文章目录
- [第一章 kubernetes介绍](#第一章 kubernetes介绍)
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- [1.1 应用部署方式演变](#1.1 应用部署方式演变)
- [1.2 kubernetes简介](#1.2 kubernetes简介)
- [1.3 kubernetes组件](#1.3 kubernetes组件)
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- 控制节点(master)：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 )
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- [ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制](#ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制)
- [Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上](#Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上)
- [ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等](#ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等)
- Etcd：负责存储集群中各种资源对象的信息
- 工作节点(node)：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 )
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- [Kubelet: 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器](#Kubelet: 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器)
- [KubeProxy: 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡](#KubeProxy: 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡)
- [Docker: 负责节点上容器的各种操作](#Docker: 负责节点上容器的各种操作)
- 实例：nginx服务部署
- [1.4 kubernetes概念](#1.4 kubernetes概念)
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- Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控
- Node：工作负载节点，由master分配容器到这些node工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行
- Pod：kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod中可以有1个或者多个容器
- Controller：控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod、停止pod、伸缩pod的数量等等
- Service：pod对外服务的统一入口，下面可以维护同一类的多个pod（kube-proxy与service区别）
- Label：标签，用于对pod进行分类，同一类pod会拥有相同的标签
- NameSpace：命名空间，用来隔离pod的运行环境
第一章 kubernetes介绍
本章节主要介绍应用程序在服务器上部署方式演变以及kubernetes的概念、组件和工作原理。
1.1 应用部署方式演变
在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：
传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
优点：简单，不需要其它技术的参与
缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容易产生影响
虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境（比如VMware虚拟机）
优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性
缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源
容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统（比如docker容器）
优点：
可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署
容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：
- 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
- 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量
容器编排问题------引入k8s
这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：
- Swarm：Docker自己的容器编排工具
- Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用
- Kubernetes：Google开源的的容器编排工具
主流容器编排工具市场占有率：
1.2 kubernetes简介
kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。
主要功能
kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：
自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷
1.3 kubernetes组件
一个kubernetes集群主要是由控制节点(master) 、工作节点(node) 构成，每个节点上都会安装不同的组件。
控制节点(master)：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 )
ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制
Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上
ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
Etcd：负责存储集群中各种资源对象的信息
工作节点(node)：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 )
Kubelet: 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器
KubeProxy: 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡
Docker: 负责节点上容器的各种操作
实例：nginx服务部署
下面，以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件调用关系：
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首先要明确，一旦kubernetes环境启动之后，master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中
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一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件
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apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上
在此时，它会从etcd中读取各个node节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知apiServer
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apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务
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kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的pod
pod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中至此，
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一个nginx服务就运行了，如果需要访问nginx，就需要通过kube-proxy来对pod产生访问的代理
这样，外界用户就可以访问集群中的nginx服务了
1.4 kubernetes概念
Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控
Node：工作负载节点，由master分配容器到这些node工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行
在Kubernetes（k8s）中，一个"节点"（Node）通常是指集群中的一台物理或虚拟机器，也就是宿主机（Host）。每个节点都能够运行由容器化的应用程序组成的工作负载。Kubernetes集群通常由多个节点组成，这些节点被分为两种类型：
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Master节点（也称为控制平面节点）：Master节点负责管理集群的状态，包括调度工作负载、响应集群事件（如扩展或滚动更新）、以及维护集群内不同组件之间的通信。
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Worker节点：Worker节点是部署用户容器化应用程序的地方。每个Worker节点上都运行着kubelet，它是一个代理，用于管理该节点并与Kubernetes的Master节点通信。Worker节点还运行其他网络和存储相关的服务，以确保容器化的应用程序正常运行。
在Kubernetes架构中，节点提供了运行容器所需的资源，例如CPU、内存、网络和存储资源。每个节点都由Master节点监控和管理，确保分配给它的Pods（即一组一个或多个容器）正常运行。如果某个节点发生故障，Master节点可以将Pods重新调度到其他健康的节点上。
Pod：kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod中可以有1个或者多个容器
Controller：控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod、停止pod、伸缩pod的数量等等
Service：pod对外服务的统一入口，下面可以维护同一类的多个pod（kube-proxy与service区别）
在 Kubernetes 中，kube-proxy 和 Service 是两个相关但不同的概念，它们共同协作以提供对集群内部和外部服务的访问。
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kube-proxy
kube-proxy是一个运行在每个 Kubernetes 节点上的网络代理组件。它负责维护节点上的网络规则，并实现了部分服务发现和负载均衡功能。kube-proxy使得来自 Pod 内部或集群外部的网络流量能够通过服务的虚拟IP地址（ClusterIP、NodePort、LoadBalancer IP等）被正确地转发到后端的 Pod。kube-proxy支持几种流量转发模式：- 用户空间模式（User space mode）：这是最早的模式，性能较低，现已不常使用。
- iptables 模式：利用 Linux 的 iptables 规则直接进行包转发，性能较好，是默认选项之一。
- IPVS 模式：使用 Linux 的 IP Virtual Server 进行更高效的流量转发，适合大规模集群。
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Service
Service是 Kubernetes 提供的一个抽象概念，它定义了一种访问一组特定 Pod 的方式，无论这些 Pod 运行在哪个节点上。每个Service都有一个虚拟的固定IP地址（ClusterIP），以及一个DNS名称，使得其他组件可以通过它访问后端的 Pod，而不需要关心 Pod 的具体位置。Service对象支持多种类型：- ClusterIP：为服务提供一个内部集群IP，只能从集群内部访问。
- NodePort ：在 ClusterIP 的基础上，为服务在每个节点上打开一个端口，允许从集群外部通过
<节点IP>:<NodePort>访问服务。 - LoadBalancer：在 NodePort 的基础上，还会请求云提供商的负载均衡器，允许通过外部的负载均衡器IP访问服务。
- ExternalName：通过返回一个外部域名而非IP地址来转发服务。
总的来说，kube-proxy 是负责实现服务连接和负载均衡的网络代理，而 Service 是定义如何访问一组 Pod 的高级抽象。当创建一个 Service 时，kube-proxy 将根据 Service 的定义更新节点上的网络规则，确保流量能够被正确转发到后端的 Pod。