Kubernetes-Docker集群管理

Kubernetes介绍

Kubernetes是一个开源的Docker容器编排系统，Kubernetes简称K8S。

调度计算集群的节点，动态管理上面的作业
通过使用[labels]和[pods]的概念，将应用按逻辑单元进行分组

• K8S用于容器应用程序的部署，扩展和管理
• K8S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
• Kubernetes目标是让部署容器化应运简单高效
• 官方网站：http://www.kubernetes.io

Kubernetes特性

• 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，保证预测的副本数量；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。

• 弹性伸缩

  使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务

• 自动部署和回滚

  K8S采用滚动更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受影响业务

• 服务发现和负载均衡

  K8S为多个容器提供一个统一的访问入口（内部IP地址和UI个DNS地址），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

• 机密和配置管理

  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。并且可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用

• 存储编排

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

• 批处理

  提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。

Kubernetes集群架构与组件

master组件

• kube-apiserver

  Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储。

• kube-controller-manager

  处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。

• kube-scheduler

  根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署，可以部署在同一个节点上，也可以部署在不同的节点上。

• etcd

  分布式键值存储系统，用于保存集群状态数据，比如Pod、Server等对象信息。

node组件

• kubelet

  kubelet是MAster在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器，Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将Pod转换成一组容器。

• bube-proxy

  在Noed节点上实现Pod网络代理，维护网络规划和四层复=负载均衡工作。

• docker或rocker

  容器引擎，运行容器。

Kubernetes核心概念

• Pod

  最小部署单元
  一组容器的集合
  一个Pod中的容器共享网络命名空间
  Pod是短暂的

• Controllers

  ReplicaSet:确保 预期的Pod副本数量
  Deployment :无状态应用部署
  StatefulSet: 有状态应用部署
  DaemonSet :确保所有Node运行同一个Pod
  Job:一次性任务
  Cronjob: 定时任务
  更高级层次对象，部署和管理Pod

• Service

  防止Pod失联
  定义一组Pod的访问策略

• Label: 标签，附加到某个资源上，用于关联对象。查询和筛选

• Namespaces: 命名空间， 将对象逻辑上隔离

• Annotations: 注释

运行流程

①运维人员向kube-apiserver发出指令（我想干什么，我期望事情是什么状态）

②api响应命令,通过一系列认证授权,把pod数据存储到etcd,创建deployment资源并初始化。(期望状态）

③controller通过list-watch机制,监测发现新的deployment,将该资源加入到内部工作队列,发现该资源没有关联的pod和replicaset,启用deployment controller创建replicaset资源,再启用replicaset controller创建pod。

④所有controller被创建完成后.将deployment,replicaset,pod资源更新存储到etcd。

⑤scheduler通过list-watch机制,监测发现新的pod,经过主机过滤、主机打分规则,将pod绑定(binding)到合适的主机。

⑥将绑定结果存储到etcd。

⑦kubelet每隔 20s(可以自定义)向apiserver通过NodeName 获取自身Node上所要运行的pod清单.通过与自己的内部缓存进行比较,新增加pod。

⑧kubelet创建pod。

⑨kube-proxy为新创建的pod注册动态DNS到CoreOS。给pod的service添加iptables/ipvs规则，用于服务发现和负载均衡。

⑩controller通过control loop（控制循环）将当前pod状态与用户所期望的状态做对比，如果当前状态与用户期望状态不同，则controller会将pod修改为用户期望状态，实在不行会将此pod删掉，然后重新创建pod。

谢谢阅读!!!