Linux雲端計算虛擬化-Kubernetes 容器叢集管理系統基礎概念講述

1. kubernetes簡介

Kubernetes 是Google開源的容器叢集管理系統，基於 Docker 構建一個容器的排程服務，提供資源排程、均衡容災、服務註冊、動態擴縮容等功能套件。

Kubernetes 是基於docker容器的雲平臺，簡寫為：k8s
OpenStack 是基於kvm虛擬機器雲平臺。

k8s官網：https://kubernetes.io/

2. k8s常見元件介紹

①Master：提供k8s叢集的管理控制中心，可以在叢集中任何節點上執行。通常在一臺VM/機器上啟動所有Master元件，並且不會在此VM/機器上執行使用者容器。

②Api Server：提供介面服務，使用者通過apiserver來管理整個容器叢集平臺。API Server負責和etcd互動（其他元件不會直接操作etcd，只有API Server這麼做），整個kubernetes 叢集的所有的互動都是以API Server為核心的。

• 任何的資源請求/呼叫操作都是通過apiserver提供的介面進行。
• 所有模組之間並不會互相呼叫，而是通過和API Server互動完成自己的那部分工作。
• API Server 提供的驗證和授權保證了整個叢集的安全。

③Scheduler：k8s的排程服務，監視新建立沒有分配到Node的Pod，為Pod選擇一個Node。

④Replication Controllers：Kubernetes 系統中最有用的功能，實現複製多個 Pod 副本，往往一個應用需要多個 Pod 來支撐，並且可以保證其複製的副本數，即使副本所排程分配的宿主機出現異常，通過 Replication Controller 可以保證在其它宿主機啟用同等數量的 Pod。Replication Controller 可以通過 repcon 模板來建立多個 Pod 副本，同樣也可以直接複製已存在 Pod，需要通過 Label selector 來關聯。

⑤minion：真正用來執行容器container的物理機，在k8s中需要多個minion機器來提供運算。

⑥container：容器，用來執行服務和程式。【豌豆】

⑦pod：在k8s系統中，排程的最小顆粒不是容器，而是一個pod，pod是一個可以被建立、銷燬、排程、管理的最小的部署單元，pod可以包括一個或一組容器。【一群鯨魚（docker容器）或豌豆莢】

⑧kube_proxy：埠轉發，相當於lvs-nat模式中的負載排程器。proxy解決了同一宿主機，相同服務埠衝突的問題，提供了對外服務的能力，proxy的後端使用了隨機、輪詢負載均衡演算法。實現 Kubernetes 網路相關內容。

⑨etcd：是kubernetes提供的預設儲存系統。儲存 kubernetes 叢集的所有資料， 可以理解為是 k8s 的資料庫，儲存著 k8s 容器雲平臺中所有節點、pods、網路等資訊。使用時需要為etcd資料提供備份計劃。

⑩controller manager：控制器管理器，是叢集中處理常規任務的後臺執行緒。邏輯上，每個控制器是一個單獨的程式，但為了降低複雜性，它們都被編譯成單個二進位制檔案，並在單個程式中執行。

• 節點（Node）控制器
• 副本（Replication）控制器：負責維護系統中每個副本中的pod。
• 端點（Endpoints）控制器：填充Endpoints物件（即連線Services和Pods）。
• Service Account和Token控制器：為新的Namespace建立預設賬戶訪問API Token

其他概念：
①service：Services 是 Kubernetes 最外圍的單元，通過虛擬一個訪問 IP 及服務埠，可以訪問我們定義好的 Pod 資源，目前的版本是通過 iptables 的 nat 轉發來實現，轉發的目標埠為Kube_proxy 生成的隨機埠。

②lables：用於區分 Pod、Service、Replication Controller 的 key/value 鍵值對，僅使用在Pod、Service、 Replication Controller 之間的關係識別，但對這些單元本身進行操作時得使用 name標籤。

③deployment：用於更新 Pod 和 Replica Set（下一代的 Replication Controller）。可以在 Deployment 物件中只描述你所期望的理想狀態（預期的執行狀態），Deployment 控
制器會將現在的實際狀態轉換成期望的狀態。

④kubelet命令：管理 Pod、Pod 中容器及容器的映象和卷等資訊。
Kubelet 和 Kube-proxy 都執行在 minion 節點上。

⑤cloud-controller-manager：雲控制器管理器，負責與底層雲提供商的平臺互動。在1.6版本引入。

各元件的關係：

①Kubernetes 的架構由一個master和多個minion組成，master通過 api提供服務，接受kubectl的請求來排程管理整個叢集。

②Replication controller定義了需要執行的多個pod 或者容器，如果當前叢集中執行的 pod或容器達不到配置的數量，replication controller 會排程容器在多個 minion 上執行，保證叢集中的pod數量。

③service 則定義真實對外提供的服務，一個 service 會對應後端執行的多個 container。

④Kubernetes 是個管理平臺，minion上的kube-proxy擁有提供真實服務公網 IP。客戶端訪問kubernetes中提供的服務，是直接訪問到kube-proxy上的。

⑤在 Kubernetes中 pod是一個基本單元，一個pod 可以是提供相同功能的多個 container，這些容器會被部署在同一個 minion上。minion是執行Kubelet中容器的物理機。minion接受master的指令建立pod 或者容器。

3. k8s原理持續更新…