Kubernetes K8s 基础

小Z哥_Zzz
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K8s 提供的功能

  1. 服务发现和负载均衡： K8s 可以通过 DNS 或者 IP 来暴露一个容器。如果对一个容器的请求过高，K8s 可以通过负载均衡来分配流量

  2. 存储管理： K8s 允许使用本地或者第三方存储来保存持久化文件

  3. 自动部署回滚： K8s 允许指定部署容器的状态，控制状态切换的时间

  4. 自动装箱： 可以理解为通过指定需要的 CPU，内存，K8s 会为容器自动分配所在的 node

  5. 自动愈合： K8s 可以自动重启失败的容器，并删除健康检查失败的容器

  6. 密钥和配置管理： K8s 可以单独存储密码，SSH Key 等关键信息，这样更新这些密码信息时并不需要重新生成镜像

K8s 的组件

一个 K8s 集群由 Node 和 Control plane 两大组件构成

  • Node：一个 node 对应一个服务器，可以是物理机，可以是 VM，也可以是云上的服务器（比如 EC2）。node 上会运行 pod（可以简单理解为容器），pod 是应用的具体载体，所以 node 是为应用 pod 提供计算服务的设备。
  • Control plane：是用来管理 Node 的组件，Control Plane 可以由一个或多个服务器组成。

提示：Node 和 Control plane 可以理解为一个软件的两个组成部分，它们可以安装在一台机器上也可以分开安装在不同的机器上

K8s 集群结构如下图

图 2

说明：

在 AWS 中，当我们创建 EKS 集群的时候，创建的就是图中 Control Plane 这部分。AWS 会帮我们维护 Control Plane，并且不收费。

node 部分对应的就是 AWS 的 EC2，我们选定 EC2 的型号，数量之后，AWS 会启动 EC2 并在其上安装 K8s 相应的软件。

当我们自己做实验时，可以在本机安装一套 K8s，完整包括了 Node 和 Control Plane 两个组件。

下面我们简单说明一下 Control Plane 和 Nodes 各自拥有的主要组件。

这一部分内容主要涉及到 K8s 的管理，对于单纯使用 K8s 而言，这些内容了解即可。

Control Plane

Control Plane 的组件理论上可以运行在集群中的任意服务器上，但一般会默认装在同一台机器上。

对于 AWS 这样的云环境，Control Plane 完全由 AWS 托管，不需要我们进行维护。

Control Plane 主要由以下部分构成

  • kube-apiserver： 用来暴露 K8s API。比如当我们用 kubectl 命令行部署 pod 的时候，Kubectl 命令行就是与 kube-apiserver 进行通信

  • etcd： 键值数据库，用来存放 K8s 自身运行时需要的信息

  • kube-scheduler： 为新建的，没有指定 node 的 pod，根据资源要求、policy 设定等安排工作 node

  • kube-controller-manager：有各种 controller 控制不同的功能

    • Node controller： 负责通知及响应 node 宕机
    • Job controller： 负责运行一次性任务
    • Endpoints controller： 产生 Endpoints 对象（Joins service 和 pods）
    • Service Account & Token controllers： 创建默认帐号及 API access tokens

  • cloud-controller-manager： 为各个云平台提供支持的服务，与云平台相关，在本地服务器运行 K8s 时没有此组件

Nodes

  • kubelet：在每个 node 运行的代理程序，管理 Pod 中运行的容器，不负责非 Pod 中运行的容器（比如，我 node 上用 docker 命令单独启动的容器不在 kubelet 管辖范围内）
  • kube-proxy： 在 node 上运行的网络代理，维护 K8s 的网络规则，这些规则控制集群内外访问 Pods 的通信
  • Container runtime：容器的运行环境，比如说 Docker，这是需要单独安装的
  • Addons： 插件利用 K8s 资源去实现集群的一些特性
  • DNS： K8s DNS 是一个 DNS 服务器，它与环境中的其它 DNS 服务器一起负责 K8s 服务的 DNS 解析工作。K8s 启动容器时，DNS 会自动加入容器的 DNS 搜索列表中
  • Web UI（Dashboard）： 提供图像界面管理 K8s
  • Container Resource Monitoring： 记录各种 metric，但 K8s 只提供了 API 接口，无法直接使用
  • Cluster-level Logging： 容器中默认日志输出到标准输出，会随着容器的消灭而灭亡，所以日志需要输出到外挂持久存储或者输出到第三方日志存储应用

K8s 对象

“在 Kubernetes 系统中，Kubernetes 对象是持久化的实体。Kubernetes 使用这些实体去表示整个集群的状态”

这是官网上 K8s 对象的定义，非常抽象。简单理解就是，在 K8s 中跑的一个 Pod 就是一个对象，在 K8s 中建的 Namespace，Service 等也是对象。

我们用 K8s 时，创建的所有内容都是 K8s 对象。以后在实际使用中，我们也是主要和 K8s 对象打交道。

对象的 Spec 和 Status

对象用 Spec 来描述其定义，用 Status 指定其运行时所在的状态。

K8s 会根据对象的 Spec 创建对象，根据 Status 来维护对象的运行情况（比如，pod failed 的时候 K8s 会自动帮你重启对象）。

描述对象

K8s 利用 yaml 文件来描述对象的 Spec 和 Status。

我们在 Yaml 文件中定义好需要的对象，然后利用 K8s API（kubectl 命令）把 Yaml 文件中的对象创建到 K8s 中。

下面是官网的一个 Yaml 文件“deployment.yaml”的例子

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2 # tells deployment to run 2 pods matching the template
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

说明：

我们在这个 Yaml 文件中指定对象的类型为“Deployment”，运行容器的镜像为“nginx:1.14.2”并打开 80 端口

这个文件写好之后，我们可以用下列命令创建 Deployment

kubectl apply -f deployment.yaml --record
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