Kubernetes(k8s)是自动化容器操作的开源平台,它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时,通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。
在Kubernetes中,我们可以创建多个容器,每个容器里面运行一个应用实例,然后通过内置的负载均衡策略,实现对这一组应用实例的管理、发现、访问,而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。
1.Kubernetes 对象
基础对象
(1)Pod
Pod是Kubernetes应用运行的基本单位。Pod中封装了1个或多个容器(如果几个容器是紧耦合的,这几个容器就会运行在同一个 pod 中)、存储资源、一个唯一IP地址等。
(2)Service
pod是短暂的。如果 replication controller的pod死亡了,当它被重新创建时就会被赋予一个不同的IP地址。这会让应用服务通过IP访问变得困难。
Service定义了一个逻辑集合pod和访问策略的抽象概念。service 的 IP 是不变的。因此可以被其他Pod所依赖。
Service中的Pod通常会被Label Selector定义。被选择的Pod通过Label建立起一个松联结。
service 可以和 Kubernetes 环境中其它部分(包括其它 pod 和 replication controller)进行通信,告诉它们你的应用提供什么服务。Pod 可以四处移动,但是 service 的 IP 地址和端口号是不变的。而且其它应用可以通过 Kubernetes 的服务发现找到你的 service。
service还可以提供负载均衡。
(3)Volume
Volume 代表了一块容器可以访问和存储信息的空间,对于应用来说,volume 是一个本地的文件系统。可供Pod内的Container访问。
(4)Namespace
Namespace 是 Kubernetes 内的分组机制。service,pod,replication controller 和 volume 可以很容易地和 namespace 配合工作,但是 namespace 为集群中的组件间提供了一定程度的隔离。
其他对象
(5)控制器
控制器的构建基于上面的基础对象,并提供额外和便利的功能
① ReplicaSet
确保任意时间都有指定数量的Pod“副本”在运行。它与Replication Controller的区别在于是否支持selector。
两者区别(摘自Kubernetes_For_Java_Developers.pdf):
For replication controllers, matching pods must satisfy all of the specified label constraints. The supported operators are =, ==, and !=.
For replica sets, filtering is done according to a set of values. The supported operators are in, notin, and exists (only for the key).For example, a replication controller can select pods such as environment = dev. A replica set can select pods such as environmentin ["dev", "test"].
如果为某个Pod创建了Replication Controller并且指定3个副本,它会创建3个Pod,并且持续监控它们。如果某个Pod不响应,那么Replication Controller会替换它。
② Deployment
提供了Pods和ReplicaSet的声明性更新。
ReplicaSet一般不会自己创建自己,Deployment通过管理ReplicaSet以协调Pod的创建、删除和更新。
③ StatefulSet
④ DaemonSet
⑤ Job
一个Job是用来创建一个或多个Pod,并且保证指定数量的Pod成功创建(通过追踪成功状态),一个Job就完成了。删除一个Job会清除掉其创建的Pod。
Job是只运行一次的,而replication controller 和deployment 里面的Pod总是保持运行状态。
Job也分为并行Job和非并行类型。
2.管理Kubernetes 对象
(1)Labels and selectors
Label是简单的键/值对,用来传递用户定义的属性。可以在Pod或者Node上添加Label。可以使用 Label selectors选择带有特定Label的对象。
比如,你可能创建了一个"tier"和“app”标签,通过Label(tier=frontend, app=myapp)来标记前端Pod容器,使用Label(tier=backend, app=myapp)标记后台Pod。然后可以使用 Label selectors选择带有特定Label的Pod,并且将Service或者Replication Controller应用到上面。
(2)Field selectors
类似于Label,但Field selectors是基于属性进行选择。
3.Kubernetes control plane
(1)Kubernetes Master
Master节点提供集群的管理控制中心,维护集群状态。当你要与 Kubernetes 通信时,可使用kubectl 等命令行工具。
(2)Kubernetes Node
Node提供Kubernetes运行时环境,以及维护Pod。
4.Kubernetes 组件
下图摘自维基百科:
(1)Master组件
管理集群的机器。
①etcd
一致性且高可用的键值存储,用作Kubernetes对所有集群数据的备份存储。
②kube-apiserver
提供Kubernetes API
③kube-controller-manager
kube-controller-manager是监控集群状态的守护进程。它使用API server为不同的controller监视集群的状态。
④kube-scheduler
监听 kube-apiserver,查询还未分配 Node 的 Pod,分配调度 Pod 到集群内的Node上,然后根据调度策略为这些 Pod 分配 Node(更新 Pod的 NodeName 字段)
⑤cloud-controller-manager
在Kubernetes启用Cloud Provider的时候才需要,用来配合云服务提供商的控制
(2)Node组件
运行容器的机器。
①kubelet
在集群中的每个Node上运行的代理。它确保容器在一个pod中运行。
默认监听 10250 端口,接收并执行 master 发来的指令,管理 Pod 及 Pod 中的容器。每个 kubelet 进程会在 API Server 上注册节点自身信息,定期向 Master 节点汇报节点的资源使用情况,并通过 cAdvisor 监控节点和容器的资源。(cAdvisor 是监视和收集例如每个节点上的容器的CPU,内存,文件和网络使用情况等的资源使用情况和性能指标的代理组件。)
②kube-proxy
kube-proxy是一个网络代理,运行在集群中的每个Node上。
③Container Runtime
负责管理运行的容器、镜像和容器的生命周期。Kubelet 通过Kubernetes CRI (Container Runtime Interface)与运行时的容器交互,以管理镜像和容器。
参考:
[1]Kubernetes官方文档
[2]插画版Kubernetes指南(小孩子也能看懂的kubernetes教程)
[3]十分钟带你理解Kubernetes核心概念