目录

一、k8s是什么？

二、k8s的优势

1.传统部署

2.docker

三、k8s的特性

四、k8s的架构

 1.Master是整个集群的大脑

2.Node节点接受Master安排的任务

3.etcd存储

五、k8s工作流程

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前言

比起君子讷于言而敏于行，我更喜欢君子善于言且敏于行。

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一、k8s是什么？

是负责自动化运维管理多个容器化程序（比如Docker)的集群，是一个生态及其丰富的容器编排框架工具，是用于自动部署，扩展和管理 "容器化（containerized) 应用程序" 的开源系统。全称kubernetes。

提供了容器编排、资源调度、弹性伸缩、部署管理、服务发现等一系列功能。

二、k8s的优势

1.传统部署

传统的部署方式，将程序包放在服务器上，运行启动脚本。需要定时检查运行状态和日志。部署好之后设置警告和负载均衡来分担服务器的压力。一系列的操作均需要人工介入，无法实现自动化。k8s可以很好的自动实现服务部署、更新、卸载、扩容等。

2.docker

裸跑docker的缺陷：

1）单机使用，无法有效集群；
2）随着容器数量的上升，管理成本攀升；
3）没有有效的容灾，自愈机制；
4）没有预设编排模板，无法实现快速，大规模容器调度；
5）没有同一的配置管理中心工具；
6）没有容器生命周期的管理工具；
7）没有图形化运维管理工具；
而k8s可以有效的解决这些缺陷

三、k8s的特性

1.弹性伸缩

根据cpu的使用情况，自动快速的进行扩容、缩容。既能在高并发的时候保障可用姓，又能在业务较少时回收资源，节约成本。

2.自我修复

在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量。
杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。

3.服务发现和负载均衡

k8s为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称）,并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。ingress是整个k8s集群的接入层，负责内外通讯。

4.自动发布（默认滚动发布模式）和回滚

k8s采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个pod，而不是删除所有pod。
如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不影响业务。

5.集中化配置管理和密钥管理

管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性。
可以将一些常用的配置存储在k8s中，方便应用程序使用。

6.存储编排，支持外挂存储并对外挂存储资源进行编排

挂载外部存系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS）,还是网络存储(如NFS，GFS，Ceph)都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。

7.任务批处理运行

提供一次性任务，定时任务。满足批量数据和分析的场景。
 

四、k8s的架构

k8s采用的主从模式，Master节点负责集群的调度，管理和运维，Node节点时集群中的运算工作负载节点。

 1.Master是整个集群的大脑

建议单独占用一台服务器。一旦宕机，所有的命令和任务全部失效。

a. kube-apiserver

大脑，任何资源请求，调用操作，都用通过apiserver，是k8s的请求入口服务。接收k8s的所有请求，根据请求去调度其他组件。

b. kube-controller-manager （控制-管理）

运行管理控制器，是k8s集群里所有资源对象的自动化控制中心。k8s中一个资源对应一个控制器,而controller manager 就是负责管理这些控制器的。比如某个node宕机时，kube-controller-manager会执行修复

主要的控制器有：

名称	中文名	作用
Node Controller	节点控制器	负责在节点出现故障时发现和响应
Replication Controller	副本控制器	负责保证集群中一个RC（资源对象Replicaion Contraller)所关联的Pod副本数始终保持在预设值。可以理解成确保集群中有且仅有N个Pod实例，N是RC中定义的Pod副本数量
Endpoints Controller	端点控制器	填充端点对象（即连接Services和Pods）,负责监听Service和对应Pod副本的变化。可以理解端点是一个服务暴露出来的访问点，如果需要访问一个服务，则必须知道它的endpoint
Service Accont && Token Controllers	服务账户和令牌控制器	为新的命名空间创建默认账户和API访问令牌。
ResourceQuota Controller	资源配置控制器	确保指定的资源对象在任何时候都不会超量占用系统物理资源
Namespace Controller	命名空间控制器	管理namespace的生命周期
Service Controller	服务控制器	属于K8S集群与外部的云平台之间的一个接口控制器

c. kube-scheduler（调度器）

根据调度算法为新建的pode选择一个合适的Node，可以理解成 K8S 所有 Node 节点的调度器。先使用预算策略（predicate）再使用优选策略（priorities）。
预算策略：将所有node节点的剩余资源和pod所需的资源对比，找出符合pod资源需求的node节点 优选策略：预算策略筛选后的node节点被交给优选策略。通过cpu负载，内存剩余等因素，找出最合适的node节点。

2.Node节点接受Master安排的任务

有多个Node节点，当某一个宕机时，Master的工作负载会将这个节点上的任务转移到另一个节点上。

a. kubelet组件

1）监视Node与Master通信，与apiserver汇报node的状况。
2）从Master上获取自己节点上的Pod期望状态（比如运行什么容器、运行的副本数量、网络或者存储如何配置等），与容器引擎交互实现容器的生命周期管理，如果自已节点上Pod 的状态与期望状态不一致，则调用对应的容器平台接口 （即 docker 的接口）达到这个状态。
3）管理镜像和容器的清理工作，保证节点上镜像不会占满磁盘空间，退出的容器不会占用太多资源

b. kube-proxy组件（代理）

在 K8S 集群中微服务的负载均衡是由 Kube-proxy 实现的，是 K8S 集群内部的负载均衡器。它是一个分布式代理服务器，在 K8S 的每个节点上都会运行一个 Kube-proxy 组件。

1）在每个Node节点上实现pod网络代理，负责维护网络规则和四层负载均衡，写入规则至iptables、ipvs实现服务映射访问。
2）pod的网络是由Kubelet提供的，不是kube-proxy组件提供，实际上维护的是虚拟的pod集群网络
3）Master上的kube-apiserver会监控kube-proxy进行对service的更新和端点的维护

c. docker或rocket
运行容器，负责本机的容器创建和管理工作。

3.etcd存储

k8s中的存储服务，分布式键值存储系统，存储了k8s的关键配置和用户配置。
只有apiserver才具有读写的权限。其他的组件必须通过apiserver的借口才能读写数据。

五、k8s工作流程

第一步：客户端发送请求到唯一入口apiserver，apiserver将请求内容写入etcd存储中。

第二步：controller-manager控制管理器通过apiserver读取etcd里面的用户请求，根据请求去设置模板（eg：什么镜像，多少个pod，健康检查等），将模板通过apiserver写入到etcd中。根据这个模板去创建pod

第三步：controller-manager控制管理器通过apiserver去找到scheduler调取器调度pod，给上一步新创建的pod选择一个Node节点

第四步：scheduler通过apiserver去etcd中去读Node节点的资源信息。通过预算和优选策略，挑一个最优的Node节点

第五步：scheduler确定了调度的节点之后，通过apiserver找对应的node节点上的kubelet，由kubetel去创建pod。 kublet监控node节点上的资源信息，pod状态。将这些通过apiserver存储到etcd中

第六步：kube-proxy创建网络规则，制定转发规则，创建service，将用户的请求负载均衡转发到关联的pod上

学习文章来源：kubernetes(k8s)架构和组件，工作流程 ，资源_51CTO博客_k8s架构