k8s架构简介

k8s平台主要是解决集群资源调度的问题，当有请求过来时，进行分发请求
具有监控节点、自愈、管理集群网络、保证pod互联的能力

k8s Master节点与Worker节点

• Master节点是Kubernetes 的主节点。集群所有的控制命令都传递给Master组件，在Master节点上运行。kubectl命令在其他Node节点上无法执行。

• Master节点上面主要由四个模块组成：etcd、api server、controller manager、scheduler。

api server：负责对外提供restful的Kubernetes API服务，其他Master组件都通过调用api server提供的rest接口实现各自的功能，如controller就是通过api server来实时监控各个资源的状态的。

etcd：是 Kubernetes 提供的一个高可用的键值数据库，用于保存集群所有的网络配置和资源对象的状态信息，也就是保存了整个集群的状态。数据变更都是通过api server进行的。整个kubernetes系统中一共有两个服务需要用到etcd用来协同和存储配置，分别是：
1）网络插件flannel，其它网络插件也需要用到etcd存储网络的配置信息；
2）kubernetes本身，包括各种资源对象的状态和元信息配置

scheduler：监听新建pod副本信息，并通过调度算法为该pod选择一个最合适的Node节点。会检索到所有符合该pod要求的Node节点，执行pod调度逻辑。调度成功之后，会将pod信息绑定到目标节点上，同时将信息写入到etcd中。一旦绑定，就由Node上的kubelet接手pod的接下来的生命周期管理。如果把scheduler看成一个黑匣子，那么它的输入是pod和由多个Node组成的列表，输出是pod和一个Node的绑定，即将这个pod部署到这个Node上。Kubernetes目前提供了调度算法，但是同样也保留了接口，用户可以根据自己的需求定义自己的调度算法。

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。每个资源一般都对应有一个控制器，这些controller通过api server实时监控各个资源的状态，controller manager就是负责管理这些控制器的。当有资源因为故障导致状态变化，controller就会尝试将系统由“现有状态”恢复到“期待状态”，保证其下每一个controller所对应的资源始终处于期望状态。比如我们通过api server创建一个pod，当这个pod创建成功后，api server的任务就算完成了。而后面保证pod的状态始终和我们预期的一样的重任就由controller manager去保证了。
controller manager 包括运行管理控制器（kube-controller-manager）和云管理控制器（cloud-controller-manager）

• worker节点

k8s执行流程案例

K8s总体架构

K8s各组件作用

k8s虚拟机抽象Pod

k8s和Pod

• 容器是应用加上操作系统的包装 是一种资源隔离抽象
• pod是容器的包装 是一种虚拟机抽象
• k8s是管理pod虚拟机的数据中心抽象
• 所以应用、容器、 pod、k8s是层层包装关系 最里面是应用，容器包装应用 pod包装容器，k8s是总体资源的管理者

PetClinic项目模拟Pod应用

Pod发布规范

Pod相关指令

kubectl apply -f petclinic-pod.yml (部署petclinic项目pod)

kubectl get all (查看正在运行中的所有k8s服务)

kubectl get po petclinic (查看Petclinic pod的运行状态)

kubectl describe pod petclinic (查看petclinic pod 运行详情)

kubectl delete po petclinic (删除指定petclinic pod)

如何访问Pod

pod小结

• Pod是K8s云平台的虚拟机资源
• Pod的发布规范
  • kind -> Pod
  • spec -> 容器镜像
• 通过Port-Forward可本机访问Pod

K8s反向代理Service

传统反向代理与K8s Service反向代理对比

传统反向代理

K8s NodePort Service反向代理

• k8s中 service将流量反向路由到后端pod 是通过selector和lable机制来实现
• label是打标签机制，可以给pod打上标签 标签就是键值对 比如app： petclinic
• selector是路由选择机制 如果selector 上的标签和后台pod的标签能够匹配上 那么运行时这个service就会将流量路由到匹配的pod上
• 对比nginx传统静态
  service selector labels 能力要强很多 路由转发 负载均衡 提供稳定访问点

Label和Selector

Service 发布

Service 发布样例规范

PetClinic Service发布规范

Petclinic-pod.yml

Service小结

• Service 是K8s提供的反向代理机制
• NodePort是Service的一种类型,可将 Service暴露给外网
• Label是K8S中的一种打标签的机制
• Selector是K8S中的路由选择定位机制

通过Service实现蓝绿发布

主要学习内容

• 蓝绿发布基本原理
• 基于Service/Selector/Label实现PetClinic的蓝绿发布

Selector/Label和蓝绿发布

蓝绿发布(Blue-Green-Delpoyment) ： 是一种应用升级发布方式 这种方式可以瞬间切换到新版本，也可以瞬间回退到老版本，可以做到用户体验不中断。

蓝绿发布配置文件

petclinic-pod.yml

petclinic-service.yml

K8S Service命令

kubectl get all  查看本机k8s环境 查看所有运行的资源
kubectl apply -f . 把当前目录下所有发布文件一次性发布
kubectl  get po --show-labels 展示所有pod 并且展示pod的labels
kubectl describe  svc petclinic 查看petclinic服务的执行详情
kubectl  delete po --all 删除所有pod
kubectl  delete svc--all 删除所有service

蓝绿发布小结

• 蓝绿发布是一种应用升级发布方式
• 通过Service配合Label/Selector可以实现蓝绿发布

应用集群抽象ReplicaSet

学习内容

• K8s ReplicaSet副本集原理
• 通过ReplicaSet实现Petclinic应用集群

传统应用集群和K8s应用集群对比

• 传统应用集群

• k8s 应用集群

• 在k8s中通过ReplicaSet 实现应用集群的高可用部署

pod在k8s中是不固定的概念 pod可能会宕机 如果pod宕机 是不会自动恢复的 

ReplicaSet 是对一组pod组成的应用集群的包装  可以保证他所包装的应用集群的高可用 如果有pod宕机，ReplicaSet会自动负责重启pod 保证应用集群的数量 保证应用集群的高可用

因为service ReplicaSet 等其他概念 都是有软件定义的抽象概念 没有直接的物理实体对应 所以K8S又被称为软件定义的数据中心，可以直接运行在笔记本电脑上，和传统物理数据中心有根本差别。

ReplicaSet发布配置文件

ReplicaSet发布规范样例

ReplicaSet相关命令行脚本

kubectl describe rs pecinic (查看 ReplicaSet执行详情)

kubectl delete rs petclinic （删除ReplicaSet，所关联的pod都会宕机 随后被删除）

ReplicaSet学习小结

• K8s中的ReplicaSet副本集可以实现应用集群
• 发布规范
  • Kind：ReplicaSet
  • apiVersion:extensions/吧deta1
• ReplicaSet具有自愈(Self-healing)能力

滚动发布抽象Deployment

主要学习内容

• 滚动发布(Rolling Update)原理
• K8s Deployment原理
• 使用Deployment实现应用的滚动发布

简单了解滚动发布

什么是滚动发布 Rolling Update

一种高级发布策略,按批次依次替换老版本,逐步升级到新版本。发布过程中,应用不中断,用户体验平滑。

蓝绿发布VS滚动发布

简单了解K8s抽象Deployment

K8s中的Deployment可以认为是一种滚动发布抽象 他在ReplicaSet的基础上再做一次封装 Deployment是将ReplicaSet,将滚动发布的流程和ReplicaSet一起包装起来

Deployment滚动发布流程

**Deployment滚动发布流程**：通过Deployment调度实现滚动发布，应用的老版本V1.0.0已发布，对应的ReplicaSet是V1.0.0，可以通过Deployment进行升级发布应用的V1.0.1，发布后Deployment会创建一个新的ReplicaSetV1.,0.1，之后Deployment会依次滚动，不断的创建并且拉入新的蓝色版本的Pod。拉出并且关闭老的绿色版本的Pod，直到新的蓝色版本的Pod全部上线，绿色版本的Pod全部下线。

这个过程当中，Deployment会保证始终有Pod处于可用状态，服务不会中断，另外前置的Service抽象会屏蔽掉内部的Pod地址的变化，让消费方Client对整个发布过程无感知，如果在滚动发布的过程中，蓝色Pod有问题，健康检查不通过，Deployment会自动终止并且回退发布，即使发布成功，后续也可以根据需要通过Deployment回退到某个版本。

所以Deployment是一种更灵活的发布机制。如果不使用Deployment，仅通过ReplicaSet也可以通过手工方式完成滚动发布，做法就是Deployment做的事情通过手工来完成，但是过程非常的繁琐，而且容易出错。Deployment的抽象机制的引入把滚动发布的实现机制给封装和自动化了。

Deployment发布配置文件

Deployment发布规范样例

petClinic应用Deployment发布规范

spec 下的selector下的matchLoabels的标签要和template下面的labels一致 表示 这个Deployment要选择和管理的是带有 app：petclinic的这些pod 如果遗漏了 selector下的matchLoabels的标签，kubectl会提示验证失败

minReadySeconds： 表示pod起来后，要等待10秒才算就绪，可以方便我们查看滚动发布的效果

maxSurge: 表示在更新过程中可以额外创建多少个pod  默认是25%

maxUnavailabe:表示在更新过程中最多多少个pod可以处于不可用状态，默认是25%.

PetClinic的Service发布规范

Deloyment 命令脚本

kubectl rollout history deployment/petclinic 查看petclinic 版本发布历史

kubectl rollout  undo deployment/petclinic 版本回退 （也是滚动式的）

kubectl rollout status deployment/petclinic  动态显示版本滚动发布状态

kubectl rollout  undo deployment/petclinic -- to-revision=2 回退到指定版本

kubectl  delete deploy petclinic  删除指定deployment

Deployment学习小结

• 滚动发布是一种高级发布机制,支持按批次滚动发布，用户体验不中断,适用于版本兼容发布.蓝绿发布则适用于版本不兼容发布。
• K8s中的Deployment是对ReplicaSet+滚动发布流程的一种包装。
• 发布机制类似ReplicaSet
  • kind: Deployment
  • selector -> matchLabels