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一、Kubernetes 简介
Kubernetes 简称 k8s,是支持云原生部署的一个平台,起源于谷歌。谷歌早在十几年之前就对其应用,通过容器方式进行部署。
k8s 本质上就是用来简化微服务的开发和部署的,关注点包括自愈和自动伸缩、调度和发布、调用链监控、配置管理、Metrics 监控、日志监控、弹性和容错、API 管理、服务安全等,k8s 将这些微服务的公共关注点以组件形式封装打包到 k8s 这个大平台中,让开发人员在开发微服务时专注于业务逻辑的实现,而不需要去特别关系微服务底层的这些公共关注点,大大简化了微服务应用的开发和部署,提高了开发效率。
二、Kubernetes 架构
k8s 总体架构采用了经典的 master slave 架构模式,分 master 节点和 worker 节点,节点可以是虚拟机也可以是物理机。
master 节点由以下组件组成;
worker 节点由以下组件组成:
用户操作 k8s 集群一般是通过 kubectl 命令行工具或者 dashboard;Pod 之间进行通讯是通过集群内部的覆盖网络 Overlay Network,外部流量想要进入集群访问 Pod 则是通过负载均衡 Load Balander 设备进行。
三、Kunbernetes 有哪些核心概念?
1. 集群 Cluster
集群有多个节点组成且可以按需添加节点(物理机/虚拟机),每一个节点都包含一定数量的 CPU 和内存 RAM。
2. 容器 Container
k8s 本身是一个容器调度平台,从宿主机操作系统来看,容器就是一个一个的进程。从容器内部来看容器就是一个操作系统,它有着自己的网络、CPU、文件系统等资源。
3. POD
k8s 也不是直接调度容器的,而是将其封装成了一个个 POD,POD 才是 k8s 的基本调度单位。每个 POD 中可以运行一个或多个容器,共享 POD 的文件系统、IP 和网络等资源,每一个 POD 只有一个 IP。
4. 副本集 ReplicaSet
一个应用发布时会发布多个 POD 实例,副本集可对应一个应用的一组 POD,它可以通过模板来规范某个应用的容器镜像、端口,副本数量等。运行时副本集会监控和维护 POD 的数量,数量过多则会下线 POD,过少则启动 POD。
5. 服务 service
POD 在 k8s 中是不固定的,可能会挂起或者重启,且挂起重启都是不可预期的,那么这就会导致服务的 IP 也随着不停的变化,给用户的寻址造成一定的困难。而 service 就是用来解决这个问题的,它屏蔽了应用的 IP 寻址和负载均衡,消费方可直接通过服务名来访问目标服务,寻址和负载均衡均由 service 底层进行。
6. 发布 Deployment
副本集就是一种基本的发布机制,可以实现基本的或者高级的应用发布,但操作较为繁琐。未来简化这些操作,k8s 引入了 Deployment 来管理 ReplicaSet,实现一些高级发布机制。
7. ConfigMap/Secret
微服务在上线时需要设置一些可变配置,环境不同则配置值不同,有些配置如数据库的连接字符串在启动时就应该配好,有些配置则可以在运行中动态调整。为了实现针对不同环境灵活实现动态配置,微服务就需要 ConfigMap 的支持。
k8s 平台内置支持微服务的配置(ConfigMap),开发人员将配置填写在 ConfigMap 中,k8s 再 将 ConfigMap 中的配置以环境变量的形式注入 POD,这样 POD 中的应用就可以访问这些配置。
Secret 是一种特殊的 ConfigMap,提供更加安全的存储和访问配置机制。
8. DaemonSet
在微服务中,每个节点需要配置一个常驻守护进程。DaemonSet 可支持在每一个 worker 节点上面配置一个守护进程 POD 并且保证每一个节点上有且仅有一个 POD。
9. 核心概念总结
概念 | 作用 |
---|---|
cluster | 超大计算机抽象,由节点组成 |
Container | 应用居住和运行在容器中 |
Pod | Kubernetes 基本调度单位 |
Service | 应用Pods的访问点,屏蔽IP寻址和负载均衡 |
Deployment | 管理ReplicaSet,支持滚动等高级发布机制 |
ConfigMap/Secrets | 应用配置,secret敏感数据配置 |
DaemonSet | 保证每个节点有且仅有一个Pod,常见于监控 |
以上概念点为 Kubernetes 最基本和最重要的概念总结,掌握后可适用于绝大部分云原生场景,还有部分概念本文未作介绍。