K8S概述

Kubernetes能提供路由网关、水平扩展、监控、备份、灾难恢复等一系列运维能力。
记录于张磊老师的课程。

k8s架构

k8s架构主要由Master和Node两种节点组成，即控制节点和计算节点。架构如图：

控制节点(Master节点)由三个紧密协作的独立组件组合而成：

1. kube-apiserver组件负责API服务
2. kube-scheduler组件负责调度服务
3. kube-controller-manager组件负责容器编排服务
4. 整个集群的持久化数据则由kube-apiserver处理后保存到etcd数据库中。

计算节点(Node节点)最核心的是kubelet组件:

在K8s中kubelet主要负责同容器运行时(如Docker项目)交互。而这个交互所依赖的是一个称作CRI(Container Runtime Interface)的远程调用接口，这个接口定义了 容器运行时的各项核心操作，比如：启动一个容器需要的所有参数。

所以Kubernetes项目并不需要关注底层是什么容器运行时、使用什么技术实现的，只要部署的容器运行时能够运行标准的容器镜像，就可以通过实现CRI接入到Kubernetes项目中。

而具体的容器运行时，如Docker项目，则一般通过OCI这个容器运行时规范与底层的Linux操作系统交互，即把CRI请求转成对应Linux操作系统的调用(操作Linux Namespace和Cgroups等)

kubelet还通过gRPC协议同一个叫Device Plugin的插件进行交互。这是k8s项目用来管理GPU等宿主机物理设备的主要组件。

kubelet还会调用网络插件和存储插件为容器配置网络和持久化存储。这两个插件与kubelet进行交互的接口，分别是CNI(Container Networking Interface)和CSI(Container Storage Interface)。

k8s核心功能

k8s以容器为基础单元，根据业务逻辑及调度访问关系设计封装出各种对象，如Pod, Service, Deployment等。核心功能如图：

• 根据基础单元容器间紧密协作的关系，设计封装出Pod对象。
• Pod对象与应用实例对应，由于实际生产环境中高可用冗余的要求，需要部署多个应用实例，K8S项目则引出Deployment对象，用来管理Pod的多实例。
• 有多个相同Pod的实例组会出现不同的IP地址和端口，K8s项目则设计封装Service对象，以负载均衡的方式来转访问流量到Pod上。
• 当两个不同Pod在互相访问调用时，需要加上授权信息时，如：Web应用对数据库访问时需要凭证信息(用户名和密码)，K8S引出了Secret对象。Secret实现原理实际是一个保存在Etcd里的键值对数据。当把凭证信息以Secret的方式存在Etcd里后，k8s会在你指定的Pod启动时，自动把Secret对象的数据以Volume的方式挂载到容器里，这样指定的Pod就能拿到凭证信息访问另外一个Pod。
• 基于Pod改进后的对象Job，用来描述一次性运行的Pod,如：大数据任务。
• DaemonSet对象，用来描述每个宿主机上必须且只能运行一个副本的守护进程服务。
• CronJob对象，用来描述定时任务。

kubernetes项目设计封装的方法采用"声明式API"。这个API对应的”编排对象“和”服务对象“，都是kubernetes项目中的API对象(API Object)。 方法步骤：

• 通过一个”编排对象“，如Pod、Job、CronJob等，来描述管理的应用;
• 再定义一些”服务对象“，如Service、Secret、Horizontal Pod Autoscaler（自 动水平扩展器）等。这些对象，会负责具体的平台级功能。