Kubernetes中容器、Pod、节点与集群的关系（一）

Kubernetes（简称为K8s）是一种开源容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它最初由Google设计和开发，后来在2014年作为开源项目发布，并由云原生计算基金会（CNCF）进行管理。Kubernetes的核心目的是帮助管理分布式系统，并处理大量容器的复杂性，使得容器化应用程序能够在各种环境（如本地数据中心或云端）中一致地运行。

一、核心概念

1. **容器（Container）**：

• 容器是一种轻量级、可移植的软件单元，它封装了应用程序代码及其依赖项。常用的容器引擎包括Docker。

• 容器可以在任何支持容器的环境中运行，确保一致的开发、测试和生产环境。

2. **节点（Node）**：

• 节点是Kubernetes集群中的一台物理或虚拟机，它运行容器并被Kubernetes管理。

• 每个节点都包含运行Pod的容器引擎（如Docker）、Kubelet（用于管理Pod的进程）以及Kube-proxy（用于网络代理）。

3. **集群（Cluster）**：

• 一个Kubernetes集群由多个节点组成，它们协同工作以提供高可用性和可扩展性。

• 集群通常有一个或多个主节点（Master）和多个工作节点（Worker Nodes）。

4. **Pod**：

• Pod是Kubernetes中最小的部署单元，通常包含一个或多个紧密关联的容器，它们共享网络和存储。

• Pod通常被设计成一次只运行一个应用实例，如果需要横向扩展，可以运行多个Pod副本。

5. **控制平面（Control Plane）**：

• 控制平面负责管理集群的整体状态，包括调度Pod、监控集群、维护所需的Pod状态等。控制平面组件包括API Server、Scheduler、Controller Manager和etcd。

6. **服务（Service）**：

• 服务是Kubernetes中的一个抽象，定义了一个逻辑集合的Pod，并提供了一种方式来访问这些Pod（通常是通过DNS）。

• 服务可以是内网服务（ClusterIP）或外部服务（NodePort、LoadBalancer）。

7. **部署（Deployment）**：

• 部署定义了应用程序的描述性更新，例如多少个Pod应该运行，如何更新它们，以及如何在失败时恢复。

• 部署控制器通过在集群中运行的副本控制器来确保应用程序的指定状态。

8. **命名空间（Namespace）**：

• 命名空间用于将集群中的资源进行逻辑分组。它可以用于创建隔离的环境，如开发、测试、生产等。

9. **ConfigMap 和 Secret**：

• ConfigMap用于管理非机密的配置信息，如配置文件、环境变量等。

• Secret用于存储和管理敏感信息，如密码、OAuth令牌和SSH密钥等，确保它们以加密形式存储在集群中。

10. **持久化存储（Persistent Volume, PV）**：

• PV是Kubernetes中对存储的抽象。它提供了一种独立于Pod生命周期的存储方式，确保数据不会因Pod的重启或删除而丢失。

1.1 容器、节点、Pod与集群的关系

1. 容器 (Container)

容器是应用及其依赖项的打包单元。它们是一种轻量级的虚拟化方式，每个容器运行一个单独的应用程序，使用共享的操作系统内核。Docker 是创建和管理容器的流行工具。

2. Pod

Pod 是 Kubernetes 中的最小部署单元。**它是一个或多个容器的封装，通常会打包在一起运行。**当多个容器需要共享存储和网络资源时，它们会被放在同一个 Pod 中。Pod 里的容器可以通过 localhost 互相通信，因为它们共享同一个网络命名空间。

3. 节点 (Node)

节点是运行 Pod 的物理或虚拟机。每个节点上都会运行一个 Kubernetes 工作进程（kubelet），它负责管理该节点上的 Pod。节点通常分为两类：

• 主节点 (Master Node)：负责集群的控制和管理，运行控制平面组件。
• 工作节点 (Worker Node)：运行实际的应用程序容器，也就是 Pod。

4. 集群 (Cluster)

集群是由多个节点组成的集合。一个 Kubernetes 集群由一个主节点和多个工作节点组成。集群管理和协调所有的节点，确保应用程序高可用并自动调整资源使用。

5. Kubernetes API Server

Kubernetes API Server 是与集群交互的中心点。无论是集群内部组件之间，还是外部用户和系统与集群之间的交互，都通过 API Server 进行。它是 Kubernetes 控制平面的核心。

关系概述

• 容器 是应用的实例，运行在 Pod 中。
• Pod 是 Kubernetes 管理的基本单元，可以包含一个或多个容器。
• 节点 是物理或虚拟机，负责运行一个或多个 Pod。
• 集群 是节点的集合，所有节点共同工作以运行整个系统的应用程序。

上图中：

1. 集群 (Cluster)：整个图形外围的黑色边框表示 Kubernetes 集群。集群是由多个节点组成的，负责管理和调度应用程序的运行。

2. 节点 (Node)：一共三个节点。主节点 (Master Node)与工作节点（Node 1 和 Node 2）。节点是物理或虚拟机，用于运行 Pod。每个节点上都运行着一个 Kubernetes 工作进程（kubelet），管理节点上的 Pod。

3. Pod：Pod 是 Kubernetes 的最小部署单元，可以包含一个或多个容器。在图中，Node 1上有一个 Pod（Pod 1），Node 2 上有两个 Pod（Pod 2 和 Pod 3）。

4. 容器 (Container)：容器是运行具体应用程序的实例。Pod 1 和 Pod 3 各包含一个容器，Pod 2 中包含两个容器。