Kubernetes架構(gòu)+核心組件最全介紹合集

2021-03-25 10:16 作者:微軟MVP-Eleven 0人讀過 | 我要投稿

本篇目標

分析為什么選擇kubernetes

kubernetes概述

kubernetes架構(gòu)介紹和分析

kubernetes核心概念POD，POD控制器，Service詳解

下一篇完整安裝Kubernetes

為什么需要Kubernetes

? ? ? 很多小伙伴兒對Kubernetes可能都是聽過但沒用過，然而如果你真的去落地微服務架構(gòu)會發(fā)現(xiàn)，Kubernetes是繞不開的。在架構(gòu)班壓軸實戰(zhàn)-微服務架構(gòu)電商平臺中，一共有15個微服務，7個定時作業(yè)processor，再加上Redis、RabbitMQ、MongoDB、ElasticSearch、Kafka、ELK、Apollo等各種組件，分別還得集群部署，算起來都得100多個進程了，怎么部署？當然是容器化的，但是100多容器真不是人能管的過來的。中途我演示了用docker-compose管理，寫腳本都能讓人崩潰，Kubernetes才是正解！

Kubernetes是什么

Kubernetes誕生之初就是個管理容器的工具，然而在管理好容器之后，又提供了各種進階好用的功能，在架構(gòu)班的實戰(zhàn)中得到了很好的應用，下面一一介紹下：

自動發(fā)布與伸縮

可以通過聲明式的配置文件定義想要部署的容器，Kubernetes將自動進行容器的部署，達到期望的結(jié)果；通過指定容器副本數(shù)，或者設(shè)置根據(jù)資源負載情況（如CPU、內(nèi)存使用率），自動對容器組進行快速的伸縮——增大或縮小容器數(shù)量,做到流量自適應

滾動升級與灰度發(fā)布：采用逐步替換的策略實現(xiàn)滾動升級，使用Kubernetes也可以很輕易地管理系統(tǒng)的灰度發(fā)布

服務發(fā)現(xiàn)與負載均衡：Kubernetes通過DNS名稱或IP地址暴露容器的訪問方式，并且可在同一容器組內(nèi)實現(xiàn)負載分發(fā)與均衡

存儲編排：Kubernetes可以自動掛載指定的存儲系統(tǒng)，如local storage/nfs/云存儲等

故障恢復：Kubernetes自動重啟已經(jīng)停機的容器，替換不滿足健康檢查的容器

密鑰與配置管理：Kubernetes可以存儲與管理敏感信息，如Docker Registry的登錄憑證，密碼，ssh密鑰等

Kubernetes架構(gòu)：kubernetes是用于自動部署，擴展和管理容器化應用程序的開源系統(tǒng)。它源自Google15年生產(chǎn)環(huán)境的運維經(jīng)驗，他的靈活性能讓我們在應對復雜系統(tǒng)時得心應手。

k8s核心組件：

etcd 保存了整個集群的狀態(tài)；
apiserver 提供了資源操作的唯一入口，并提供認證、授權(quán)、訪問控制、API注冊和發(fā)現(xiàn)等機制；
controller manager負責維護集群的狀態(tài)，比如故障檢測、自動擴展、滾動更新等；
scheduler負責資源的調(diào)度，按照預定的調(diào)度策略將Pod調(diào)度到相應的機器上；
kubelet 負責維護容器的生命周期，同時也負責Volume（CSI）和網(wǎng)絡(luò)（CNI）的管理；
Container runtime負責鏡像管理以及Pod和容器的真正運行（CRI）；
kube-proxy負責為Service提供cluster內(nèi)部的服務發(fā)現(xiàn)和負載均衡；
除了核心組件，還有一些推薦的插件，其中有的已經(jīng)成為CNCF中的托管項目：
CoreDNS負責為整個集群提供DNS服務
Ingress Controller為服務提供外網(wǎng)入口
Prometheus提供資源監(jiān)控
Dashboard提供GUI
Federation提供跨可用區(qū)的集群
Kubernetes架構(gòu)示意圖

整體架構(gòu)

Master架構(gòu)

Node架構(gòu)

分層架構(gòu)

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核心層：Kubernetes最核心的功能，對外提供API構(gòu)建高層的應用，對內(nèi)提供插件式應用執(zhí)行環(huán)境

應用層：部署（無狀態(tài)應用、有狀態(tài)應用、批處理任務、集群應用等）和路由（服務發(fā)現(xiàn)、DNS解析等）、Service Mesh（部分位于應用層）

管理層：系統(tǒng)度量（如基礎(chǔ)設(shè)施、容器和網(wǎng)絡(luò)的度量），自動化（如自動擴展、動態(tài)Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）、Service Mesh（部分位于管理層）

接口層：kubectl命令行工具、客戶端SDK以及集群聯(lián)邦

生態(tài)系統(tǒng)：在接口層之上的龐大容器集群管理調(diào)度的生態(tài)系統(tǒng)，可以劃分為兩個范疇

Kubernetes外部：日志、監(jiān)控、配置管理、CI/CD、Workflow、FaaS、OTS應用、ChatOps、GitOps、SecOps等

Kubernetes內(nèi)部：CRI、CNI、CSI、鏡像倉庫、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等

K8S核心概念

POD是什么

POD是K8S創(chuàng)建、管理和部署的最小單元，其他資源對象都是支撐和擴展POD，一個POD包含一個或者多個容器。為了將容器的生命周期和進程的生命周期綁定，通常一個容器內(nèi)只包含一個進程；當一個服務運行需要多個進程時，為了保持這個規(guī)則，因此需要比容器更高一級的對象，這就是POD。