Kubernetes 学习笔记-基础篇

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2023-09-08

Kubernetes 学习笔记，是个人学习记录文章，主要内容为摘录、总结和自己实践的记录，希望能帮助到和我一样正在学习的朋友。作为学习笔记，难免有理解不到位的地方，还请指正。

容器发展史

容器发展到今天，已成为各大公司保障快速响应复杂业务场景的利器。容器的发展史，可通过下面这张图了解，一图胜千言。

（图片来源：https://searchcloudcomputing.techtarget.com/tip/The-future-of-the-Kubernetes-ecosystem-isnt-all-about-cloud）

网上能找到大量的资料，这里找了些不错的资料，可以参考：

Kubernetes ，简称K8S，是Google在2014年6月开源的一个容器集群管理系统，K8S主要用于自动化部署、扩展和管理容器应用，提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、监控等一套功能，Kubernetes目标是让部署容器化应用更简单。

K8S，这是一种数字缩写 (Numeronym) 方式。类似的如internationalization(国际化) 叫做i18n、accessibility叫做a11y等

Kubernetes 主要有以下特性：

自我修复

在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量，杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断

弹性伸缩

使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容程序实例，确保应用服务高峰并发时的高可用性，业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务，这个比较流啤

自动部署和回滚

K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，如果过程中出现问题，将回滚更改，保证升级不会影响业务

服务发现和负载均衡

K8S为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），并且负载均衡关联所有容器，是用户无需考虑容器IP问题。

机密和配置管理

管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性，并可以将一些常用的配置存储在K8S里，方便应用程序使用。

存储编排

挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云，还是网络存储(如NFS)都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用的灵活性。

批处理

提供一次性任务，定时任务，满足批量数据处理和分析场景。

Kubernetes 集群架构可按角色分为Master 和 Node ,简单的架构图下图所示：

（图片来源：https://thenewstack.io/kubernetes-an-overview/）

Master 节点主要包括如下组件：

Kube-apiserver
- Kubernetes API 集群统一入口，各组件协调者，以RESTful API 提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听都交给APIServer处理后在提交给Etcd存储。
kube-controller-manager
- 处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而Controller Manager 就是负责管理这些控制器的。管理维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等
kube-scheduler
- 负责集群pod的调度。根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署，可以部署在同一个节点上，也可以部署在不同的节点上。
etcd
- 分布式键值存储系统，用户保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息

kubelet
- 是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，如创建容器、获取容器和节点状态等工作，同时也负责容器卷插件Volume（CVI）和容器网络插件（CNI）的管理。
kube-proxy
- 在Node节点上实现Pod网络代理并执行链接转发，维护网络规则和四层负载均衡工作。
容器运行时（docker 或 rocket, containerd）
- 容器引擎，运行容器