kubernetes 理论初识
Kubernetes 概述
kubernetes，简称K8s，是用8代替8个字符“ubernete”而成的缩写。是Google在2014年发布的一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。
传统的应用部署方式是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定，这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作，当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能，但是虚拟机非常重，并不利于可移植性。
新的方式是通过部署容器方式实现，每个容器之间互相隔离，每个容器有自己的文件系统 ，容器之间进程不会相互影响，能区分计算资源。相对于虚拟机，容器能快速部署，由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的，所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移，
容器占用资源少、部署快，每个应用可以被打包成一个容器镜像，每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势，使用容器可以在build或release 的阶段，为应用创建容器镜像，因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合，也不依赖于生产环境基础结构，这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地，容器比虚拟机轻量、更“透明”，这更便于监控和管理。
K8S对比其他容器管理软件优势
轻量级：消耗资源小，开源，弹性伸缩，负载均衡：IPVS
可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）
可扩展: 模块化, 插件化, 可挂载, 可组合
自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展
Kubernetes 特性
自我修复
- 再接点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在为准备好之前不会处理客户端的请求，确保线上服务不中断。
弹性伸缩
- 使用命令、URL或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可靠性；业务低谷时自动回收资源，以最小成本运行服务。
自动部署回滚
- K8S采用滚动更新策略更新应用，一次性更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不影响业务。
服务发现和负载均衡
- K8S为多个容器提供统一访问入口（内部IP地址和DNS名称），并且负载均衡关联所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。
机密和配置管理
- 管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性，并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用。
存储编排
- 挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云，网络存储，都作为群集资源的一部分使用。极大提高存储使用灵活性。
批处理
- 提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。
K8S架构
K8s 集群属于主从分布式架构，主要由分布式存储（etcd）、服务节点（Worker Node）和控制节点（Master Node）和一些其他核心组件构成
同刚介绍的Brog系统一样，有控制节点和工作节点。
控制节点：
Master Node：作为控制节点，对集群进行调度管理；Master Node由API Server、Scheduler、Cluster State Store和Controller-Manger Server所组成；
工作节点：
Worker Node：作为真正的工作节点，运行业务应用的容器；Worker Node包含kubelet、kube proxy和Container Runtime等；
K8S组件
etcd：键值对数据库 储存K8S集群所有重要信息（持久化），保存了整个集群的状态
Master Node控制节点：
- apiserver：是master控制节点中最重要的，所有的请求、访问等通信的入口内容都需要交给api
server，也提供了认证，授权，访问控制，API注册和发现等机制 - Scheduler：负责介绍任务，选择合适的节点进行分配任务，即：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；
- Crontroller Manager：维持副本期望数目，负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
Worker Node工作节点：
- Kubelet（节点上的pod管家）：直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；负责Node节点上pod的创建、修改、监控、删除等全生命周期的管理
- Kube-proxy：负责写入规则至 IPTABLES、IPVS
实现服务映射访问，负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡； - Container runtime：负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
其他组件：
- CoreDNS：可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系解析
- Dashboard：给 K8S 集群提供一个 B/S 结构访问体系，提供GUI；
- Ingress Controller：为服务提供外网入口；官方只能实现四层代理，INGRESS 可以实现七层代理
- Federation：提供跨可用区的集群；提供一个可以跨集群中心多K8S统一管理功能
- PROMETHEUS：普罗米修斯，提供K8S集群的监控能力
- ELK：提供 K8S 集群日志统一分析介入平台
核心概念：
Pod：
- 最小部署单元
- 一组容器的集合
- 一个Pod中的容器共享网络命名空间
- Pod是短暂的
Controllers：
- ReplicaSet：确保预期的Pod副本数量
- Deployment：无状态应用部署
- StatefulSet：有状态应用部署
- DaemonSet：确保所有Node运行同一个Pod
- Job：一次性任务
- Cronjob：定时任务
更高级层次对象，部署和管理Pod
Service：
- 防止Pod失联
- 定义一组Pod的访问策略
Label：标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选
Namespacs：命名空间，将对象逻辑上隔离
Annotations：注释
分层架构
- 核心层：是Kubernetes最核心的层面，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境；
- 应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）；
- 管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）；
- 接口层：kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦；
- 生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴：
Kubernetes外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等；
Kubernetes内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等；
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