1. kubernetes简介

1.1 kubernetes介绍

Kubernetes是google开源的一套微服务,容器化的编排引擎,是google内部容器十多年实战沉淀的结晶,已战胜Swarm,Messo成为容器编排的行业标准。kuberntes内置有很多非常优秀的特性使开发者专注于业务本身,其包含的功能如下:

  • Service discovery and load balancing,服务发现和负载均衡,通过DNS实现内部解析,service实现负载均衡
  • Storage orchestration,存储编排,通过plungin的形式支持多种存储,如本地,nfs,ceph,公有云快存储等
  • Automated rollouts and rollbacks,自动发布与回滚,通过匹配当前状态与目标状态一致,更新失败时可回滚
  • Automatic bin packing,自动资源调度,可以设置pod调度的所需(requests)资源和限制资源(limits)
  • Self-healing,内置的健康检查策略,自动发现和处理集群内的异常,更换,需重启的pod节点
  • Secret and configuration management,密钥和配置管理,对于敏感信息如密码,账号的那个通过secret存储,应用的配置文件通过configmap存储,避免将配置文件固定在镜像中,增加容器编排的灵活性
  • Batch execution,批处理执行,通过job和cronjob提供单次批处理任务和循环计划任务功能的实现
  • Horizontal scaling,横向扩展功能,包含有HPA和AS,即应用的基于CPU利用率的弹性伸缩和基于平台级的弹性伸缩,如自动增加node和删除nodes节点。

1.2 kubernetes架构

kubernetes整体架构

kubernetes包含两种角色:master节点和node节点,master节点是集群的控制管理节点,作为整个k8s集群的大脑。

  • 负责集群所有接入请求(kube-apiserver),在整个集群的入口;
  • 集群资源调度(kube-controller-scheduler),通过watch监视pod的创建,负责将pod调度到合适的node节点;
  • 集群状态的一致性(kube-controller-manager),通过多种控制器确保集群的一致性,包含有Node Controller,Replication Controller,Endpoints Controller等;
  • 元数据信息存储(etcd),数据持久存储化,存储集群中包括node,pod,rc,service等数据;

通常由3或5个节点组成高可用集群,其中etcd内置的集群组成,kube-apiserver由haproxy或nginx做负载分发,kube-scheduler和kube-controller-manager内置的选举机制保障,确保集群内同一个时刻只有一个leader节点,其他处于阻塞状态,防止脑裂。

node节点是实际的工作节点,负责集群负载的实际运行,即pod运行的载体,其通常包含三个组件:Container Runtime,kubelet和kube-proxy

  • Container Runtime是容器运行时,负责实现container生命周期管理,如docker,containerd,rktlet;
  • kubelet负责镜像和pod的管理,
  • kube-proxy是service服务实现的抽闲,负责维护和转发pod的路由,实现集群内部和外部网络的访问。

其他组件还包括

  • cloud-controller-manager,用于公有云的接入实现,提供节点管理(node),路由管理,服务管理(LoadBalancer和Ingress),存储管理(Volume,如云盘,NAS接入),需要由公有云厂商实现具体的细节,kubernetes提供实现接口的接入,如腾讯云目前提供CVM的node管理,节点的弹性伸缩(AS),负载均衡的接入(CLB),存储的管理(CBS和CFS)等产品的集成;
  • DNS组件由kube-dns或coredns实现集群内的名称解析;
  • kubernetes-dashboard用于图形界面管理;
  • kubectl命令行工具进行API交互;
  • 监控系统用于采集node和pod的监控数据,如prometheus,heapster+influxdb+grafana;
  • 日志采集系统,用于收集容器的业务数据,实现日志的采集,存储和展示,实现有Fluentd+ELK(ElasticSearch+Logstash+Kiabana)。

1.3 参考文档

  1. kubernetes功能介绍,https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/

  2. kubernetes组件介绍https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/


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