Kubernetes
Kubernetes
1、部署架构的发展
- 1、统部署方式：
应用直接部署于物理机无法控制资源分配,一旦出现Bug,可能导致机器资源被单个应用占用,其它应用无法正常运行,无法实现应用隔离。
- 2、虚拟机部署
在单个物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是完整独立的系统，性能损耗大。
- 3、容器部署
所有容器共享主机的系统，轻量级的虚拟机，性能损耗小，资源隔离，CPU和内存可按需分配
2、既然有了Docker那k8s解决了什么问题？
- 单机Docker很好用，但是服务器上百台、上千台时，每次加机器、软件更新、版本回滚，都会变得非常麻烦; 如果容器发生故障，需要手动启动另一个容器
- Kubernetes 提供集中式的管理集群机器和应用，加机器、版本升级、版本回滚、不停机的灰度更新、确保高可用、高性能、高扩展。
3、Kubernetes 提供：
- 服务发现和负载均衡
Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址来暴露容器。 如果进入容器的流量很大， 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 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。
- 自动部署和回滚
Kubernetes可以 declaratively 管理容器部署的预期状态,并以受控速率将实际状态调节为期望状态,实现自动弹性扩缩容器实例。
- 自动完成装箱计算
Kubernetes 是容器集群管理系统,可在集群节点上调度运行容器化应用,并根据指定的 CPU 和内存资源需求进行优化调度,以达到资源的最优利用。
- 自我修复
Kubernetes 将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
Kubernetes可以安全管理密码、令牌、SSH密钥等敏感信息,实现应用配置和密钥的更新部署,无需重建镜像和在配置文件中暴露密钥。
- 批处理执行
除了服务外，Kubernetes 还可以管理你的批处理和 CI（持续集成）工作负载，如有需要，可以替换失败的容器。
- 水平扩缩
使用简单的命令、用户界面或根据 CPU 使用率自动对你的应用进行扩缩。
- IPv4/IPv6 双栈
为 Pod（容器组）和 Service（服务）分配 IPv4 和 IPv6 地址。
- 为可扩展性设计
在不改变上游源代码的情况下为你的 Kubernetes 集群添加功能。
4、k8s架构
Kubernetes集群由一组工作节点组成,这些节点上运行容器化应用程序。集群包含至少一个工作节点和控制平面,控制平面负责管理节点上运行的Pod。生产环境下控制平面跨多节点运行,并配合多工作节点实现容错和高可用。
4.1、控制平面组件
控制平面组件会为集群做出全局决策，比如资源的调度。 以及检测和响应集群事件，例如当不满足部署的 replicas 字段时， 要启动新的 pod。
4.1.1、kube-apiserver
Kubernetes的API服务器公开了Kubernetes API用以处理请求,是控制平面的前端,其主要实现是kube-apiserver,支持通过运行多个实例实现水平扩展和流量负载均衡。
4.1.2、etcd
一致且高可用的键值存储，用作 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。
4.1.3、kube-scheduler
kube-scheduler是Kubernetes控制平面的组件,负责监视新创建的未调度Pod,并根据资源需求、策略限制、亲和性规范等多维因素选择最优节点去运行Pod。
4.1.4、kube-controller-manager
kube-controller-manager 是控制平面的组件， 负责运行控制器进程。
从逻辑上讲， 每个控制器都是一个单独的进程， 但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行文件，并在同一个进程中运行。
有许多不同类型的控制器。以下是一些例子：
- 节点控制器（Node Controller）：负责在节点出现故障时进行通知和响应
- 任务控制器（Job Controller）：监测代表一次性任务的 Job 对象，然后创建 Pods 来运行这些任务直至完成
- 端点分片控制器（EndpointSlice controller）：填充端点分片（EndpointSlice）对象（以提供 Service 和 Pod 之间的链接）。
- 服务账号控制器（ServiceAccount controller）：为新的命名空间创建默认的服务账号（ServiceAccount）。
4.1.5、cloud-controller-manager
云控制器管理器是控制平面的组件,用来将Kubernetes集群连接到特定云平台并实现云平台相关的控制逻辑,它分离了云平台交互组件与集群内交互组件,对于本地环境部署的集群是可选的。
云控制器管理器组合了多个逻辑上独立的控制回路,可以水平扩展提升性能和容错能力。
下面的控制器都包含对云平台驱动的依赖：
- 节点控制器（Node Controller）：用于在节点终止响应后检查云提供商以确定节点是否已被删除
- 路由控制器（Route Controller）：用于在底层云基础架构中设置路由
- 服务控制器（Service Controller）：用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器
4.2、Node组件
节点组件会在每个节点上运行，负责维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。
4.2.1、kubelet
kubelet 会在集群中每个节点（node）上运行。 它保证容器（containers）都运行在 Pod 中。
kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpec，确保这些 PodSpec 中描述的容器处于运行状态且健康。 kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。
4.2.2、kube-proxy
kube-proxy 是集群中每个节点（node）上所运行的网络代理， 实现 Kubernetes 服务（Service） 概念的一部分。
kube-proxy 维护节点上的一些网络规则， 这些网络规则会允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。
如果操作系统提供了可用的数据包过滤层，则 kube-proxy 会通过它来实现网络规则。 否则，kube-proxy 仅做流量转发。
4.2.3、容器运行时（Container Runtime）
这个基础组件使 Kubernetes 能够有效运行容器。 它负责管理 Kubernetes 环境中容器的执行和生命周期。
Kubernetes 支持许多容器运行环境，例如 containerd、 CRI-O 以及 Kubernetes CRI (容器运行环境接口) 的其他任何实现。
5、安装
minikube 是一个工具， 能让你在本地运行 Kubernetes。
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube_latest_amd64.deb
sudo dpkg -i minikube_latest_amd64.deb
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-latest.x86_64.rpm
sudo rpm -Uvh minikube-latest.x86_64.rpm
6、使用
6.1、minikube指令
通过运行以下命令启动集群：
minikube start
访问在 minikube 集群中运行的 Kubernetes 仪表板：
minikube dashboard
Minikube 使在浏览器中打开这个公开的端点变得容易：
minikube service hello-minikube
升级集群：
minikube start --kubernetes-version=latest
启动第二个本地集群（注意：如果 minikube 使用裸机/无驱动程序，这将不起作用）：
minikube start -p cluster2
停止本地群集：
minikube stop
删除本地集群：
minikube delete
删除所有本地集群和配置文件
minikube delete --all
6.2、k8s指令
启动服务器：kubectl
kubectl create deployment hello-minikube --image=kicbase/echo-server:1.0
将服务公开为 NodePort
kubectl expose deployment hello-minikube --type=NodePort --port=8080
[参考]