K8S介绍及架构
K8S介绍及架构
什么是kubernetes
Kubernetes(k8s)是Google开源的容器集群管理系统（谷歌内部:Borg），目前已经成为容器编排一个标准。在Docker技术的基础上，为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩、高可用等一系列完整功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性。
Kubernetes优势:
- 容器编排
- 轻量级
- 开源
- 弹性伸缩
- 负载均衡
Kubernetes架构和组件
核心组件
Kubernetes Master控制组件，调度管理整个系统（集群），包含如下组件:
- a、Kubernetes API Server
作为Kubernetes系统的入口，其封装了核心对象的增删改查操作，以RESTful API接口方式提供给外部客户和内部组件调用。它是系统管理指令的统一入口，任何对资源进行增删改查的操作都要交给APIServer处理后再提交给etcd。kubectl是直接和APIServer交互的。
a,提供了资源对象的唯一操作入口，其他所有组件都必须通过它提供的API来操作资源数据，只有API Server与存储通信，其他模块通过API Server访问集群状态。实现集群故障检测和恢复的自动化工作，负责执行各种控制器，主要有：
第一，是为了保证集群状态访问的安全。
第二，是为了隔离集群状态访问的方式和后端存储实现的方式：API Server是状态访问的方式，不会因为后端存储技术etcd的改变而改变。
b,作为kubernetes系统的入口，封装了核心对象的增删改查操作，以RESTFul接口方式提供给外部客户和内部组件调用。对相关的资源数据“全量查询”+“变化监听”，实时完成相关的业务功能
- b、Kubernetes Scheduler
为新建立的Pod进行节点(node)选择(即分配机器)，**负责集群的资源调度**。组件抽离，可以方便替换成其他调度器。
a,Scheduler收集和分析当前Kubernetes集群中所有Minion/Node节点的资源(内存、CPU)负载情况，然后依此分发新建的Pod到Kubernetes集群中可用的节点。
b,实时监测Kubernetes集群中未分发和已分发的所有运行的Pod。
c,Scheduler也监测Minion/Node节点信息，由于会频繁查找Minion/Node节点，Scheduler会缓存一份最新的信息在本地。
d,Scheduler在分发Pod到指定的Minion/Node节点后，会把Pod相关的信息Binding写回API Server。
- Kubernetes Controller
负责执行各种控制器，目前已经提供了很多控制器来保证Kubernetes的正常运行。
Replication Controller
管理维护Replication Controller，关联Replication Controller和Pod，保证Replication Controller定义的副本数量与实际运行Pod数量一致。Node Controller
管理维护Node，定期检查Node的健康状态，标识出(失效|未失效)的Node节点。Namespace Controller
管理维护Namespace，定期清理无效的Namespace，包括Namesapce下的API对象，比如Pod、Service等。Service Controller
管理维护Service，提供负载以及服务代理。EndPoints Controller
管理维护Endpoints，关联Service和Pod，创建Endpoints为Service的后端，当Pod发生变化时，实时更新Endpoints。Service Account Controller
管理维护Service Account，为每个Namespace创建默认的Service Account，同时为Service Account创建Service Account Secret。Persistent Volume Controller
管理维护Persistent Volume和Persistent Volume Claim，为新的Persistent Volume Claim分配Persistent Volume进行绑定，为释放的Persistent Volume执行清理回收。Daemon Set Controller
管理维护Daemon Set，负责创建Daemon Pod，保证指定的Node上正常的运行Daemon Pod。Deployment Controller
管理维护Deployment，关联Deployment和Replication Controller，保证运行指定数量的Pod。当Deployment更新时，控制实现Replication Controller和 Pod的更新。Job Controller
管理维护Job，为Jod创建一次性任务Pod，保证完成Job指定完成的任务数目Pod Autoscaler Controller
实现Pod的自动伸缩，定时获取监控数据，进行策略匹配，当满足条件时执行Pod的伸缩动作。
Kubernetes Node运行节点，运行管理业务容器，包含如下组件:
a、Kubelet
负责管控容器，Kubelet会从Kubernetes API Server接收Pod的创建请求，启动和停止容器，监控容器运行状态并汇报给Kubernetes API Server。Kubernetes Proxy
负责为Pod创建代理服务，Kubernetes Proxy会从Kubernetes API Server获取所有的Service信息，并根据Service的信息创建代理服务，实现Service到Pod的请求路由和转发，从而实现Kubernetes层级的虚拟转发网络。该模块实现了Kubernetes中的服务发现和反向代理功能。
反向代理方面：kube-proxy支持TCP和UDP连接转发，默认基于Round Robin算法**将客户端流量转发到与service对应的一组后端pod。
服务发现方面: kube-proxy使用etcd的watch机制，监控集群中service和endpoint对象数据的动态变化，并且维护一个service到endpoint的映射关系，从而保证了后端pod的IP变化不会对访问者造成影响。另外kube-proxy还支持session affinity。Docker
Node上需要运行容器服务。
master和node之外的组件：
a、etcd
一个高可用的K/V键值对存储和服务发现系统，etcd的功能是给flannel 提供数据存储，可以单机部署或者集群部署。b、flannel
这里并不一定非要是flannel，也可以是其他。所有node上都是以flannel为主流来进行部署。**所有node节点上的docker启动的时候需要flannel分发IP地址，而flannel 就会去请求etcd中的配置，各个node分配不同的IP网段，类似于咱路由器DHCP 的功能，这样就有效的避免了IP地址的冲突，同时flannel 对docker容器的数据包进行转发到另一个node节点上，flannel服务这样就实现了整个K8S集群中docker容器网络互通问题。**