1. K8S

Kubernetes 是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化应用，目的是让部署容器化应用变得简单且高效。提供了应用部署、规划、更新、维护的机制。

1.1. 容器编排的优缺点

  1. 部署方便 (集群管理，环境统一)
  2. 部署安全 （环境统一）
  3. 隔离性好 （隔离宿主机的不同）
  4. 快速回滚 （基于镜像版本的回滚）
  5. 成本低 （相对于虚拟机有更少的资源消耗）
  6. 管理成本更低 （较低的维护成本管理大量的容器集群）

1.2. 容器部署和主机部署的区别

参考优缺点+主机与容器的比较。

主要讲 速度、效率、可靠性

1.3. [3] K8S 常用组件, 结构

参考文章

1.3.1. 组件

master node: 是整个系统的指挥官

  • API Server 整个系统的对外接口， 提供一套 Restful API 供客户端调用，例如 kubectl、kubernetes dashboard等管理工具 来对集群进行管理。
  • Scheduler: 资源调度器， 监听 ApiServer 负责将容器组分配到哪些节点上。
  • Controller: 是集群内所有资源对象的自动化控制中心，负责 Pod 和 Node 的管理，节点控制器，服务控制器，副本控制器，服务账户和令牌控制器等。
  • etcd: 数据储存、储存集群中所有的配置信息
    • 网络插件： 储存网络配置信息
    • k8s 本身的各种对象的状态和原信息配置
  • coredns: 实现集群内部通过服务名称进行容器组访问的功能。

worker node: 干活的小兵

  • kubelet: 工作节点上的执行操作的代理程序，负责容器的生命周期管理，定期执行容器健康检查，并上报容器的运行状态。
  • kube-proxy: 是一个具有均衡负载能力的简单的网络访问代理，负责将访问某个 service 的请求分配到工作节点的具体某个 pod 上（kube-proxy 也运行于 master node 上）
  • Docker: 提供容器的创建及管理

均有使用的组件

  • kube-flannel

1.3.2. 主要操作对象

  • Pod: 容器组，里面的每个容器共享网络空间命名空间（包括 IP 与端口），Pod 内的容器可以使用 localhost 互相通信。Pod 可以指定一组共享储存卷 Volumes， Pod 中所有容器都可以访问共享的 Volumes， Volumes 用于数据持久化，防止容器重要数据丢失
  • Volume: 磁盘卷，用于防止重要数据丢失，以及多个 Pod 中多个容器间数据共享的问题。
    • EmptyDir: 当 Pod 分配到 Node 上时， 会创建 EmptyDir, 随 Pod 在 Node 上的删除而删除。
    • HostPath: 允许挂载 Node 上的文件系统到 Pod 里。
    • nfs： 使用 nfs 网络文件系统提供共享目录。
  • ReplicationController: 确保任何时候都有按配置的 Pod 副本数在运行。
  • ReplicaSet: 是下一代的 ReplicationController， 区别在于 Set 支持新的基于集合的选择器。
  • Deployment: 为 Pod 与 ReplicaSet 提供了声明式的定义，描述想要的目标状态是什么样的， Deployment Controller 就会将 Pod 与 ReplicaSet 的实际状态改变到想要的目标状态。
  • Service: 可以看作一组提供相同服务的 Pod 的对外访问接口
    • NodePort: 集群外部可以通过具体的 NodeIP + Node Port 来访问具体的某个 Pod
    • ClusterIP: 指通过集群的内部 IP 暴露服务， 服务只能够在集群内部可以访问，是默认的 ServiceType
  • Label: 是一对 key/value, 可以附加到各种资源对象上，如 Node、Pod、Service 等。资源可以定义任意数量的 Label。可以通过 Label 选择一组资源。
  • PV & PVC: 储存抽象
  • Secret: 解决密码、token、密钥等敏感数据的储存问题
    • Service Account: 用来访问 Kubernetes API， 由 Kubernetes 自动创建， 并且会自动挂载到 Pod 的 /run/secrets/kubernetes.io/serviceac...目录中
    • Opaque: Base64编码的 Secret， 用来储存密码、密钥等。
    • dockerconfig.json： 储存 docker registry 的认证信息。
  • ConfigMap: 保存 key/valud 对的配置数据， 可以在 Pods 中使用。
  • Namespace: 虚拟集群，便于不同的分组在共享使用整个集群的资源同时还能被管理。例如开发测试共用一个 k8s 集群，就可以使用不同的 namespace
  • Ingress: 为集群服务提供外部服务，包括 Nginx、Traefik 两个版本，为服务提供域名绑定访问与路径路由功能。也可以基于 Ingress 实现服务的灰度发布。

1.4. 一个请求到达 pod 过程/configmap/dockerfile

1.5. k8s 内部请求到达外部的过程

1.6. etcd mvcc

基于数据库事务实现的乐观锁，在读取时，会读取当前事务ID下对应的值，这样可以避免写操作与读操作产生的锁操作影响性能。

内存中的 key->treeIndex->keyIndex 使用 btree 加速索引， keyIndex 对应 boltDB 中的 key/value 对

1.7. k8s pod 之间如何通信

  • 同一网络下的 Pod 通信

由于是共享网络空间的， 所以可以直接使用 localhost:port 来通信

  • Pod 与 Pod 容器之间

  • 在同一台主机上

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  1. 在不同主机上

  2. Pod 访问 service 服务

通过 DNS 解析，访问 service name 即可访问到对应服务。

1.8. k8s 集群网络

2. Pod 创建过程

通过 ETCD 来储存 Kubectl 的请求。 各个组件通过访问 ApiServer 来获取请求。 ApiServer 通过 watch ETCD 的方式来缓存 ETCD 数据。

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