概念

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Node

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一个节点就是一个物理机或者虚拟机

Pod

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如图所示：在一个node中有APP应用程序、数据库应用程序

pod是k8s中的最小调度单元，它由node进行管理，一个node中可以有一个或者多个容器的组合。创建之后，k8s一般会给它们分配一个内部的ip地址，注意外部是访问不了的

一般情况下，建议一个pod中只运行一个容器，这样可以更好的实现应用程序的解耦和扩展

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如图所示：pod如果发生故障的时候，k8s会销毁故障的pod，重新创建一个新的pod，此时ip地址会发生改变，如果还按照原来的ip进行访问的话，就会发生错误。k8s为了解决这个问题，引入了一个叫做Service的资源对象。

Service

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Service简称svc

svc可以作为pod之间的通讯桥梁。svc将APP应用程序和数据库应用程序分成了两个部分，APP应用程序通过svc来访问数据库。数据库的pod做了集群，当某一个pod故障了，即使这个pod的ip地址发生了变化，svc会将请求发送到其他正常的pod上，因为svc的ip地址不会变

内部服务、外部服务

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内部服务：不想暴露给外面的一些隐私类服务，如数据库，缓存，消息队列等

外部服务：让外部能够访问的服务，如Controller层

NodePort

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NodePort会在node上开放一个端口，然后将这个端口映射到svc的ip和端口上，这样就可以通过节点ip:端口来访问svc了。

但是这种方式只适用于开发和测试阶段，实际生产阶段需要使用域名的方式，于是引入了Ingress

Ingress

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Ingress是用来管理集群外部访问集群内部的桥梁，可以通过Ingress来配置不同的转发规则，从而通过不同的转发规则来访问集群内部不同的Service、Pod

也可以通过Ingress来配置域名，将原来的ip地址和端口号的方式变为域名访问

还可以配置负载均衡、SSL证书

ConfigMap

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当手机应用pod想访问数据库pod的时候，需要知道URL、username、password这些信息，这些信息一般都放在配置文件中或者环境变量中，然后在应用程序中读取这些配置信息，如果进行了修改的话，需要重新编译，重新部署到集群中，导致程序不能正常运行。为了解决这个问题，k8s引入了ConfigMap

可以将这些配置信息放在ConfigMap中，然后就可以直接在应用程序中读取和使用了

有了ConfigMap，就可以将应用程序的镜像内容分离开来

当信息发生修改的时候，只需要修改ConfigMap中的内容，再重新加载Pod就可以了

数据安全

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ConfigMap中的数据都是明文，容易被窃取；为了解决这个问题，首先引入的是Secret，它可以将数据做一次Base64编码，但是做一次解码就可以得到原来的数据；后来又引入了网络安全、控制访问、身份认证等等。

Volumes

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如果pod被销毁，那么里面的内容也会删除，如果需要做到持久化，就需要Volumes组件，它的作用是将pod中的数据挂在到本地磁盘上，或者挂载到集群外部的远程存储上，这样即使容器被销毁或者重启，可以在Volumes中找到

Deployment高可用

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如果某一个Node中的pod宕机了，k8s为了高可用，通过一个svc来管理几个Node，如果其中一个挂掉了，就会将请求发送到其他正常的Node上

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k8s引入了Deployment，它可以定义和管理应用程序的副本数量和应用程序的更新策略

Pod是用来管理一个或者多个容器的

Deployment是用来管理一个或者多个Pod的

具有的特性：

  • 副本控制：可以定义一个应用程序的副本数量，如上图，可以定义APP应用程序的副本（pod）数量为3，如果有副本（pod）发生故障，就会创建一个新的副本（pod）来代替它，始终保持有3个副本（pod）在集群中运行
  • 滚动更新

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可以定义和管理应用程序的更新策略，升级应用程序的版本，逐渐使用新的版本替换掉旧的版本，确保应用程序的平滑升级

  • 自动扩缩容

StatefulSet

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APP应用程序使用了Deployment进行管理，数据库应用程序应该也需要有高可用的特性。

但是使用Deployment管理会造成数据的不同步，每个pod中的数据是独立的，对于数据库来说需要保证多个副本之间的数据是一致的，于是引用了StatefulSet，它可以保证管理的pod数据一致

但是这种部署非常麻烦，另一种有效的方法是将数据库、缓存、消息队列这种有状态的应用从k8s中抽离出来，在集群外单独部署

架构

Worker-Node

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每个Node中包含kubelet、kube-proxy、container-runtime

  • kubelet：负责管理和维护每个节点上的Pod，也会定期从api-server组件接收新的或者修改后的pod规范，同时它也会监控工作节点的运行情况，然后将这些信息汇报给api-server
  • kube-proxy：为Pod对象提供网络代理和负载均衡服务，用来接收请求，将请求发送给不同的节点上。它会在每一个Node上启动一个代理，使发往Service的流量用一种高效的方式路由到正确的后端Pod中
  • container-runtime（容器运行时）：运行容器的软件，负责拉取容器镜像、创建容器、启动或者停止容器等等（如Docker-Engine）

Master-Node

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用于管理Worker Node，调度不同的Pod到不同的节点上、监控节点的状态、添加和删除一个节点

  • api（kube-apiserver）：提供k8s集群的API接口服务，所有的组件都会通过这个接口来进行通信，作为整个系统的入口；负责对整个Worker Node集群的增删改查操作和控制访问；交互的方式有命令行kubectl，Dashboard等
  • etcd：高可用的键值存储对象，用来保存集群中所有资源对象的状态信息
  • c-m（ControllerManager）：用于监控集群中所有的状态，如pod、node、service等，如果发现异常，会根据策略采取重启这个pod，或者使用其他的pod来替换掉它
  • sched（Scheduler）：负责监控集群中所有节点的资源使用情况，根据一些调度策略，将Pod调度到合适的节点上运行
  • c-c-m（Cloud Controller Manager）：云控制管理器，使用其他云服务自带的额外组件，负责与云平台的API进行交互