Kubernetes集群概述/体系结构/相关核心概念

Kubernetes是什么?

业界简称为:K8S,是首字母和末尾之母之间有8个字母,所以叫K8S,不知为何这样起名?

1、它是一个全新的基于容器技术的分布式架构方案。Kubernetes是谷歌严格保密十几年的秘密武器---Borg的一个开源版本,据说在GG员工都签署了保密协议,即使离职也不能泄露机密(业界大数据框架:Hadoop,也是受GG公开文献启发GFS和BigTable )。

2、若我们的系统设计遵循Kubernetes的设计思想,可以说那些传统系统架构中和业务没有多大关系的底层代码或功能模块,可以消除,我们不必再为应用的负载均衡和部署等问题而烦恼

3、Kubernetes是一个开放的开放平台。有Google、RedHat等开源基础设施的大碗们共同发起了一个为:CNCF(Cloud Native Computing Foundation)的基金会。

4、Kubernetes是一个完备的分布式系统支撑平台。

为什么要用Kubernetes?

1、可以和微服务完美结构,构成微服务架构。

2、K8S内的服务的弹性扩容机制可以应对突发流量

3、K8S架构的灵活及超强的横向扩容能力可以提高我们的竞争力

4、基于容器技术,构建公司DevOps、CI/CD、持续交付,缩短开发周期

Kuberntes的体系架构

下图为K8S的体系架构

Kubernetes集群概述/体系结构/相关核心概念

Kubernetes的主要核心组件:

在上图中的左侧节点则是Master节点,右侧是Node节点:

Master节点的主要作用是控制和管理整个集群的状态并接收外部用户的操作请求。它主要运行三中服务进程,分别是:kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager,具体作用如下:

kube-apiserver

kube-apiserver是整个Kubernetes集群的核心,也是部署Kubernetes最先启动的组件,其他所有的组件都会在启动时接入这个服务,主要是提供资源操作的统一入口, 通过RestAPI将集群的状态信息存储etcd集群。

kube-scheduler

主要负责资源的调度,根据集群当前的资源使用情况及复杂的调度算法将Pod调度到适合运行或特定的服务节点上。

kube-controller-manager

kube-controller-manager服务负责管理K8S集群中各种资源的状态,诸如:故障检测、滚动更新等。

Node节点是实际执行用户任务的地方,其上有两种服务进程,分别是:kube-proxy和kubelet,具体作用如下:

kube-proxy

设计kube-proxy服务是为了解决从Node节点中的Pod对K8S特定Service访问时的路由问题,每当K8S创建一个Service的Endpoint,各个Node节点上的kube-proxy进程就会修改节点系统的iptables规则,使得当该节点上的Pod访问相应Endpoint的虚拟Ip和端口时,请求会被分发到正确的节点和容器进行处理

kubelet

kubelet直接负责节点上容器的生命周期,同时也负责Volume和网络(CNI)的管理

其他的核心组件:

etcd:保存集群的状态,整个集群的状态数据都存于此,因此构建K8S集群时,etcd也最好是集群的,同时要对etcd的数据进行备份

Heapster:  提供资源监控

kube-dns:负责为整个集群提供DNS服务

Kuberntes核心概念

Kubernetes集群中,服务器的角色分为Master和Node,此两种不同角色分别运行着不同的服务进程。

Pod

Pod表示的是一个或多个容器的组合,它是K8S最基本的调度和操作单位,每个Pod里都有一个特殊的容器,被称为:”根容器“的pause容器。

在同一个Pod中的容器总会被调度和部署到同一个节点上,并共享相同的数据卷和网络栈,也即是Pod里的多个容器能够同时挂载同一个外部数据卷,这对于部署紧密的服务是十分有作用的。

Label

Labe(标签)其实是一个K-V的键值对形式,用于标记Pod、Node、Namespace或其他任何资源对象的键值对。主要用于在查询或选择时对资源进行条件过滤。

Service

Service是Kubernetes集群对外提供的用户业务功能抽象,表现为一个独立的虚拟IP和端口,其实这个Service就是我们经常提起的微服务架构中的一个微服务。

其实它的后端是由单个Pod或多个Pod的副本组成的容器结合,有K8S提供实际访问的路由能力。通过这层,K8S能够在后端完成诸如:服务和切换、负载均衡、依据资源情况的节点调度等。

那这个Service和RC、Pod是什么关系呢?见下图

Kubernetes集群概述/体系结构/相关核心概念

若公司有上百个或上千Service,这些Service之间有链路调用关系,那如何进行监控这些服务呢?

一是在这些service中打印日志信息,通过ELK或EFK进行收集分析,二是通过服务网格来构建(Service Mesh)监控

RC(Replication Controller)

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