《 Kubernetes进阶实战》一1.2.3Kubernetes概念和术语

1.2.3　Kubernetes概念和术语

       Kubernetes使用共享网络将多个物理机或虚拟机汇集到一个集群中，在各服务器之间进行通信，该集群是配置Kubernetes的所有组件、功能和工作负载的物理平台。集群中一台服务器（或高可用部署中的一组服务器）用作Master，负责管理整个集群，余下的其他机器用作Worker Node（早期版本中也称为Minion），它们是使用本地和外部资源接收和运行工作负载的服务器，如图1-4所示。集群中的这些主机可以是物理服务器，也可以是虚拟机（包括IaaS云端的VPS）。

（1）Master

    （1）Master

       Master是集群的网关和中枢，负责诸如为用户和客户端暴露API、跟踪其他服务器的健康状态、以最优方式调度工作负载，以及编排其他组件之间的通信等任务，它是用户或客户端与集群之间的核心联络点，并负责Kubernetes系统的大多数集中式管控逻辑。单个Master节点即可完成其所有的功能，但出于冗余及负载均衡等目的，生产环境中通常需要协同部署多个此类主机。Master节点类似于蜂群中的蜂王。

    （2）Node

       Node是Kubernetes集群的工作节点，负责接收来自Master的工作指令并根据指令相应地创建或销毁Pod对象，以及调整网络规则以合理地路由和转发流量等。理论上讲，Node可以是任何形式的计算设备，不过Master会统一将其抽象为Node对象进行管理。Node类似于蜂群中的工蜂，生产环境中，它们通常数量众多。
       Kubernetes将所有Node的资源集结于一处形成一台更加强大的“服务器”，如图1-5所示，在用户将应用部署于其上时，Master会使用调度算法将其自动指派至某个特定的Node运行。在Node加入集群或从集群中移除时，Master也会按需重新编排影响到的Pod（容器）。于是，用户无须关心其应用究竟运行于何处。

从抽象的视角来讲，Kubernetes还有着众多的组件来支撑其内部的业务逻辑，包括运行应用、应用编排、服务暴露、应用恢复等，它们在Kubernetes中被抽象为Pod、Service、Controller等资源类型，下面列出了几个较为常用的资源抽象。

（1）Pod

       Kubernetes并不直接运行容器，而是使用一个抽象的资源对象来封装一个或者多个容器，这个抽象即为Pod，它也是Kubernetes的最小调度单元。同一Pod中的容器共享网络名称空间和存储资源，这些容器可经由本地回环节口lo直接通信，但彼此之间又在Mount、User及PID等名称空间上保持了隔离。尽管Pod中可以包含多个容器，但是作为最小调度单元，它应该尽可能地保持“小”，即通常只应该包含一个主容器，以及必要的辅助型容器（sidecar），如图1-6所示

（2）资源标签

       标签（Label）是将资源进行分类的标识符，资源标签其实就是一个键值型（key/values）数据。标签旨在指定对象（如Pod等）辨识性的属性，这些属性仅对用户存在特定的意义，对Kubernetes集群来说并不直接表达核心系统语义。标签可以在对象创建时附加其上，并能够在创建后的任意时间进行添加和修改。一个对象可以拥有多个标签，一个标签也可以附加于多个对象（通常是同一类对象）之上，如图1-7所示。

（3）标签选择器

       标签选择器（Selector）全称为“Label Selector”，它是一种根据Label来过滤符合条件的资源对象的机制。例如，将附有标签“role: backend”的所有Pod对象挑选出来归为一组就是标签选择器的一种应用，如图1-8所示。用户通常使用标签对资源对象进行分类，而后使用标签选择器挑选出它们，例如将其创建为某Service的端点。

（4）Pod控制器

       尽管Pod是Kubernetes的最小调度单元，但用户通常并不会直接部署及管理Pod对象，而是要借助于另一类抽象—控制器（Controller）对其进行管理。用于工作负载的控制器是一种管理Pod生命周期的资源抽象，它们是Kubernetes上的一类对象，而非单个资源对象，包括ReplicationController、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、Job等。以图1-9中所示的Deployment控制器为例，它负责确保指定的Pod对象的副本数量精确符合定义，否则“多退少补”。使用控制器之后就不再需要手动管理Pod对象了，用户只需要声明应用的期望状态，控制器就会自动对其进行进程管理。

（5）服务资源（Service）

        Service是建立在一组Pod对象之上的资源抽象，它通过标签选择器选定一组Pod对象，并为这组Pod对象定义一个统一的固定访问入口（通常是一个IP地址），若Kubernetes集群存在DNS附件，它就会在Service创建时为其自动配置一个DNS名称以便客户端进行服务发现。到达Service IP的请求将被负载均衡至其后的端点—各个Pod对象之上，因此Service从本质上来讲是一个四层代理服务。另外，Service还可以将集群外部流量引入到集群中来。

（6）存储卷

       存储卷（Volume）是独立于容器文件系统之外的存储空间，常用于扩展容器的存储空间并为它提供持久存储能力。Kubernetes集群上的存储卷大体可分为临时卷、本地卷和网络卷。临时卷和本地卷都位于Node本地，一旦Pod被调度至其他Node，此种类型的存储卷将无法访问到，因此临时卷和本地卷通常用于数据缓存，持久化的数据则需要放置于持久卷（persistent volume）之上。

（7）Name和Namespace

       名称（Name）是Kubernetes集群中资源对象的标识符，它们的作用域通常是名称空间（Namespace），因此名称空间是名称的额外的限定机制。在同一个名称空间中，同一类型资源对象的名称必须具有唯一性。名称空间通常用于实现租户或项目的资源隔离，从而形成逻辑分组，如图1-10所示。创建的Pod和Service等资源对象都属于名称空间级别，未指定时，它们都属于默认的名称空间“default”。

（8）Annotation

       Annotation（注解）是另一种附加在对象之上的键值类型的数据，但它拥有更大的数据容量。Annotation常用于将各种非标识型元数据（metadata）附加到对象上，但它不能用于标识和选择对象，通常也不会被Kubernetes直接使用，其主要目的是方便工具或用户的阅读及查找等。

（9）Ingress

        Kubernetes将Pod对象和外部网络环境进行了隔离，Pod和Service等对象间的通信都使用其内部专用地址进行，如若需要开放某些Pod对象提供给外部用户访问，则需要为其请求流量打开一个通往Kubernetes集群内部的通道，除了Service之外，Ingress也是这类通道的实现方式之一。