k8s知识点

k8s命令自动补全

yum install -y bash-completion
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
source <(kubectl completion bash)
echo "source <(kubectl completion bash)" >> ~/.bashrc

一、k8s特性

  • 服务发现和负载均衡 Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器,如果到容器的流量很大,Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。

  • 存储编排 Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。

  • 自动部署和回滚 您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态,它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如,您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器,删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

  • 自动二进制打包 Kubernetes 允许您指定每个容器所需 CPU 和内存(RAM)。当容器指定了资源请求时,Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。

  • 自我修复 Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器,并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

  • 密钥与配置管理 Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,也无需在堆栈配置中暴露密钥。

二、k8s概念和术语

2.1 k8s角色

2.1.1 master

k8s使用共享网路将多个物理机或者虚拟机汇集到一个集群中,在各服务器之间进行通信,该集群是是配置k8s的所有组件、功能和工作负载的物理平台

集群中的一台机器(或者高可用部署中的一组服务器)用作master,负责管理整个集群

2.1.2 node

集群中除master节点外的其余机器用作node,他们是使用本地和外部资源接收和运行工作负载的服务器

集群中的这些机器可以是物理服务器,也可以是虚拟机

2.2 k8s资源

2.2.1 pod

  • k8s并不直接运行容器,而是使用一个抽象的资源对象来封装一个或者多个容器,这个抽象即为pod,pod是k8s的最小调度单元
  • 同一pod中的容器共享网络名称空间和存储资源,这些容器可经由本地回环接口lo直接通信,但彼此之间又在mount、user及PID等名称空间上保持隔离

pod示意图

iShot2020-10-15 16.22.30

2.2.2 label 资源标签

  • 标签是将资源进行分类的标识符,资源标签其实就是一个健值型数据
  • 标签是用于指定对象(如pod)辨识性的属性,这些属性仅对用户存在特定的意义,对k8s集群来说并不直接表达核心系统语义
  • 标签可以在对象创建时附加其上,并能够在创建后的任意时间进行添加和修改
  • 一个对象可以拥有多个标签,一个标签也可以附加于多个对象之上

2.2.3 selector 标签选择器

  • 标签选择器全称为label selector,是一种根据lable来过滤符合条件的资源对象的机制,例如将附有标签role:backend的所有pod对象挑选出来归为一组就是标签选择器的一种应用

2.2.4 controller pod控制器

  • 尽管pod是k8s中的最小调度单元,但用户通常并不会直接部署及管理pod对象,而是要借助于控制器对其进行管理
  • 用于工作负载的控制器是一种管理pod生命周期的资源抽象,是k8s上的一类对象而非单个资源对象
  • 使用控制器之后就不再需要手动管理pod对象了,用户只需要声明应用的期望状态,控制器就会自动对其进行进程管理
  • pod控制器包括ReplicationControllerReplicaSetDeploymentStatefulsetJob

2.2.5 service 服务资源

  • service是建立在一组pod对象之上的资源抽象,它通过标签选择器选择一组pod对象,并为这组pod对象定义一个统一的固定访问入口(通常是一个IP地址),若k8s集群存在DNS附件,它就会在service创建时为其自动配置一个DNS名称以便客户端进行服务发现
  • 到达service IP的请求将负载均衡至其后的端点-->各个pod对象之上,因此service从本质上来讲是一个四层代理服务
  • service还可以将集群外部流量引入到集群中来

2.2.6 volume 存储卷

  • 存储卷是独立于容器文件系统之外的存储空间,常用于扩展容器的存储空间并为它提供持久存储能力
  • k8s集群上的存储卷大体可分为临时卷、本地卷和网路卷
  • 临时卷和本地卷都位于node本地,一旦pod被调度至其他node,此种类型的存储卷将无法访问,因此临时卷和本地卷通常用于数据缓存,持久化的数据则需要放置于持久卷(persistent volume)之上

2.2.7 name(名称)和namespace(名称空间)

  • 名称是k8s集群中资源对象的标识符,它们的作用域通常是名称空间(namespace),因此名称空间是名称的额外限定机制
  • 在同一个名称空间中,同一类型资源对象的名称必须具有唯一性,名称空间通常用于实现项目的资源隔离,从而形成逻辑分组
  • 创建的pod和service等资源对象都属于名称空间级别,未指定时,它们都属于默认的名称空间default

2.2.8 annotaion 注解

  • 注解时另一种附加在对象之上的键值型的数据,但它拥有更大的数据容量
  • 注解常用于将各种非标识型元数据(metadata)附加到对象上,但它不能用于标识和选择对象,通常也不会被k8s直接使用,其主要目的是方便工具或用户的阅读及查找

2.2.9 ingress

  • k8s将pod对象和外部网路环境进行了隔离,pod和service等对象间的通信都使用其内部专用地址进行,如若需要开放某些pod对象提供给外部用户访问,则需要为其请求流量打开一个通往k8s集群内部的通道,除了service之外,ingress也是这类通道的实现方式之一

三、k8s架构

3.1k8s架构图

iShot2020-10-15 16.23.03

3.2 master、node组件

  • master节点 负责集群管理,接受用户请求,将请求分散到node节点

    • scheduler 调度器,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

    • apiserver 整个架构的核心,协调者的角色,所有组件都要与apiserver通信,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 控制器,负责维护集群的状态,比如故障检测,自动扩展,滚动更新等

    • etcd(独立组件,不属于k8s集群) key value分布式存储,存储k8s的数据,主要是master节点的apiserver连接etcd

  • node节点 计算节点,接受master指令,运行任务

    • kubelet master的agent,负责接收master的任务并完成任务,负责维护容器等生命周期,同时也负责volume和网络的管理
    • kube-proxy 负责为service提供集群内部的服务发现和负载均衡
    • 容器运行时环境 k8s不具备容器引擎,不能直接运行容器,需要借助第三方容器引擎来运行和管理容器,例如docker

3.3 核心附件

3.3.1 coreDNS

  • 在k8s集群中调度运行提供DNS服务的pod,同一集群中的其他pod可使用此DNS服务解决主机名,k8s1.11版本开始默认使用coreDNS项目为集群提供服务注册和服务发现的动态名称解析服务,之前的版本中用到的是kubeDNS,而skyDNS则是更早版本使用的

3.3.2 dashboard

  • k8s集群的全部功能都要基于web的UI,来管理集群中的应用和集群自身

3.3.3 heapster

  • 容器和节点的性能监控与分析系统,它收集并解析多种指标数据,如资源利用率、生命周期等
  • 由于监控项比较少,已由prometheus代替

3.3.4 ingress controller

  • 为服务提供外网入口,7层负载均衡,默认kube-process只能提供4层负载均衡
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