Kubernetes理论基础

<p><h3>文章目录</h3><ul><ul><li><a href="#1__2">1 介绍</a></li><li><a href="#2__6">2 组件介绍</a></li><ul><li><a href="#21__12">2.1 核心组件</a></li><ul><li><a href="#211_api_server_14">2.1.1 api server</a></li><li><a href="#212_ControllerManager_18">2.1.2 ControllerManager</a></li><li><a href="#213_Scheduler_22">2.1.3 Scheduler</a></li><li><a href="#214_etcd_26">2.1.4 etcd</a></li><li><a href="#215_Kubelet_40">2.1.5 Kubelet</a></li><li><a href="#216_Kubeproxy_44">2.1.6 Kube-proxy</a></li></ul><li><a href="#22__48">2.2. 其他插件</a></li><ul><li><a href="#221_CoreDNS_50">2.2.1 CoreDNS</a></li><li><a href="#222_dashboard_54">2.2.2 dashboard</a></li><li><a href="#223_Ingress_Controller_58">2.2.3 Ingress Controller</a></li><li><a href="#224_fedetation_62">2.2.4 fedetation</a></li><li><a href="#225_prometheus_66">2.2.5 prometheus</a></li><li><a href="#226_ELK_70">2.2.6 ELK</a></li></ul></ul><li><a href="#3_Pod_74">3 Pod</a></li><ul><li><a href="#31_Pod_76">3.1 Pod概念</a></li><ul><li><a href="#311_Pod_83">3.1.1 Pod服务类型</a></li><li><a href="#312_Pod__114">3.1.2 Pod 服务发现</a></li></ul></ul><li><a href="#4__119">4 网络通讯方式</a></li></ul></ul></p> <h2><a id="1__2"></a>1 介绍</h2> <p>高可用集群副本数据最好是 &gt;= 3 奇数个</p> <h2><a id="2__6"></a>2 组件介绍</h2> <p>k8s架构</p> <p><img src="https://static.couragesteak.com/article/d9fc8f435df7ad203ae855216f4c0552.png" alt="" /></p> <h3><a id="21__12"></a>2.1 核心组件</h3> <h4><a id="211_api_server_14"></a>2.1.1 api server</h4> <p>所有服务访问统一入口</p> <h4><a id="212_ControllerManager_18"></a>2.1.2 ControllerManager</h4> <p>维护副本的期望数</p> <h4><a id="213_Scheduler_22"></a>2.1.3 Scheduler</h4> <p>负责介绍任务，选择合适的节点进行分配任务</p> <h4><a id="214_etcd_26"></a>2.1.4 etcd</h4> <p>键值对数据库，存储K8S集群的所有重要信息（持久化）</p> <ul> <li>ETCD<br /> etcd 的官方将它定位程一个可信赖的分布式键值存储服务，它能够为整个分布式集群存储一些关键服务数据，协助分布式集群的正藏运转。</li> </ul> <p><strong>架构图</strong></p> <p><img src="https://static.couragesteak.com/article/ff85fc2bfd09f575809b66eddfd5c15b.png" alt="" /></p> <p>AWL：日志<br /> Store：持久化写入本地磁盘</p> <h4><a id="215_Kubelet_40"></a>2.1.5 Kubelet</h4> <p>直接跟容器交互实现容器的生命周期管理</p> <h4><a id="216_Kubeproxy_44"></a>2.1.6 Kube-proxy</h4> <p>负责写入规则至IPTABELS、IPVS，实现服务映射访问的</p> <h3><a id="22__48"></a>2.2. 其他插件</h3> <h4><a id="221_CoreDNS_50"></a>2.2.1 CoreDNS</h4> <p>可以为集群中的SVC创建一个域名、IP对应关系解析</p> <h4><a id="222_dashboard_54"></a>2.2.2 dashboard</h4> <p>给K8S集群提供一个B/S结构的访问体系</p> <h4><a id="223_Ingress_Controller_58"></a>2.2.3 Ingress Controller</h4> <p>官方只能实现四层代理，Ingress可以实现7层</p> <h4><a id="224_fedetation_62"></a>2.2.4 fedetation</h4> <p>提供一个可以跨集群中心多K8S统一管理功能</p> <h4><a id="225_prometheus_66"></a>2.2.5 prometheus</h4> <p>提供一个K8S集群监控能力</p> <h4><a id="226_ELK_70"></a>2.2.6 ELK</h4> <p>提供K8S集群日志统一分析介入平台</p> <h2><a id="3_Pod_74"></a>3 Pod</h2> <h3><a id="31_Pod_76"></a>3.1 Pod概念</h3> <ul> <li>自主式Pod</li> <li>控制器管理的Pod</li> </ul> <p>注：官方不是安上面的分类的</p> <h4><a id="311_Pod_83"></a>3.1.1 Pod服务类型</h4> <p><strong>HPA</strong><br /> Horizontal Pod Autoscaling仅适用于Deployment和ReplicaSet，在V1版本中仅支持根据Pod的CPU利用率扩缩容，在vlalpha版本中，支持根据内存和用户自定义的metric扩缩容。</p> <p><strong>StatefulSet</strong><br /> 是为了解决有状态服务的问题（对应Deployments和ReplicaSets是为了无状态服务而假设），其场景包括：</p> <ul> <li>稳定的持久化存储：即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PVC来实现。</li> <li>稳定的网络标志，即Pod重新调度后其PodName和HostName不变，基于Headless Service（即没有Cluster Ip的Service）来实现。</li> <li>有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部署或者扩展的时候要依据定义的顺序依次进行（即从0到N-1，在下一个运行之前所有的Pod必须都是Running和Read状态），基于init containers来实现</li> <li>有序收缩，有序删除（即从N-1到0）</li> </ul> <p><strong>DaemonSet</strong><br /> 确保全部（或者一些）Node上运行一个Pod的副本。当有Node加入集群时，也会为他们新增一个Pod。当有Node从集群移除时，这些Pod也会被回收。删除DaemonSet将会删除它创建的所有Pod</p> <p>使用DaemonSet的一些典型用法</p> <ul> <li>运行集群存储daemon，例如在每个Node上运行glusterd、ceph</li> <li>在每个Node上运行日志手机daemon，例如fluentd、logstash</li> <li>在每个Node上运行监控daemon，例如Prometheus Node Exporter</li> </ul> <p><strong>Job</strong><br /> 负责批处理任务，即执行一次任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束</p> <p><strong>Cron Job</strong><br /> 管理基于时间的Jod，即</p> <ul> <li>在给定的时间点只运行一次</li> <li>周期性地在给定的时间点运行</li> </ul> <h4><a id="312_Pod__114"></a>3.1.2 Pod 服务发现</h4> <p><img src="https://static.couragesteak.com/article/04638ff4b251cd95f66b5a34f4c86f57.png" alt="Pod 服务发现" /></p> <h2><a id="4__119"></a>4 网络通讯方式</h2> <p>Kubernetes的网络模型假定了所有的Pod都在一个可以直接连通的扁平的网络空间中，这在GCE（Google Comute Engine）里面是现成的网络模型，Kubernetes假定这个网络已经存在。而在私有云里面搭建Kubernetes集群，就不能假定这个网络已经存在了。我们需要自己实现这个网络假设，将不同节点上的Docker容器之间的互相访问先打通，然后运行Kubernetes。</p> <ul> <li>同一个Pod内的多个容器之间：lo</li> <li>各Pod之间的通讯：Overlay Network</li> <li>Pod与Service之间通讯：各节点的Iptables规则</li> </ul> <p>Flannel是CoreOS团队针对Kubernetes设计的一个网络规划服务，简单来说，它的功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。而且它还能在这些IP地址之间建立一个覆盖网络（Overlay Network），通过这个覆盖网络，将数据包原封不动地传递到目标容器内。</p> <p><strong>etcd之Flannel提供说明</strong></p> <ul> <li>存储管理Flannel可分配的IP地址段资源</li> <li>监控etcd中每个Pod的实际地址，并在内存中建立维护Pod节点路由表</li> </ul> <p>学习地址：<br /> https://www.bilibili.com/video/BV1w4411y7Go</p>