k8s clusterip原理 k8s的cluster

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数据小筑 2024-02-20 21:16:28

文章标签 k8s clusterip原理 Docker K8s 容器编排引擎 文章分类 云原生云计算

K8s概念：

基本概念：

Cluster：集群。计算，存储网络资源的整合。
Master：负责分配，调度资源。

kube-apiserver：是K8s Cluster的前端接口，用来管理Cluster的资源。
kube-scheduler：负责决定将Pod放在那个Pod上运行。
kube-controller-manager：负责管理Cluster的各种资源，保证资源处于期望状态。
etcd：负责保存K8s Cluster的配置信息和各种资源的状态信息，当数据发送变化时，etcd会快速通知K8s相关组件。
Pod网络：负责Pod间的通信，常见的有Flannel，Calico等。

Node：用来运行应用，监听容器的状态，由Matser管理，支持物理机和虚拟机。

kubelet：是Node的Agent，当Scheduler确定在某个Node上运行Pod后，会将Pod的具体配置信息（image，volume等）发送给该节点的kubelet，kubelet根据这些信息创建和运行容器，并向Master报告运行状态。
Kubeproxy：Service在逻辑上代表了后端的多个Pod，外界通过Service访问Pod，Service接收到请求，如果有多个Pod副本，kube-proxy会实现负载均衡。
Pod网络：负责Pod间的通信，常见的有Flannel，Calico等。

查看所有的组件：

[root@k8smaster ~]# kubectl get pods --all-namespaces -o wide
NAMESPACE     NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
kube-system   coredns-bf7759867-8h4x8             1/1     Running   1          21h   10.244.0.5       k8smaster   <none>           <none>
kube-system   coredns-bf7759867-slmsz             1/1     Running   1          21h   10.244.0.4       k8smaster   <none>           <none>
kube-system   etcd-k8smaster                      1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-apiserver-k8smaster            1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-controller-manager-k8smaster   1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-6zhtw         1/1     Running   1          20h   192.168.43.136   k8snode1    <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-wnh9k         1/1     Running   1          20h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-wqvz9         1/1     Running   1          20h   192.168.43.176   k8snode2    <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-2j8w9                    1/1     Running   1          20h   192.168.43.176   k8snode2    <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-kqxlq                    1/1     Running   1          20h   192.168.43.136   k8snode1    <none>           <none>
kube-system   kube-proxy-nb82z                    1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>
kube-system   kube-scheduler-k8smaster            1/1     Running   1          21h   192.168.43.45    k8smaster   <none>           <none>

K8s资源抽象类型：

Pod：

Pod是若干相关容器的组合，可以理解为一个组，组里面由一个或多个容器，容器之间是相关联的。

Pod中的容器运行在同一个Host上，这些容器使用相同的网络命令空间，IP地址和端口，互相之间通过localhost来发现和通信。

另外，这些容器还可以共享一块存储卷空间。

总结：

Pod是k8s中最小的工作单元，每个Pod包含一个或多个容器。
同一Pod包含的容器运行在同一个Host上，称作为统一管理单元。
同一Pod通过Mapped Container共享着相同的volumes，network，namespace，ip，port。

pid ns：处于同一Pod中的应用可以看到彼此的进程。
network ns：处于同一Pod中的应用可以访问一样的ip和port空间。
ipc ns：处于同一Pod的应用可以用systemV ipc或者posix消息队列进行通信。
UTC ns：处于同一Pod应用公用一个主机名。

Replication Controller（RC）：

RC是用来管理Pod的，每个RC由一个或多个Pod组成；在RC被创建之后，系统将会保持RC中可用的Pod的个数与创建RC时定义的Pod个数一致，如果Pod个数小于定义的个数，RC会启动新的Pod，反之会杀死多余的Pod。
RC通过定义的Pod模板被创建，创建后对象叫做Pods（也可以理解为RC），可以在线修改Pod的属性，以实现动态缩减，扩展Pods的规模。
RC通过label关联对应的Pods，通过修改Pods的label可以删除对应的Pods在需要对Pods中的容器进行更新时，RC采用一个一个替换的原则来更新整个Pods中的Pod。
reschudeling：维护Pod副本，“多退少补”；即使是某些minion宕机。
scaling：通过修改RC的副本数来水平扩展或缩减运行的Pods。
Rolling updates：一个一个地替换Pods来更新服务。
multiple release tracks：如果需要在系统中运行multiple release服务，Replication Controller使用labels来区分multiple release tracks。

Label：

Label是用于区分Pod，Service，RC的Key/Value键值对。
Pod，Service，RC可以有多个Label，但是每个Label的Key只能对应一个Value。
整个系统都是通过Label进行关联，得到真正需要操作的目标。

Service：

Service是定义在集群中一组运行Pod集合的抽象资源，它提供了所有相同的功能，当一个Service资源被创建后，将会分配一个唯一的IP，也叫做集群IP，这个IP地址将存在于Service的整个生命资源中，Service一旦被创建，整个IP无法进行修改。

Pod可以通过Service进行通信，并且所有的通信将会通过Service自动负载均衡到所有的Pod中的容器。

Service是真实应用服务的抽象。
Service通常用来将浮动的资源与后端真实提供服务的容器进行关联。
Service对外表现为一个单一的访问接口，外部不需要了解后端的规模与机制。

Controller：

K8s通常不会直接创建Pod，而是通过Controller来管理Pod，Controller中定义了Pod的属性，为了满足不同的业务场景，K8s提供了多种Controller，包括Deployment，Replicaset，Daemonset，Statefulset，Job等。

Deployement：是最常用的Controller，用来管理Pod的多个副本。并且确保Pod按照期望状态运行。
Replicaset：实现了Pod的多副本管理，使用Deployment时会自动创建Replicaset，也就是说Deployment通过Replicaset实现管理Pod的多个副本，通常不需要主节使用Replicaset。
Daemonset：用于每个node最多只能运行一个Pod副本的场景。
Statefuleset：能够保证Pod的每个副本在整个生命周期中名称是不变的，而其他Controller不提供这个功能，当某个Pod发生故障需要删除并重启时，Pod的名称会发生变化，同时Statefulset会保证Pod副本按照指定的顺序启动，更新或删除。
Job：用于结束就删除的应用，而其他Controller中Pod通常时长期持续运行的。

Namespace：

将一个物理的Cluster逻辑上划分成多个虚拟的Cluster，每个Cluster就是一个Namespace。不同的Namepace。每个Cluster的资源都是隔离开的。

查看所有Namespace

[root@k8smaster ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   19h
kube-node-lease   Active   19h
kube-public       Active   19h
kube-system       Active   19h

运行应用流程：

[root@k8smaster ~]# kubectl run http-app --image=httpd --replicas=2
kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
deployment.apps/http-app created
[root@k8smaster ~]# kubectl get deployments
NAME       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
http-app   0/2     2            0           49s
[root@k8smaster ~]# kubectl get pod -o wide
NAME                       READY   STATUS             RESTARTS   AGE   IP           NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
http-app-c5f548d75-44hxm   0/1     ImagePullBackOff   0          21m   10.244.2.3   k8snode2   <none>           <none>
http-app-c5f548d75-kzlrt   0/1     ImagePullBackOff   0          21m   10.244.1.2   k8snode1   <none>           <none>