什么是Kubernetes？

Kubernetes（k8s）是自动化容器操作的开源平台，这些操作包括部署，调度和节点集群间扩展。如果你曾经用过Docker容器技术部署容器，那么可以将Docker看成Kubernetes内部使用的低级别组件。Kubernetes不仅仅支持Docker，还支持Rocket，这是另一种容器技术。
使用Kubernetes可以：
自动化容器的部署和复制
随时扩展或收缩容器规模
将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡
很容易地升级应用程序容器的新版本
提供容器弹性，如果容器失效就替换它，等等…

实际上，使用Kubernetes只需一个部署文件，使用一条命令就可以部署多层容器（前端，后台等）的完整集群：
$ kubectl create -f single-config-file.yaml

kubectl是和Kubernetes API交互的命令行程序。现在介绍一些核心概念。

二.k8s的基本概念

(1)cluster：是计算、存储、网络的资源集合、k8s利用这些资源运行各种容器应用

(2)pod：是k8s的最小调度单位，一个pod对应一个或多个container使其作为一个逻辑单元更加便于管理，通常情况会将紧密相连的一组应用放到一个pod，所以一个pod里面的container关系一个网络栈和一块存储空间。同时pod也是k8s的直接管理对象，pod可以对封装在其内部的容器进行操作（例如docker和rkt）。同时同一个pod的container共享一个网络栈和存储使其可以直接互相访问并互相使用存储卷。可以将其理解为pod是虚拟机，内部容器是一个个服务。

(3)controller：是用来创建或管理pod的，它定义了pod的部署特性和在什么node上运行。

deployment：是最常用的controller用于管理多个pod副本并确保pod按正常状态运行并集成了上线部署、滚动升级、弹性伸缩等功能。

replicaset：实现了多个pod的副本管理，使用deployment时会自动创建replicaset可以说deployment是通过replicaset来管理多个pod的，所以我们通常不单独使用它而是和deployment一起使用。

daemonset：是用于每个node最多只运行一个pod的场景，daemonset通常用于运行daemon

statefuleset：用于保证pod的每个副本再整个生命周期中名称是不变的，当某个pod发生故障需要删除或重新启动是pod的名称会发生变化，同时statefulset会保证副本按照固定顺序启动、更新或删除

job：用于运行结束就删除的应用

（4）service：是一个负载均衡器，他是为一组功能相同的pod提供统一入口。同时service有自己的ip(cluster-ip)和端口（port）内部可以通过endpoint（clusterip+port）去访问引用但是这个cluster-ip是个Virtual IP它无法ping通，是通过调用ipvs进行网络转发的。

service的转发后端四种方式

1.cluster IP

2.nodeport（通过暴露宿主机的端口进行转发）

3.ingress（七层负载均衡）

4.loadblance（去控制公有云的负载均衡器自动添加port规则进而利用负载均衡器进行转发

service的三种端口类型

1.port （本身端口）

2.targetport （pod的端口）

3.nodeport（在宿主机上暴露的端口）

（5）namespace：是用于将用户创建的controller和pod等资源进行分开的，他可以将一个物理cluster划分成多个虚拟的cluster整理资源的同时还可以进行管理（类似与open stack的project）还可以对不同的namespace设置quota

k8s默认的namespace：

1.default（默认创建的资源将放在这个namespace里面）

2.kube-system(k8s自己创建的系统资源将放在这里面)

3.kube-punlic（k8s自己创建的命名空间用于保证整个集群公开看到的某些资源创建pod时指定namespace）

（6）label:以key|value为键值对的形式附加到各种对象上，如pod、node等。service通过selector label建立service和pod的关联，简单来说资源和资源之间都是通过label关联的，通过给一个资源绑定一个或多个label来实现多维度的资源管理，selector label类似于sql语句的where。

三.k8s的架构

典型的master-slave架构

1.master：作为集群大脑 node用于承载部署的容器应用

master节点有kube-apiserver（管理整个节点的api接口，所有对集群的操作和查询都需要经过它。整个集群内模块通信的枢纽用于集群内其他模块的相互通信。集群安全控制，提供集群安全验证和角色权限分配。连接etcd。）、kube-controller-manage（复制集群的故障检测和修复，根据deployment的定义维持正确pod副本数。根据service与pod的管理关系完成服务的endpoints对象创建和更新。为新的namespace创建账户和api访问token）、etcd（k8s的后端数据存储系统，cluster中的所有资源对象数据都存储在这用于配置共享和服务发现）、kube-scheduler（创建pod是选择合适的node进行调度）它主要是用于资源管理、调度、认证、弹性伸缩、安全认证。

2.node：运行容器应用，由master管理接受master节点的各类请求，进行容器的创建和管理，并将运行在上面的容器应用上报到master节点

node节点有kubelet（负责node节点容器创建、删除监控等生命周期管理，上报node信息如cpu、内存、pod的ip等信息到master节点的api-server kube-proxy用于实现端口映射和负载均衡。kube-proxy主要有两种模式iptables和ipvs）

四.k8s的全生命周期管理

在k8s进行管理应用的时候，基本步骤是：创建集群，部署应用，发布应用，扩展应用，更新应用。

那么问题来了为什么我们要创建集群呢？为什么这么多服务都需要用到集群呢？

熟话说人多力量大，切菜一个人一分钟只能切一颗，但是要是我们有三个人呢？

    使用集群为了掩盖底层的无能，在各种环境中，底层的硬件各不相同，有的是各种低廉的服务器，有的各种云环境，有的是各种vm，有的各种host machine，要想屏蔽底层的细节，增强可靠性和稳定性，并且集群可以从而需要创建集群。

    创建集群的好处就是，统一对外提供接口，无须进行各种复杂的调用；提供更好的可靠性，服务器宕机那么频繁，物理磁盘那么容易损坏，无须担心，集群统一进行调配；提供更好的性能，组合集群中各个机器的计算存储网络资源，提供更好的TPS和PS；提供横向扩容的能力，在进行横向扩容的时候，性能基本上能呈线性增长。