kubernetes简称K8S，用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统！
中文官网：https://kubernetes.io/zh/
中文社区：https://www.kubernetes.org.cn/

https://v1-17.docs.kubernetes.io/zh/docs/concepts/overview/

服务部署对比

传统部署时代： 早期，组织在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界，这会导致资源分配问题。例如，如果在物理服务器上运行多个应用程序，则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，结果可能导致其他应用程序的性能下降。一种解决方案是在不同的物理服务器上运行每个应用程序，但是由于资源利用不足而无法扩展，并且组织维护许多物理服务器的成本很高。

虚拟化部署时代： 作为解决方案，引入了虚拟化功能，它允许您在单个物理服务器的 CPU 上运行多个虚拟机（VM）。虚拟化功能允许应用程序在 VM 之间隔离，并提供安全级别，因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序自由地访问。
因为虚拟化可以轻松地添加或更新应用程序、降低硬件成本等等，所以虚拟化可以更好地利用物理服务器中的资源，并可以实现更好的可伸缩性。
每个 VM 是一台完整的计算机，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自己的操作系统。

容器部署时代： 容器类似于 VM，但是它们具有轻量级的隔离属性，可以在应用程序之间共享操作系统（OS）。因此，容器被认为是轻量级的。容器与 VM 类似，具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和 OS 分发进行移植。
容器因具有许多优势而变得流行起来。下面列出了容器的一些好处：

• 敏捷应用程序的创建和部署：与使用 VM 镜像相比，提高了容器镜像创建的简便性和效率。

• 持续开发、集成和部署：通过快速简单的回滚(由于镜像不可变性)，提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。

• 关注开发与运维的分离：在构建/发布时而不是在部署时创建应用程序容器镜像，从而将应用程序与基础架构分离。

• 可观察性不仅可以显示操作系统级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。

• 跨开发、测试和生产的环境一致性：在便携式计算机上与在云中相同地运行。 云和操作系统分发的可移植性：可在

• Ubuntu、RHEL、CentOS、本地、Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。

• 以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。

• 松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分，并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。

• 资源隔离：可预测的应用程序性能。

• 资源利用：高效率和高密度

为什么需要 Kubernetes，它能做什么?

Kubernetes 是一个可移植的、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。

容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中，您需要管理运行应用程序的容器，并确保不会停机。例如，如果一个容器发生故障，则需要启动另一个容器。如果系统处理此行为，会不会更容易？

这就是 Kubernetes 的救援方法！Kubernetes 为您提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。Kubernetes 会满足您的扩展要求、故障转移、部署模式等。例如，Kubernetes 可以轻松管理系统的 Canary 部署。

Kubernetes 为您提供：

服务发现和负载均衡
Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器，如果到容器的流量很大，Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。

存储编排
Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。

自动部署和回滚
您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态，它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如，您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器，删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

自动二进制打包
Kubernetes 允许您指定每个容器所需 CPU 和内存（RAM）。当容器指定了资源请求时，Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。

自我修复
Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器，并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

密钥与配置管理
Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露密钥。

Kubernetes 不是什么

Kubernetes 不是传统的、包罗万象的 PaaS（平台即服务）系统。由于 Kubernetes 在容器级别而不是在硬件级别运行，因此它提供了 PaaS 产品共有的一些普遍适用的功能，例如部署、扩展、负载均衡、日志记录和监视。但是，Kubernetes 不是单一的，默认解决方案是可选和可插拔的。Kubernetes 提供了构建开发人员平台的基础，但是在重要的地方保留了用户的选择和灵活性。

说白了Kubernetes就是管理服务器集群的系统，也就是服务编排系统。

• Kubernetes 不限制支持的应用程序类型。Kubernetes旨在支持极其多种多样的工作负载，包括无状态、有状态和数据处理工作负载。如果应用程序可以在容器中运行，那么它应该可以在 Kubernetes上很好地运行。
• Kubernetes
  不部署源代码，也不构建您的应用程序。持续集成(CI)、交付和部署（CI/CD）工作流取决于组织的文化和偏好以及技术要求。
• Kubernetes
  不提供应用程序级别的服务作为内置服务，例如中间件（例如，消息中间件）、数据处理框架（例如，Spark）、数据库（例如，mysql）、缓存、集群存储系统（例如，Ceph）。这样的组件可以在
  Kubernetes 上运行，并且/或者可以由运行在 Kubernetes 上的应用程序通过可移植机制（例如，开放服务代理）来访问。
• Kubernetes 不指定日志记录、监视或警报解决方案。它提供了一些集成作为概念证明，并提供了收集和导出指标的机制。
• Kubernetes 不提供或不要求配置语言/系统（例如 jsonnet），它提供了声明性 API，该声明性 API 可以由任意形式的声明性规范所构成。
• Kubernetes 不提供也不采用任何全面的机器配置、维护、管理或自我修复系统。
• 此外，Kubernetes 不仅仅是一个编排系统，实际上它消除了编排的需要。编排的技术定义是执行已定义的工作流程：首先执行 A，然后执行 B，再执行 C。相比之下，Kubernetes 包含一组独立的、可组合的控制过程，这些过程连续地将当前状态驱动到所提供的所需状态。从 A 到 C 的方式无关紧要，也不需要集中控制，这使得系统更易于使用且功能更强大、健壮、弹性和可扩展性。

kubernetes架构

kubernetes中最重要的两个组件Master 组件、Node 组件

上图为kubernetes的主从架构，一个主控制多个从，这里不管是使用可视化的UI还是CLI命令操作kubernetes-Master其原理都是通过kubernetes开放的API来操作的，操作指令到达kubernetes后再处理后再分发给Node服务节点

Master 组件
Master 组件提供集群的控制平面。Master 组件对集群进行全局决策（例如，调度），并检测和响应集群事件（例如，当不满足部署的 replicas 字段时，启动新的 pod ）。Master 组件可以在集群中的任何节点上运行。然而，为了简单起见，安装脚本通常会启动同一个计算机上所有 Master 组件，并且不会在计算机上运行用户容器。请参阅构建高可用性集群示例对于多主机 VM 的安装。

kube-apiserver
主节点上负责提供 Kubernetes API 服务的组件；它是 Kubernetes 控制面的前端。kube-apiserver 在设计上考虑了水平扩缩的需要。 换言之，通过部署多个实例可以实现扩缩。 参见构造高可用集群，说白了也就是所有服务访问统一入口。

etcd
etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。

kube-scheduler
主节点上的组件，该组件监视那些新创建的未指定运行节点的 Pod，并选择节点让 Pod 在上面运行。
调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限，说白了也就是负责介绍人物，选择合适的节点镜像分配任务。

kube-controller-manager
在主节点上运行控制器 的组件。从逻辑上讲，每个控制器 都是一个单独的进程，但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行文件，并在一个进程中运行，说白了也就是维护副本期望数目。
这些控制器包括:

• 节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知和响应。
• 副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。
• 端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)。
• 服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌

Node 组件

节点组件在每个节点上运行，维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。

容器运行环境(Container Runtime)-这里对应的也就是Node架构图中的Docker
容器运行环境是负责运行容器的软件。Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、cri-o、 rktlet 以及任何实现 Kubernetes CRI (容器运行环境接口)。

kubelet
一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 Pod 中。kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs，确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。负责整个容器的创建、销毁，说白了也就是直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理 。

kube-proxy
kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理,实现 Kubernetes Service 概念的一部分。kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。如果有 kube-proxy 可用，它将使用操作系统数据包过滤层。否则，kube-proxy 会转发流量本身，说白了就是扶着写入规则至IPTABLES、IPVS实现服务映射访问的。

fluentd
是一个守护进程，它有助于提供集群层面日志。

Container: 容器，可以是docker启动的一个容器
Pod：

• k8s使用Pod来组织一组容器
• 一个Pod中的所有容器共享同一网络
• Pod是k8s中最小部署单元

Volume：

• 声明在Pod容器中可访问的文件目录
• 可以被挂载在Pod中一个或者多个容器指定路径下
• 支持多种后端存储抽象（本地存储，分布式存储，云存储）

Controller：

• ReplicaSet：确保预期Pod副本数量
• Deplotment：无状态应用部署
• StatefulSet：有状态应用部署
• Daemonset:确保所有Node都运行一个指定Pod
• Job：一次性任务
• Cronjob：定时任务

Deployment：

• 定义一组Pod的副本数目，版本等
• 通过控制器Controller维持Pod数目（自动回复失败的Pod）
• 通过控制器以指定的策略控制版本（滚动升级，回滚等）

Service

• 定义一组Pod的访问策略
• Pod的负载均衡，提供一个或者多个Pod的稳定访问地址
• 支持多种方式（ClusterIP，NodePort，LoadBalance）
• Label标签，用于对象资源查询筛选
• Namespace：命名空间，逻辑隔离
  一个集群内部的逻辑隔离机制（鉴权，资源）
  每个资源都属于一个namespace
  同一个namespace所有资源名都不能重复
  不同namespace可以资源名重复

部署流程

1、通过Kubectl提交一个创建RC (Replication Controller)的请求,该请求通过APIServer被写入etad中
2、此时Controller Manager通过API Server的监听资源变化的接口监听到此RC事件
3、分析之后,发现当前集群中还没有它所对应的Pod实例
4、于是根据RC里的Pod模板定义生成一个Pod对象,通过APlIServer写入etod
5、此事件被Scheduler发现,它立即执行一个复杂的调度流程,为这个新Pod选定一个落户的Node,然后通过API Server讲这一结果写入到etad中
6、目标Node上运行的Kubelet进程通过APIServer监测到这个“新生的"Pod,并按照它的定义,启动该Pod并任劳任怨地负责它的下半生,直到Pod的生命结束。
7、随后,我们通过Kubectl提交一个新的映射到该Pod的Service的创建请求
8, ControllerManager通过Label标签查询到关联的Pod实例,然后生成Service的Endpoints信息,并通过APlServer写入到etad中
9、接下来,所有Node上运行的Proxy进程通过APIServer查询并监听Service对象与其对应的Endpoints信息,建立一个软件方式的负载均衡器来实现Service访问到后端Pod的流量转发功能。
k8s里的所有的资源对象都可以采用yaml或者JSON格式的文件定义或者描述

CoreDNS：可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系映射
DASHBOARD:给K8S集群提供一个B/s"结构访a体系
INGRESS CONTROLLER:官方只能实现四层代理,
INGRESS可以实现七层代理
FEDERATION:提供一个可以跨集群中心多K8s统一管理功能
PROMETHEUS:提供K8S集群的监控能力
ELK:提供K8s集群日志统一分析介入平台