簡介

Kubernetes是一個開源的，用於管理雲平臺中多個主機上的容器化的應用，Kubernetes的目標是讓部署容器化的應用簡單並且高效，Kubernetes提供了應用部署，規劃，更新，維護的一種機制。

核心特點：自主管理容器

所有容器均在Pod中執行，一個Pod可以承載一個或者多個相關的容器。

當容器建立失敗時，容器會被node agent：kubelet自動重啟。

Kubernetes提供服務的抽象，提供固定的IP地址和DNS名稱，與一系列Pod進行動態關聯，當一個Pod容器訪問該地址的時候，會轉發到本地代理，每臺機器上均有一個本地代理，Kube Proxy時刻追蹤Pod的動態變化。

設計架構：

Kubernetes Master：

1.Api Server：提供資源操作唯一入口，提供認證、授權、訪問控制，Api註冊和發現等機制。

2.scheduler：負責資源的排程，按照預定的策略講Pod排程到對應的機器上。

3.Controller manager：負責維護叢集的狀態，如故障檢測，自動擴充套件，滾動更新等。

4.etcd：儲存了整個叢集的狀態。

Kubernetes Node：

1.Kubelet：負責維護容器的生命週期。

2.Kube-Proxy：負責為Service提供cluster內部的服務發現和負載均衡。

Kubernetes的設計理念

API設計原則

1.所有API應是宣告式的，宣告式操作更易於被使用者使用，可以使系統向用戶隱藏實現的細節，同時保留了系統未來持續優化的可能性。

2.API物件是彼此互補且可組合的，高內聚，低耦合。

3.高層API以操作意圖為基礎設計，高層設計一定是從業務出發，因此，針對k8s的高層API設計，一定是以k8s的業務為基礎出發，也就是以系統排程管理容器的操作意圖出發。

4.底層API根據高層API的控制需要設計，實現底層API的目的是為了被高層API使用，也要以需求為基礎。

5.儘量避免簡單封裝，不要有在外部API無法顯式知道的內部隱藏機制，內部隱藏機制非常不利於系統維護。

6.API操作複雜度與物件數量成正比，從系統性能角度考慮，要保證整個系統隨著系統規模的擴大，效能不會迅速變慢到無法使用。

7.API物件狀態不能依賴於網路連線狀態，要保證API物件狀態能應對網路狀態的不穩定。

8.儘量避免讓操作機制依賴於全域性狀態，因為在分散式系統中要實現全域性狀態的同步是非常困難的。

每個API物件有三大類屬性：元資料metadata，規範spec，狀態status

每個物件至少有3個元資料：namespace，name，uid，此外還有各種各樣的標籤labels來匹配不同的物件。

Pod

Pod是在k8s叢集當中執行部署應用或服務的最小單元，它是可以支援多容器的。Pod的設計理念是支援多個容器在一個Pod中共享網路地址和檔案系統，可以通過程序間通訊和檔案共享這種簡單高效的方式組合完成服務。

複製控制器（Replication Controller，RS）

監控執行中的Pod來保證叢集中執行指定數目的Pod副本。

副本集（Replica Set，RS）

RS是新一代RC，同樣提供高可用能力，區別在於RS能支援更多種類的匹配模式，副本集物件一般不單獨使用，而是作為Deployment的理想狀態使用。

部署

部署表示使用者對叢集的一次更新操作，包括建立、更新、刪除、滾動升級等。

服務（Service）

在K8s叢集中，客戶端需要訪問的服務就是Service物件，每個Service物件會對應一個叢集有效的虛擬ip，叢集內部通過虛擬ip訪問服務。在K8s叢集中微服務的負載均衡是通過kube-proxy來完成的，是一個分散式代理伺服器。

任務（Job）

Job是K8s用來控制批處理型任務的API物件。

後臺支撐服務集（DaemonSet）

後臺支撐型服務的核心關注點在K8s叢集中的節點（物理機或虛擬機器），要保證每個節點上都有一個此類Pod執行。

有狀態服務集（PetSet）

對於RC和RS中的Pod，一般不掛載儲存或者掛載共享儲存，儲存的是所有Pod共享的狀態，對於PetSet中的Pod，每個Pod掛載自己獨立的儲存，如果一個Pod出現故障，從其他節點啟動一個同樣名字的Pod，要掛載上原來Pod的儲存繼續以它的狀態提供服務。

節點（Node）

K8s叢集中的Node也就等同於Mesos叢集中的Slave節點，是所有Pod執行所在的工作主機，可以是物理機也可以是虛擬機器。不論是物理機還是虛擬機器，工作主機的統一特徵是上面要執行kubelet管理節點上執行的容器。

名字空間（Namespace）

名字空間為K8s叢集提供虛擬的隔離作用，K8s叢集初始有兩個名字空間，分別是預設名字空間default和系統名字空間kube-system，除此以外，管理員可以可以建立新的名字空間滿足需要。

K8s系統最核心的兩個設計理念：一個是容錯性，一個是易擴充套件性。容錯性實際是保證K8s系統穩定性和安全性的基礎，易擴充套件性是保證K8s對變更友好，可以快速迭代增加新功能的基礎。