这是我参与「第四届青训营 」笔记创作活动的第16天.

课前导学

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• 左图：根据主机操作系统（只有一个）用容器构建自己的容器环境，有容器轻便，有镜像你就可以在任何平台启动，不需要引包准备工作。镜像Technology。
• 右图：基础设施（物理主机）虚拟化成VM虚拟机，每一个VM里有一个操作系统，要想APP部署在machine上，登陆VM手动启动应用或脚本启动。

一、Kubernetes简介

1、为什么要Ku

• 容器相比于传统的虚拟化技术，更轻量，更敏捷，更易于管理，运维成本更低；

  • 一次打包，任意地方运行

• 如果容器规模巨大，如何编排管理容器也是个巨大的挑战，需要一个强大的管理系统，Kubernetes 在这方面表现很好

  • 基于 google 超过 15 年的大规模容器管理经验；
  • 功能丰富，易于扩展，架构优雅；
  • 社区活跃，仅次于 Linux 的全球第二大社区；

2、KU是什么

3、Ku核心概念

（1）pod

（2）Volume/PV/PVC/StorageClass

(3)Deployment

(4)Stateful

（5）Node

4、设计准则

5、Ku架构

6、Ku核心通信机制-List-Watch

7、Ku核心功能

二、资源管理

1、资源种类

• 计算类

  • 原生： CPU，memory，等；
  • 可通过 Device plugin 方式支持的非原生： numa，socket。。。

• 存储类

  • 原生：

    • 临时存储： Ephemeral storage，EmptyDir 等
    • 持久化 (PV): Cinder, RBD, Cephfs, NFS, GlusterFS...

  • 可以通过 CSI 方式扩展支持其他存储；

2、资源上报

• 计算资源上报：

  • cAdvisor -> Kubelet -> Node
  • Agent -> Device plugin -> Kubelet -> Node

• 存储资源上报：

  • 临时存储：

    • cAdvisor -> Kubelet -> Node

  • 持久化存储：

    • 托管到存储提供商管理

（1）节点资源案例

3、资源分配

• 计算资源分配：

  • Kubelet -> cgroup manager -> cpu, memory...
  • Kubelet -> device manager -> extended resources

• 存储资源分配：

  • Controller manager -> provisioner -> attacher -> mounter

4、状态维护

• 计算资源状态维护：

  • kubelet/cgroup manager/device manager/evictioner manager -> cpu, memory, extended resources

• 存储资源维护

  • PV controller -> PV/PVC

5、资源回收

• 计算资源回收：

  • Kubelet -> cgroup manager -> cpu, memory...
  • Kubelet -> device manager -> extended resources

• 存储资源回收：

  • Controller manager -> unmounter -> detacher -> deleter

三、调度

约束描述：

• 资源申请：

  • request、limit

• 其他约束：

  • affinity/anti-affinity
  • Label selector
  • Taint & toleration
  • Image locality
  • Bin-packing/Load balancing...

1、资源申请

2、调度流程

主要分为几个步骤：

• 过滤

  • Pre-Filter: 进行一些全局的准备工作，防止流程中多次重复计算；
  • Filter: 基于 Pod 的约束，进行 Pod -> Node 的匹配工作；
  • Post-Filter: 如果没有一个合适的节点，则进行一些抢占行为（驱逐低优任务），看是否能找到合适节点；

• 打分

  • 基于前面的过滤节点，对合适的节点进行打分，按照分值高低进行排序；
  • 如果前面没有合适的节点，则直接调度失败；

• 任务分配

  • Reserve: 在调度器 cache 里面缓存调度结果，为了解决异步 API 操作带来的时延问题；

  • Permit： 扩展接口，可以在这里支持一些扩展语音，比如： Gang 等；

    • 结果有三类： 失败，成功，等待

      • 失败： 直接返回调度失败结果；
      • 成功： 直接通过；
      • 等待： 则异步等待，不阻塞其他流程；

  • Pre-Bind: 任务运行前的一些准备操作，比如： 动态创建 Volume 等；

  • Bind: 把 Pod 绑定到 Node，即： 给应用分配运行节点；

3、栗子

• kubernetes.io/zh-cn/docs/…

（1）Mysql

（2）WordPress

推荐文章：Overview | Kubernetes

四、优化

推荐文档：

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1、Ku还可以更好

2、字节的一些工作

（1）资源管理

（2）功能增强

（3）性能优化

（4）调度质量

3、Ku和Yarn不同

课后总结

参考文献详情：【大数据专场 学习资料六】第四届字节跳动青训营 - 掘金 (juejin.cn)