kubernetes基本概念 – 乘风破浪

Kubernetes基础

一.Kubernetes基本概念

1.裸容器的问题

宿主机宕机容器无法自动恢复
程序级健康检查依旧不到位
程序的扩容部署回滚和更新依旧不够灵活
端口问题并未得到解决

2.容器编排应特点

轻松管理成千上万的业务容器
全自动容灾机制
全自动扩容、回滚
原生支持服务发现和负载均衡
更加灵活方便地健康检查
一时间想不起来的优点

3.Kubernetes概念

Kubernetes是谷歌以Borg为前身，基于谷歌15年生产环境经验的基础上开源的一个项目，Kubernetes致力于提供跨主机集群的自动部署、扩展、高可用以及运行应用程序容器的平台。
Kubernetes也叫k8s：它提供了资源调度、扩容缩容、服务发现、储存编排、自动部署和回滚，并且天生高可用、负载均衡、故障自动恢复等功能“生态系统”，目前已成为云原生领域的标准。

4.架构

etcd最好用独立的磁盘和SSD，最好部署3个，奇数台。
master主节点高可用最好用3台，奇数台，预防脑裂。
工作node节点可以弹性扩容
kubectl：通过一个config文件验证，是个控制管理工具，可以控制k8s集群，一般装在其中一台主节点上或者装在另外一台机器上（生产环境）。

二.master主节点

整个集群的控制中枢

Kube-APIServer

简介：kube-apiserver: 核心组件，每个模块都要经过，集群安全机制的入口。
是整个集群的控制中枢，提供集群中各个模块之间的数据交换，并将集群状态和信息存储到分布式键值储存系统Etcd集群中。同时它也是集群管理、资源配额、提供完备的集群安全机制的入口，为集群各类资源对象提供增删改查以及watch的REST API接口。
kube-apiserver是无状态的节点。

Controller-Manager

简介：状态管理器，控制pod数量、状态。
保证pod或者其它资源打到期望值，当集群中某个pod的副本数或者其它资源因为故障和错误导致无法正常运行，没有达到设定的值时，Controller manager会尝试自动修复并使其达到期望状态。
scheduler是有状态的组件，同时工作的只有一个。（1.20版本以下查询：kubectl get leases -n kube-system）

Scheduler

简介：集群的调度中心，创建pod的任务，控制pod部署在最佳的节点上。
主要是通过调度算法将POS分配到最佳的Node节点，它通关APIServer监听所有POD状态，一旦发现新的未被调度到任何Node节点的Pod(podspec.nodeName为空)，将会根据一系列策略选择最佳节点进行调度。
scheduler是有状态的组件，同时工作的只有一个。

Etcd

键值数据库，节点间的服务发现和配置共享，用来保存集群的信息。
用于可靠地存储集群的配置数据，是一种持久性、轻量型、分布式的键值数据储存，作为kubernetes集群的持久化储存系统。
，一般生产环境中建议部署三个以上节点（奇数个）。

三.Node工作节点

Worker、node节点、minion节点

Kubelet

负责监听、管理Pod状态，与master通信
负责和Master通信协作，管理该节点上的Pod，对容器进行健康检查及监控，同时负责上报节点和节点上面Pod的状态。

Kube-proxy

负责Pod之间的通信和负载均衡，将指定的流量分发到后端正确的机器上。
查看Kube-proxy工作模式：curl 127.0.0.1:10249/proxyMode

Ipvs

监听Master节点增加和删除service以及endpoint的消息，调用Netlink接口创建相应的IPVS规则。通过IPVS规则，将流量转发至相应的Pod上。

Iptables

监听Master节点增加和删除service以及endpoint的消息，对于每一个Service，他都会场景一个iptables规则，将service的clusterIP代理到后端对应的Pod。

Calico

符合CNI标准的网络插件，给每个Pod生成一个唯一的IP地址，并且把每个节点当做一个路由器。

CoreDNS

用于Kubernetes集群内部Service的解析，可以让Pod把Service名称解析成IP地址，然后通过Service的IP地址进行连接到对应的应用上。

Docker

容器引擎，负责对容器的管理。

四.pod的通信

1.同一个 Pod 中容器通信：
容器中 pod 共享同一个 IP 地址。故同一个 Pod 中 Container 可以做到直接通过 localhost 直接通信。
2.同一个节点多个 Pod 之间通信
pause 容器启动之前，会为容器创建虚拟一对 ethernet 接口，一个保留在宿主机 vethxxx（插在网桥上），一个保留在容器网络命名空间内，并重命名为eth0。两个虚拟接口的两端，从一端进入，另一端出来。任何 Pod 连接到该网桥的 Pod 都可以收发数据。

3.跨节点的pod通信
节点 Pod 通信，相当于创建一个整个集群公用的【网桥】然后把集群中所有的 Pod 连接起来，就可以通信了。
其中跨整个集群的 Pod ip 是唯一的，当报文从一个节点转发到另外一个节点时，报文首先通过 veth，然后通过网桥，转发到物理适配器网卡，最后转发到其它节点的虚拟网桥，进而到达 veth 目标容器。其实现方式有 Flannel、calico、weave 等。