Kubernetes概述介绍

Kubernetes概述介绍
- [Kubernetes 运行机制](#Kubernetes 运行机制)
- Kubernetes环境搭建部署

Kubernetes 是Google开源的容器集群管理系统，基于Docker构建一个容器的调度服务，提供资源调度、均衡容灾、服务注册、动态扩缩容等功能套件。 Kubernetes基于docker容器的云平台，简写成：k8s

官方网站：http://www.kubernetes.io
官方文档：https://kubernetes.io/zh/docs/home/

Kubernetes架构由管理节点和工作节点，以及一个键值存储系统（Etcd）组成，如图所示

Master节点组件：Master 节点是 Kubernetes 集群的控制节点，负责整个集群的管理和控制，Master节点上包含以下组件：

etcd：一个分布式键值存储系统，用于存储Kubernetes集群的数据。etcd由CoreOS开源，它并不属于Kubernetes集群自身，因此etcd可以在集群之外独立部署。
kube-apiserver： Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储
kube-scheduler：负责 Pod 的调度，根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署,可以部署在同一个节点上,也可以部署在不同的节点上等等，这些控制器负责维护集群中的不同方面，确保整个集群的状态符合预期
kube-controller-manager：集群中所有资源对象的自动化控制中心，处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。例如Deployment、Service这些控制器包括但不限于：
- Node Controller（节点控制器）：负责监控节点状态，当节点出现故障时进行响应。
- Replication Controller（副本控制器）：负责确保特定数量的Pod副本在集群中运行。
- Job Controller（任务控制器）：负责监控Job对象，并生成相应Pod来执行任务。
- Endpoint Controller（端点控制器）：负责管理Service相应的Endpoint对象中关联正确的Pod IP地址。

Node节点：Node 节点是 Kubernetes 集群中的工作节点，Node 上的工作负载由 Master 节点分配，工作负载主要是运行容器应用，Node 节点上包含以下组件：

kubelet：负责 Pod 的创建、启动、监控、重启、销毁等工作，同时与 Master 节点协作，实现集群管理的基本功能。
kube-proxy：实现 Kubernetes Service 的通信和负载均衡.提供网络管理。
Pod: Pod是 Kubernetes 最基本的部署调度单元。每个 Pod 可以由一个或多个业务容器和一个根容器(Pause 容器)组成。一个 Pod 表示某个应用的一个实例
ReplicaSet：是 Pod 副本的抽象，用于解决 Pod 的扩容和伸缩。 Replica复制品
Deployment： Deployment表示部署，在内部使用ReplicaSet 来实现。可以通过Deployment 来生成相应的 ReplicaSet 完成 Pod 副本的创建
Service： Service 是 Kubernetes 最重要的资源对象。Service 定义了服务的访问入口，服务的调用者通过这个地址访问 Service 后端的 Pod 副本实例。Service 通过 Label Selector 同后端的 Pod 副本建立关系，Deployment 保证后端Pod 副本的数量，也就是保证服务的伸缩性

Kubernetes 运行机制

用户通过 API 创建一个 Pod
apiserver 将其写入 etcd
scheduluer 检测到未绑定 Node 的 Pod，开始调度并更新 Pod 的 Node 绑定
kubelet 检测到有新的 Pod 调度过来，通过 container runtime 运行该 Pod
kubelet 通过 container runtime 取到 Pod 状态，并更新到 apiserver 中

Kubernetes环境搭建部署

文中所需资料包已上传至百度网盘

链接: https://pan.baidu.com/s/1TFEffiWjAhdIhzhEKnFilg 提取码: g3pw

环境初始化安装docker

复制代码

#清空Iptables默认规则
[root@k8s-master ~]# iptables -F

#关闭SELinux（将配置文件"/etc/selinux/config"中"SELINUX"字段值设置为"disabled"）
[root@k8s-master ~]# vim /etc/selinux/config

#关闭交换分区（将系统表文件"/etc/fstab"中文件系统类型为"swap"的行注释）
[root@k8s-master ~]# vim /etc/fstab 

#配置内核参数
#某些Kubernetes网络插件可能会用到网络桥接（Bridge），为了确保网络桥接的数据包经过Iptables处理，启用相关的内核参数：
[root@k8s-master ~]# cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
> net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
> net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
> EOF
#配置生效
[root@k8s-master ~]# sysctl --system
* Applying /usr/lib/sysctl.d/00-system.conf ...
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 0
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 0
net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 0
* Applying /usr/lib/sysctl.d/10-default-yama-scope.conf ...
kernel.yama.ptrace_scope = 0
* Applying /usr/lib/sysctl.d/50-default.conf ...
kernel.sysrq = 16
kernel.core_uses_pid = 1
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.all.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.default.promote_secondaries = 1
net.ipv4.conf.all.promote_secondaries = 1
fs.protected_hardlinks = 1
fs.protected_symlinks = 1
* Applying /etc/sysctl.d/99-sysctl.conf ...
* Applying /etc/sysctl.d/k8s.conf ...
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
* Applying /etc/sysctl.conf ...

#配置阿里云yum源
[root@k8s-master ~]# rm -rf /etc/yum.repos.d/*
[root@k8s-master ~]# curl https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100  2523  100  2523    0     0  17187      0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 17280
[root@k8s-master ~]# ll /etc/yum.repos.d/
total 4
-rw-r--r--. 1 root root 2523 Sep 16 21:59 CentOS-Base.repo

#安装docker
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce

#配置镜像下载加速器
[root@k8s-master ~]# cat /etc/docker/daemon.json 
{
    "registry-mirrors": ["https://docker.ketches.cn","https://docker.1ms.run","https://hub1.nat.tf","https://docker.m.daocloud.io"]
}

#设置开机自启动
systemctl start docker && systemctl enable docker

安装cri-docker

在Kubernetes早期版本中1.24版本之前工作流程，Docker作为默认容器运行时，并在Kubelet程序中开发了一个名为"Dockershim"的代理程序，负责Kubelet与Docker通信，如图所示

随着Kubernetes生态系统的发展，涌现出多种容器运行时，例如containerd、cri-o、rkt等。为了支持这些容器运行时，Kubernetes引入CRI（Container Runtime Interface，容器运行时接口）标准，使得第三方容器运行时只需对接CRI即可与Kubernetes集成。后来，在Kubernetes 1.20版本发布时宣布：为了优化核心代码，减少维护负担，将在1.24版本中正式移除"Dockershim"，而当时Docker又不支持CRI，这就意味着Kubernetes无法再Docker作为容器运行时。Docker官方为了解决这个问题，与Mirantis公司合作，开发了一个名为"cri-dockerd"的代理程序，负责Kubelet与Docker通信，如图所示