云原生之路02之Kubernetes

第三章 Kubernetes系统快速入门

• 云中资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按需付费，像水电一样使用IT基础设施

K8S 架构分层

• 生态系统： 不属于K8S，第三方
• 接口层：工具，UI，SDK库 等外围工具，外部可提供自有的实现
• 治理层：策略执行和自动化编排
• 应用层：部署（无状态/有状态应用，批处理，集群应用等）和路由（服务发现，DNS解析等），会提供默认实现，可以替换为各自的实现，但必须通过一致性测试
• 内核层：k8s最核心功能，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境，为必选模块。等同于Linux的Kernel

Kuberbets概览

• 模型对象
  • Pod：能够创建，调度和管理的最小部署单元
  • Service：一个Pods的逻辑集合和访问这个集合的策略
  • Deployment：无状态工作负载
  • StatefulSet：有状态工作负载
  • …
  • 增删改查–apiserver
• 功能组件
  • Master:
    • apiserver
    • Scheduler: Pod调度
    • Controller Mannager: 升级运维、扩容缩容
  • Node
    • kubelet: 部署启动、运行监控
    • Kube-proxy: 服务发现
• 功能特性
  • Pod调度
  • 部署启动
  • 运行监控
  • 服务发现
  • 升级运维
  • 扩容缩容

Pod

• Pods是能够创建，调度和管理的最小部署单元，是一组容器的集合
• 同一个pod里的容器共享同一个网络命名空间，IP地址及端口空间。
• pod是短暂的应用，pods被调度到节点，保持在这个节点上直到被销毁。

容器

• Infrastructure Container：基础容器
  • 用户不可见，无需感知
  • 维护整个pod网络空间
• InitContainers：初始化容器：用于服务等待处理以及注册pod信息等
  • 先于业务容器开始执行
  • 顺序执行，执行成功退出，全部执行成功后开始其他业务容器。
• Containers：业务容器
  • 并行启动，启动成功后一直运行Running。

容器基本组成

• 镜像部分
  • 镜像地址和拉取策略
  • 拉取镜像的认证凭据
• 启动命令
  • command：替换docker容器的entrypoint
  • args：作为docker容器entrypoint的入参
• 计算资源
  • 请求值：调度依据
  • 限制值：容器最大能使用的规格

Pod外部输入方式

Pod可以接收的外部输入方式：环境变量，配置文件以及密钥

• 环境变量：使用简单，但一旦变更后必须重启容器
  • Key-value 自定义
  • From 配置文件（configmap）
  • From 密钥（Secret）
• 以卷形式挂载到容器内使用，权限可控
  • 配置文件（configmap）
  • 秘钥（Secret）

Pod与工作负载的关系

• 通过label-selector和owerReference相关联
• Pod通过工作负载实现应用的运维，如伸缩，升级等。

• 关键工作负载 ReplicaSet

  • ReplicaSet-副本控制器
  • 确保Pod的一定数量的份数（replica）在运行。如果超过这个数量，控制器会杀死一些，如果少了，控制器会启动一些
  • ReplicaSet用于解决pod的扩容和缩容问题
  • 通常用于无状态应用
    

• 关键工作负载 Deployment

  • 更新Pod 和 ReplicaSet
  • 集成了上线部署、滚动升级、创建副本、暂停上线任务、恢复上线任务、回滚到以前某一版本（成功/稳定）的Deployment等功能。无人值守的上线，避免沟通、操作的风险
    

K8S系统组件

K8S总体架构

K8S基于list-watch机制的控制器架构

K8S Controllers

K8S Scheduler

• 为 pod 找到一个合适的 Node
• Default scheduler 基于列队的调度器，一次调度一个pod，调度时刻全局最优
  

Demo 城市天气预报