Kubernetes（一）--簡介
一、什麽是kubernetes（K8s）?
Kubernetes作為容器編排生態圈中重要一員，是Google大規模容器管理系統borg的開源版本實現，吸收借鑒了google過去十年間在生產環境上所學到的經驗與教訓。 Kubernetes提供應用部署、維護、 擴展機制等功能，利用Kubernetes能方便地管理跨機器運行容器化的應用。當前Kubernetes支持GCE、vShpere、CoreOS、OpenShift、Azure等平臺，除此之外，也可以直接運行在物理機上.kubernetes是一個開放的容器調度管理平臺，不限定任何一種言語，支持java/C++/go/python等各類應用程序 。
kubernetes是一個完備的分布式系統支持平臺，支持多層安全防護、準入機制、多租戶應用支撐、透明的服務註冊、服務發現、內建負載均衡、強大的故障發現和自我修復機制、服務滾動升級和在線擴容、可擴展的資源自動調度機制、多粒度的資源配額管理能力,完善的管理工具，包括開發、測試、部署、運維監控，一站式的完備的分布式系統開發和支撐平臺。
使用Kubernetes可以：
- 自動化容器的部署和復制
- 隨時擴展或收縮容器規模
- 將容器組織成組，並且提供容器間的負載均衡
- 很容易地升級應用程序容器的新版本
- 提供容器彈性，如果容器失效就替換它，等等...
Kubernetes解決的問題：
- 調度 - 容器應該在哪個機器上運行
- 生命周期和健康狀況 - 容器在無錯的條件下運行
- 服務發現 - 容器在哪，怎樣與它通信
- 監控 - 容器是否運行正常
- 認證 - 誰能訪問容器
- 容器聚合 - 如何將多個容器合並成一個工程
實際上，使用Kubernetes只需一個部署文件，使用一條命令就可以部署多層容器（前端，後臺等）的完整集群
二、kubernetes角色
（1）Pod
Pod是Kubernetes中最小部署單元，所有的容器均在Pod中運行,一個Pod可以承載一個或者多個相關的容器。Pod中容器共享存儲和網絡，同一個Pod中的容器會部署在同一個docker宿主機上並且能夠共享資源。
（2）Service
Service是一個應用服務抽象，定義了Pod邏輯集合和訪問這個pod集合的策略（比如訪問策略）。Service代理Pod集合對外表現為一個訪問入口，分配一個機器IP地址，來自這個IP的請求將負載均衡轉發到後端Pod中的容器。Service通過Lable Selector選擇一組Pod提供服務。
（3）Volume
數據卷
- 可以用來共享Pod容器中使用的數據
- 持久化數據
（4）Namespace
是kubernetes系統中的另一個重要的概念，通過將系統內部的對象“分配”到不同的Namespace中，形成邏輯上分組的不同項目、小組或用戶組，便於不同的分組在共享使用整個集群的資源的同時還能被分別管理。Kubernetes集群在啟動後，會創建一個名為“default”的Namespace，如果不特別指明Namespace，則用戶創建的Pod、RC、Service都被系統創建到“default”的Namespace中。
（5）Label
Label機制是K8S中一個重要設計，通過Label進行對象弱關聯，靈活地分類和選擇不同服務或業務，讓用戶根據自己特定的組織結構以松耦合方式進行服務部署。Label是一對KV，對用戶而言非常有意義的，但對K8S本身而言沒有直接意義的。Label可以在創建對象時指定，也可以在後期修改，每個對象可以擁有多個標簽，但key值必須是唯一的。
（6）RC（Replication Controller）
Replication Controller確保任何時候Kubernetes集群中有指定數量的pod副本(replicas)在運行， 如果少於指定數量的pod副本(replicas)，Replication Controller會啟動新的Container，反之會殺死多余的以保證數量不變。Replication Controller使用預先定義的pod模板創建pods，一旦創建成功，pod 模板和創建的pods沒有任何關聯，可以修改pod 模板而不會對已創建pods有任何影響，也可以直接更新通過Replication Controller創建的pods。對於利用pod 模板創建的pods，Replication Controller根據label selector來關聯，通過修改pods的label可以刪除對應的pods。
（7）Deployment
Kubernetes Deployment提供了官方的用於更新Pod和Replica Set（下一代的Replication Controller）的方法，您可以在Deployment對象中只描述您所期望的理想狀態（預期的運行狀態），Deployment控制器為您將現在的實際狀態轉換成您期望的狀態，例如，您想將所有的webapp:v1.0.9升級成webapp:v1.1.0，您只需創建一個Deployment，Kubernetes會按照Deployment自動進行升級。現在，您可以通過Deployment來創建新的資源（pod，rs，rc），替換已經存在的資源等。
Deployment集成了上線部署、滾動升級、創建副本、暫停上線任務，恢復上線任務，回滾到以前某一版本（成功/穩定）的Deployment等功能，在某種程度上，Deployment可以幫我們實現無人值守的上線，大大降低我們的上線過程的復雜溝通、操作風險。
（8）StatefulSet
使用Deployment創建的Pod是無狀態的，當掛在Volume之後，如果該Pod掛了，Replication Controller會再run一個來保證可用性，但是由於是無狀態的，Pod掛了的時候與之前的Volume的關系就已經斷開了，新起來的Pod無法找到之前volume。StatefulSet 的目的就是給為數眾多的有狀態負載提供正確的控制器支持。
當應用有以下任意要求時，StatefulSet的價值就體現出來了。
● 穩定的、唯一的網絡標識。
● 穩定的、持久化的存儲。
● 有序的、優雅的部署和擴展。
● 有序的、優雅的刪除和停止。
（9）DaemonSet
DaemonSet能夠讓所有（或者一些特定）的Node節點運行同一個pod。當節點加入到kubernetes集群中，pod會被（DaemonSet）調度到該節點上運行，當節點從kubernetes集群中被移除，被（DaemonSet）調度的pod會被移除，如果刪除DaemonSet，所有跟這個DaemonSet相關的pods都會被刪除。
（10）Job
在有些場景下，是想要運行一些容器執行某種特定的任務，任務一旦執行完成，容器也就沒有存在的必要了。在這種場景下，創建pod就顯得不那麽合適。於是就是了Job，Job指的就是那些一次性任務。通過Job運行一個容器，當其任務執行完以後，就自動退出，集群也不再重新將其喚醒。還可以執行定時任務。
三、kubernetes組件
1.kubectl
客戶端命令行工具，將接受的命令格式化後發送給kube-apiserver，作為整個系統的操作入口。
2.kube-apiserver
作為整個系統的控制入口，以REST API服務提供接口。
3.kube-controller-manager
用來執行整個系統中的後臺任務，包括節點狀態狀況、Pod個數、Pods和Service的關聯等。
4.kube-scheduler
負責節點資源管理，接受來自kube-apiserver創建Pods任務，並分配到某個節點。
5.etcd
負責節點間的服務發現和配置共享。
6.kube-proxy
運行在每個計算節點上，負責Pod網絡代理。定時從etcd獲取到service信息來做相應的策略。
7.kubelet
運行在每個計算節點上，作為agent，接受分配該節點的Pods任務及管理容器，周期性獲取容器狀態，反饋給kube-apiserver。
8.DNS
一個可選的DNS服務，用於為每個Service對象創建DNS記錄，這樣所有的Pod就可以通過DNS訪問服務了。
四、工作流程
1.Kubectl(user commands): k8s APIs客戶端工具，通過用戶輸入命令操作APIs資源
2.認證，用戶輸入命令要通過APIs的認證
3.認證通過之後，交由APIs中REST中對象處理（Kubernetes以RESTFul形式開放接口，用戶可操作的REST對象有三個Pod,service,controller）
4.APIs中的操作處理都會持久化存儲到一個分布式存儲etcd
5.Scheduler調度組件，會檢測REST對象中是否有新的動作產生，並將具體操作，根據算法下發到node節點中
6.Controller通過API Server提供的接口實時監控整個集群的每個資源對象的當前狀態，當發生各種故障導致系統狀態發生變化時，會嘗試將系統狀態修復到“期望狀態”
7.kubeletl類似於一個agent，處理AIPs下發的任務，如創建Pod、容器、獲取節點信息等
8.proxy負責網絡代理，Service具體實現就是有proxy處理,維護網絡規則和四層負載均衡工作
Kubernetes（一）--簡介