kubernetes基礎概念知多少
kubernetes（簡稱k8s）是一種用於在一組主機上執行和協同容器化應用程式的管理平臺，皆在提供高可用、高擴充套件性和可預測性的方式來管理容器應用的生命週期。通過k8s，使用者可以定義程式執行方式、部署升級策略、動態伸縮容，使得使用者以一種更靈活可靠的方式來管理應用程式。
關於k8s，是一種對應用服務的打包、部署、監控等一整套生命週期的自動化管理平臺，目前各大公司已在生產環境部署使用，同時k8s社群比較活躍，在未來一段時間內會越來越流行，可以說是以後服務部署的事實標準，對於Java開發者來說，你可以不直接使用它，但是不能不瞭解它。
總結來看，k8s特點如下：
- 自動裝箱：基於容器，結合排程策略將多種應用部署到同一節點上，提高資源利用率；
- 自我修復：支援故障轉移/重啟，具有健康檢查機制；
- 水平擴充套件：通過命令手動執行擴容，可基於CPU等資源負載率來動態實現伸縮容；
- 服務發現/負載均衡：通過KubeDNS（或CoreDNS）為系統內建了服務發現功能，為每個service配置DNS名稱，service通過iptables或ipvs內建了負載均衡機制；
- 自動部署：自動釋出和回滾，支援灰度、增量釋出等；
- 配置管理：ConfigMap實現了配置資料與Docker映象解耦，為開發部署提供了良好的靈活性；
- 批處理：除了管理服務型應用之外，Kubernetes還支援批處理作業及CI（持續整合）。
從k8s的角度看，它把各個待管理的資源進行了抽象，比如針對伺服器（物理機或者虛擬機器）抽象出Node；對於容器不直接管理而是抽象出Pod來管理容器；對於叢集內的服務呼叫，抽象出service來表示同類型的多個Pod，同時提供負載均衡策略等。
對於初學者來說，k8s的一些抽象資源和基本概念可能會造成一頭霧水，本文就k8s的基礎概念和元件進行簡單分析，讓初學者更快了解k8s概念，話不多說，let‘s go~
k8s基礎概念
k8s使用共享網路將多個物理機（或者虛擬機器）彙集到一個叢集中，該叢集是配置k8s所有元件、功能和工作負載的物理平臺。叢集中一臺伺服器會作為master負責管理整個叢集（為了master高可用一般會將master部署成多節點）。
Master是叢集的閘道器和中樞，負責諸如為使用者和客戶端暴露API、跟蹤其他伺服器的健康狀態、以最優方式排程工作負載，以及編排其他元件之間的通訊等任務，它是使用者/客戶端與叢集之間的核心聯絡點，並負責Kubernetes系統的大多數集中式管控邏輯。單個Master節點即可完成其所有的功能，但出於冗餘及負載均衡等目的，生產環境中通常需要協同部署多個此類主機。Node是Kubernetes叢集的工作節點，負責接收來自Master的工作指令並根據指令相應地建立或銷燬Pod物件，以及調整網路規則以合理地路由和轉發流量等。理論上講，Node可以是任何形式的計算裝置，不過Master會統一將其抽象為Node物件進行管理。
幾種資源抽象
- Pod：k8s管理的最小排程單元，k8s不直接來管理容器，使用一個抽象的資源物件來封裝一個或者多個容器，這個抽象即為Pod。同一Pod中的容器共享網路名稱空間和儲存資源，這些容器可經由本地迴環介面lo直接通訊，同時對於Mount、User及PID等資源也進行了隔離；
- 標籤資源和標籤選擇器：標籤（Label）是將資源進行分類的識別符號，k8s的Pod資源選擇大都是基於標籤來的，一個物件可以擁有多個標籤，一個標籤也可以附加於多個物件（通常是同一類物件）之上。標籤選擇器（Selector）全稱為“Label Selector”，它是一種根據Label來過濾符合條件的資源物件的機制；
- Controller：Pod控制器，儘管Pod是k8s的最小排程單元，但使用者通常並不會直接部署及管理Pod物件，而是要藉助於另一類抽象——控制器（Controller）對其進行管理，k8s的控制器包括ReplicationController、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、Job等，每種controller都有對應的功能（比如Deployment是最常見的無狀態應用的控制器，它支援應用的擴縮容、滾動更新等操作，為容器化應用賦予了極具彈性的功能）；
- Service：Service是建立在一組Pod物件之上的資源抽象，它通過標籤選擇器選定一組Pod物件，併為這組Pod物件定義一個統一的固定訪問入口（通常是一個IP地址）；
- 儲存卷：一般是獨立於容器檔案系統之外的儲存空間，常用於擴充套件容器的儲存空間併為它提供持久儲存能力，大體上可分為臨時卷、本地卷和網路卷；
- Name和Namespace：名稱是網路資源的唯一識別符號，通常在一個名稱空間內，名稱標識是唯一的，名稱空間通常用於實現租戶或專案的資源隔離，從而形成邏輯分組；
- Ingress：k8s中將Pod進行了網路隔離，如果需要開放一些Pod供外部使用，則需要一個配置一個流量進入k8s叢集內的通道，除了Service外，Ingress也是實現策略之一。
k8s元件
一個典型的k8s叢集由master節點、多個工作節點和ETCD組成，其中ETCD作為叢集狀態儲存。master節點負責整個叢集的管理工作，為叢集提供管理API，並負責編排和監控各工作節點，各工作節點已Pod形式管理執行容器。master主要由apiserver、controller-manager和scheduler三個元件組成，同時負責與ETCD教育儲存叢集狀態資料，而每個工作節點主要包含kubelet、kube-proxy及容器引擎（最常見的是Docker）等元件。各個元件整體如下圖：
master節點
master包含元件如下：
- API server：對外提供restful api，k8s叢集的閘道器；
- Controller：Pod控制器，k8s通過控制器來管理Pod資源，控制器包括ReplicationController、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、Job等，每種controller都有對應的功能（比如Deployment是最常見的無狀態應用的控制器，它支援應用的擴縮容、滾動更新等操作，為容器化應用賦予了極具彈性的功能）；
- Scheduler：K8s排程器，K8s管理成千上萬容器資源，api server接收到請求之後就由Scheduler按照對應排程策略進行在不同Node間的請求排程操作；
- ETCD：k8s叢集狀態都是儲存在etcd中（通過API Server共享給叢集的各元件及客戶端），通過etcd的watch機制來進行k8s各元件的協同操作，一般etcd通過叢集部署方式保證高可用。
node節點
node節點接受master的管理，負責管理各個Pod資源：
- kubelet：kubelet是node的守護程序，node接受master的管控，Kubelet會向api server註冊當前node，定期向master會報node資源佔用情況；
- 容器執行環境：node會提供一個容器執行環境，負責下載並執行容器，k8s目前支援的容器執行環境包括Docker、RKT、cri-o和Fraki等；
- kube-proxy：每個node都需要一個kube-proxy程序，比如對service按需生成iptables或ipvs規則，控制流量訪問。
核心元件
k8s除了etcd、master、node這幾個元件之外，還有一些核心元件，如下：
- DNS服務：目前k8s使用的是coreDNS，之前使用的是KubeDNS；
- Kubernetes Dashboard：k8s的管理web UI；
- Heapster：容器和節點的效能監控與分析系統，它收集並解析多種指標資料，如資源利用率、生命週期事件等。新版本的Kubernetes中，其功能會逐漸由Prometheus結合其他元件所取代。
- Ingress Controller:Service是一種工作於傳統層的負載均衡器，而Ingress是在應用層實現的HTTP（s）負載均衡機制。不過，Ingress資源自身並不能進行“流量穿透”，它僅是一組路由規則的集合，這些規則需要通過Ingress控制器（Ingress Controller）發揮作用。目前，此類的可用專案有Nginx、Traefik、Envoy及HAProxy等。
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