【云计算•云原生】4.云原生之什么是Kubernetes

Kubernetes概念

K8S就是Kubernetes，Kubernetes首字母为K，末尾为s，中间一共有8个字母，所以简称K8s。

它是一个为容器化应用提供集群部署和管理的开源工具，由 Google 开发。通过k8s可以使用配置文件轻松管理上千台机器。

k8s的部署配置文件和docker的dockerfile很类似，其内容描述了整个部署过程。

Kubernetes核心概念

集群

由多个节点组成的、共同对外提供服务的一个节点组，可添加或删除节点

pod

K8S 调度、管理的最小单位，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod，主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。

如果一组应用紧耦合，那么他们应该在一个pod中编排

ConfigMap

微服务上线时根据不同服务需要有一些可变配置，为了实现对微服务各个节点的灵活配置，k8s内置支持微服务的配置configmap，将配置信息写入configmap，然后configmap以环境变量的方式注入到pod中，pod中的容器可以访问这些配置。

Kubernetes架构

架构中分为master/worker两个部分

master节点的组件

• etcd: 负责存储k8s集群的状态数据、节点数据等
• API server: 是操作etcd的唯一接口
• Scheduler: 负责资源调度
• Controler Manager: 集群状态的协调控制者，维护集群状态

worker节点组件

• Controller Runtime: 下载镜像和容器的组件

• kubelet: 与master节点上API server交互，负责管理worker节点上的组件，运行在集群中每个节点node上。注意他是一个进程而不是组件。

• pod: K8S 调度、管理的最小单位，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod，主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。

• kube-proxy: 对pod进行寻址和负载均衡

用户操作 k8s 集群一般是通过 kubectl命令行工具或者 dashboard；

Pod 之间进行通讯是通过集群内部的覆盖网络 Overlay Network，外部流量想要进入集群访问 Pod 则是通过负载均衡 Load Balander 设备进行。

Kubernetes网络架构

k8s有四层网络，从上到下分别是

• 外部接入网络(NodePort/LoadBalancer/Ingress)
• service网络
• pod网络
• node节点网络

内部网络

节点网络用来保证master和worker，以及worker节点之间能够做正常寻址和通讯

pod之间通过pod网络(在节点网络之上)寻址和通信

不同节点之间的pod访问可以通过路由或者其他方式访问；节点的ip可能会随着关机挂起而改变，需要service网络维护。

worker节点中的kubelet将信息传给master节点中的etcd来实现服务注册。

kube-DNS和kube-proxy获取etcd中的信息来实现服务发现。

kube-DNS保存serviceName->ClusterIP的信息。(service服务的ip叫ClusterIp)

ClusterIP并不是一成不变的，ServiceName是唯一的。

Kube-Proxy保存CluserIP->PodIP的信息。这样两层可以实现POD 在集群之间的网络连接。kube-proxy是集群中每个节点node上运行的网络代理。

外部网络

• NodePort

将service暴露在节点网络上

• LoadBalancer

将service暴露在节点网络上+负载均衡

• Ingress

如果需要暴露在节点网络中的服务有很多，仅仅使用 load balancer 的话成本是很高的。Ingress 可以等价于反向代理或者网关，它的主要作用就是反向路由，它可以将多个 k8s 内部的服务同时暴露出去但仅需一个 load balancer。Ingress 还有一些其他功能如动态路由更新、安全认证、日志监控等。

k8s各端口含义

• port: 是k8s集群内部访问service的端口，即通过clusterIP: port可以访问到某个service
• nodePort: 是外部访问k8s集群中service的端口，通过nodeIP: nodePort可以从外部访问到某个service
• targetPort: 是pod的端口，从port和nodePort来的流量经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上，最后进入容器
• containerPort: 是pod内部容器的端口，targetPort映射到containerPort