<h2><center>Kubernetes 基础</center></h2>

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## 一：Kubernetes 介绍

### 1. 应用部署方式

​	在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：

1. 传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
   - 优点：简单，不需要其他技术的参与
   - 缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算机资源，而且程序之间容易产生影响
2. 虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境
   - 优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性
   - 缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源
3. 容器化部署：与虚拟化类比，但是共享了操作系统
   - 优点：
     1. 可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
     2. 运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
     3. 容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署

![](http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kubernetes/images-202504130003.png)

容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：

- 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
- 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量

这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排软件：

- `Swarm`：`Docker`自己的容器编排工具
- `Mesos`：`Apache`的一个资源统一管控的工具，需要和`Marathon`结合使用
- `Kubernetes`：`Google`开源的容器编排工具

![](http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kubernetes/images-202504130004.png)

### 2. kubernetes 简介

![](http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kubernetes/images-202504130005.png)

​	`kubernetes`，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密----`Borg`系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。

​	`kubernetes`的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：

- 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
- 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
- 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
- 负载均衡：如果一个服务启动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
- 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
- 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

### 3. kubernetes 组件

​	一个`kubernetes`集群主要是由控制节点（master）、工作节点（node）构成，每个节点上都会安装不同的组件。

**`master`：集群的控制平面，负责集群的决策**

- `ApiServer`：资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、`API`注册和发现等机制
- `Scheduler`：负责集群资源调度，按照预定的调度策略将`Pod`调度到响应的`node`节点上
- `ControllerManager`：负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
- `Etcd`：负责存储集群中各种资源对象的信息

**`node`：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境**

- `Kubelet`：负责维护容器的生命周期，即通过控制`docker`，来创建、更新、销毁容器
- `KubeProxy`：负责提供集群内部的服务发现和负载均衡
- `Docker`：负责节点上容器的各种操作

![](http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kubernetes/images-202504130006.png)

下面，以部署一个`nginx`服务来说明`kubernetes`系统各个组件调用关系：

1. 首先要明确，一旦`kubernetes`环境启动之后，`master`和`node`都会将自身的信息存储到`etcd`数据库中
2. 一个`nginx`服务的安装请求会首先被发送到`master`节点的`apiServer`组件
3. `apiServer`组件会调用`scheduler`组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个`node`节点上
4. 在此时，它会从`etcd`中读取各个`node`节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知`apiServer`
5. `apiServer`调用`controller-manager`去调度`Node`节点安装`nginx`服务
6. `kubelet`接收到指令后，会通知`docker`，然后由`docker`来启动一个`nginx`的`pod`
7. `pod`是`kubernetes`的最小操作单元，容器必须跑在`pod`中
8. 至此一个`nginx`服务就运行了，如果需要访问`nginx`，就需要通过`kube-proxy`来对`pod`产生访问的代理

这样，外界用户就可以访问集群中的`nginx`服务了