Docker。Docker来负责所有具体的映像下载和容器运行。

2.5 k8s 集群架构节点角色功能

Master Node

k8s 集群控制节点，对集群进行调度管理，接受集群外用户去集群操作请求；Master Node 由 API Server、Scheduler、ClusterState Store（ETCD 数据库）和Controller MangerServer 所组成.

• etcd：保存了整个集群的状态；
• api server：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；

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Worker Node

集群工作节点，运行用户业务应用容器；
Worker Node 包含 kubelet、kube proxy 和 ContainerRuntime；

• 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；
• kube-proxy：负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；
• Container runtime：负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；

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除了以上核心组件，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