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【云计算•云原生】4.云原生之什么是Kubernetes
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Kubernetes概念
K8S就是Kubernetes,Kubernetes首字母为K,末尾为s,中间一共有8个字母,所以简称K8s。
它是一个为容器化应用提供集群部署和管理的开源工具,由 Google 开发。通过k8s可以使用配置文件轻松管理上千台机器。
k8s的部署配置文件和docker的dockerfile很类似,其内容描述了整个部署过程。
Kubernetes核心概念
集群
由多个节点组成的、共同对外提供服务的一个节点组,可添加或删除节点
pod
K8S 调度、管理的最小单位,一个 Pod 可以包含一个或多个容器,每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod,主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。
如果一组应用紧耦合,那么他们应该在一个pod中编排
ConfigMap
微服务上线时根据不同服务需要有一些可变配置,为了实现对微服务各个节点的灵活配置,k8s内置支持微服务的配置configmap,将配置信息写入configmap,然后configmap以环境变量的方式注入到pod中,pod中的容器可以访问这些配置。
Kubernetes架构
架构中分为master/worker两个部分
master节点的组件
- etcd: 负责存储k8s集群的状态数据、节点数据等
- API server: 是操作etcd的唯一接口
- Scheduler: 负责资源调度
- Controler Manager: 集群状态的协调控制者,维护集群状态
worker节点组件
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Controller Runtime: 下载镜像和容器的组件
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kubelet: 与master节点上API server交互,负责管理worker节点上的组件,运行在集群中每个节点node上。注意他是一个进程而不是组件。
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pod: K8S 调度、管理的最小单位,一个 Pod 可以包含一个或多个容器,每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod,主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。
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kube-proxy: 对pod进行寻址和负载均衡
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。
Kubernetes网络架构
k8s有四层网络,从上到下分别是
- 外部接入网络(NodePort/LoadBalancer/Ingress)
- service网络
- pod网络
- node节点网络
内部网络
节点网络用来保证master和worker,以及worker节点之间能够做正常寻址和通讯
pod之间通过pod网络(在节点网络之上)寻址和通信
不同节点之间的pod访问可以通过路由或者其他方式访问;节点的ip可能会随着关机挂起而改变,需要service网络维护。
worker节点中的kubelet将信息传给master节点中的etcd来实现服务注册。
kube-DNS和kube-proxy获取etcd中的信息来实现服务发现。
kube-DNS保存serviceName->ClusterIP的信息。(service服务的ip叫ClusterIp)
ClusterIP并不是一成不变的,ServiceName是唯一的。
Kube-Proxy保存CluserIP->PodIP的信息。这样两层可以实现POD 在集群之间的网络连接。kube-proxy是集群中每个节点node上运行的网络代理。
外部网络
- NodePort
将service暴露在节点网络上
- LoadBalancer
将service暴露在节点网络上+负载均衡
- Ingress
如果需要暴露在节点网络中的服务有很多,仅仅使用 load balancer 的话成本是很高的。Ingress 可以等价于反向代理或者网关,它的主要作用就是反向路由,它可以将多个 k8s 内部的服务同时暴露出去但仅需一个 load balancer。Ingress 还有一些其他功能如动态路由更新、安全认证、日志监控等。
k8s各端口含义
- port: 是k8s集群内部访问service的端口,即通过clusterIP: port可以访问到某个service
- nodePort: 是外部访问k8s集群中service的端口,通过nodeIP: nodePort可以从外部访问到某个service
- targetPort: 是pod的端口,从port和nodePort来的流量经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上,最后进入容器
- containerPort: 是pod内部容器的端口,targetPort映射到containerPort