Kubernetes概述

Kubernetes概述
使用kubeadm快速部署一个k8s集群
Kubernetes高可用集群二进制部署(一)主机准备和负载均衡器安装
Kubernetes高可用集群二进制部署(二)ETCD集群部署
Kubernetes高可用集群二进制部署(三)部署api-server
Kubernetes高可用集群二进制部署(四)部署kubectl和kube-controller-manager、kube-scheduler
Kubernetes高可用集群二进制部署(五)kubelet、kube-proxy、Calico、CoreDNS
Kubernetes高可用集群二进制部署(六)Kubernetes集群节点添加

1、kubernetes基本介绍

kubernetes,简称 K8s,是用 8 代替 8 个字符“ubernete”而成的缩写。是一个开源的,用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用,Kubernetes 的目标是让部署容器化的应用简单并且高效(powerful),Kubernetes 提供了应用部署,规划,更新,维护的一种机制。

传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定,这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作,当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能,但是虚拟机非常重,并不利于可移植性。

新的方式是通过部署容器方式实现,每个容器之间互相隔离,每个容器有自己的文件系统 ,容器之间进程不会相互影响,能区分计算资源。相对于虚拟机,容器能快速部署,由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的,所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。

容器占用资源少、部署快,每个应用可以被打包成一个容器镜像,每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势,使用容器可以在 build 或 release 的阶段,为应用创建容器镜像,因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合,也不依赖于生产环境基础结构,这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地,容器比虚拟机轻量、更“透明”,这更便于监控和管理。

Kubernetes 是 Google 开源的一个容器编排引擎,它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时,通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡

在 Kubernetes 中,我们可以创建多个容器,每个容器里面运行一个应用实例,然后通过内置的负载均衡策略,实现对这一组应用实例的管理、发现、访问,而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

2、kubernetes 功能和架构

2.1 概述

Kubernetes 是一个轻便的和可扩展的开源平台,用于管理容器化应用和服务。通过Kubernetes 能够进行应用的自动化部署和扩缩容。在 Kubernetes 中,会将组成应用的容器组合成一个逻辑单元以更易管理和发现。Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。 Kubernetes 建立在 Google 大规模运行生产工作负载十几年经验的基础上, 又结合了社区中最优秀的想法和实践。

2.2 K8s 功能:

  • (1)自动化上线和回滚
    Kubernetes 会分步骤地将针对应用或其配置的更改上线,同时监视应用程序运行状况以确保不会同时终止所有实例。如果出现问题,Kubernetes 会为回滚所作更改。
  • (2)服务发现与负载均衡
    Kubernetes 为容器提供了自己的 IP 地址和一个 DNS 名称,并且可以在它们之间实现负载均衡。
  • (3)自我修复
    当容器失败时,会对容器进行重启
    当所部署的 Node 节点有问题时,会对容器进行重新部署和重新调度
    当容器未通过监控检查时,会关闭此容器直到容器正常运行时,才会对外提供服务
  • (4)存储编排
    自动挂载所选的存储系统,包括本地存储、诸如 AWS 或 GCP 之类公有云提供商所提供的存储或者诸如 NFS、iSCSI、Ceph、Cinder 这类网络存储系统。
  • (5)Secret 和配置管理
    部署和更新 Secret 和应用程序的配置不必重新构建容器镜像, 且不必将软件堆栈配置中的秘密信息暴露出来。
  • (6)自动装箱
    基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器,同时避免影响可用性,提高资源利用率
  • (7)批量执行
    除了服务之外,Kubernetes 还可以管理批处理和 CI 工作负载
  • (8)水平扩缩
    使用一个简单的命令、就可以基于 CPU 使用情况自动对应用程序进行扩缩。
  • (9)扩展性设计
    无需更改上游源码即可扩展你的 Kubernetes 集群
  • (10)IPv4/IPv6 双协议栈
    为 Pod 和 Service 分配 IPv4 和 IPv6 地址
    从 1.21 版本开始,Kubernetes 集群默认启用 IPv4/IPv6 双协议栈网络, 以支持同时分配 IPv4 和 IPv6 地址

2.3 应用部署架构分类

  • (1) 无中心节点架构
    GlusterFS
  • (2) 有中心节点架构
    HDFS
    K8S

2.4 k8s 集群架构

官网介绍

在这里插入图片描述

在这张系统架构图中,把服务分为运行在工作节点上的服务和组成集群级别控制板的服务。
Kubernetes节点有运行应用容器必备的服务,而这些都是受Master的控制
每个节点上都要运行Docker。Docker来负责所有具体的映像下载和容器运行。

2.5 k8s 集群架构节点角色功能

Master Node

k8s 集群控制节点,对集群进行调度管理,接受集群外用户去集群操作请求;Master Node 由 API ServerSchedulerClusterState Store(ETCD 数据库)和Controller MangerServer 所组成.

在这里插入图片描述

  • etcd:保存了整个集群的状态;
  • api server:提供了资源操作的唯一入口,并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制;
  • controller manager:负责维护集群的状态,比如故障检测、自动扩展、滚动更新等;
  • scheduler:负责资源的调度,按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上;

Worker Node

集群工作节点,运行用户业务应用容器;
Worker Node 包含 kubeletkube proxyContainerRuntime

在这里插入图片描述

  • kubelet:负责维护容器的生命周期,同时也负责Volume(CVI)和网络(CNI)的管理;
  • kube-proxy:负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡;
  • Container runtime:负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行(CRI);

除了以上核心组件,还有一些推荐的Add-ons:

  • kube-dns:负责为整个集群提供DNS服务
  • Ingress Controller:为服务提供外网入口
  • Heapster:提供资源监控
  • Dashboard:提供GUI
  • Federation:提供跨可用区的集群
  • Fluentd-elasticsearch:提供集群日志采集、存储与查询

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