K8S(待整理...)

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介绍一下Kubernetes?

Kubernetes是一个全新的基于容器技术的分布式系统支撑平台。是Google开源的容器集群管理系统。在Docker技术的基础上,为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能,提高了大规模容器集群管理的便捷性。并且具有完备的集群管理能力,多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和发现机制、内建智能负载均衡器、强大的故障发现和自我修复能力、服务滚动升级和在线扩容能力、可扩展的资源自动调度机制以及多粒度的资源配额管理能力。

ETCD及其特点?

ETCD是一个管理配置信息和服务发现的项目, 它的目标是构建一个高可用的分布式键值数据库,基于Go语言实现。

特点

  • 简单:支持 REST 风格的 HTTP+JSON API

  • 安全:支持 HTTPS 方式的访问快速:支持并发 1k/s 的写操作

  • 可靠:支持分布式结构,基于 Raft 的一致性算法,Raft 是一套通过选举主节点来实现分布式系统一致性的算法

应用场景

  • 服务发现:服务发现主要解决在同一个分布式集群中的进程或服务,要如何才能找到对方并建立连接。本质上来说,服务发现就是想要了解集群中是否有进程在监听UDP或TCP端口,并且通过名字就可以查找和连接。
  • 消息发布与订阅:在分布式系统中,最适用的一种组件间通信方式就是消息发布与订阅。即构建一个配置共享中心,数据提供者在这个配置中心发布消息,而消息使用者则订阅他们关心的主题,一旦主题有消息发布,就会实时通知订阅者。通过这种方式可以做到分布式系统配置的集中式管理与动态更新。应用中用到的一些配置信息放到ETCD上进行集中管理。
  • 负载均衡:在分布式系统中,为了保证服务的高可用以及数据的一致性,通常都会把数据和服务部署多份,以此达到对等服务,即使其中的某一个服务失效了,也不影响使用。ETCD本身分布式架构存储的信息访问支持负载均衡。ETCD集群化以后,每个ETCD的核心节点都可以处理用户的请求。所以,把数据量小但是访问频繁的消息数据直接存储到ETCD中也可以实现负载均衡的效果。
  • 分布式通知与协调:与消息发布和订阅类似,都用到了ETCD中的Watcher机制,通过注册与异步通知机制,实现分布式环境下不同系统之间的通知与协调,从而对数据变更做到实时处理。
  • 分布式锁:因为ETCD使用Raft算法保持了数据的强一致性,某次操作存储到集群中的值必然是全局一致的,所以很容易实现分布式锁。锁服务有两种使用方式,一是保持独占,二是控制时序。
  • 集群监控与Leader竞选:通过ETCD来进行监控实现起来非常简单并且实时性强。

Kubernetes和Docker的关系?

Docker提供容器的生命周期管理和,Docker镜像构建运行时容器。它的主要优点是将软件/应用程序运行所需的设置和依赖项打包到一个容器中,从而实现了可移植性等优点。

Kubernetes用于关联和编排在多个主机上运行的容器。

Kubernetes中什么是Minikube、Kubectl、Kubelet?

Minikube是一种可以在本地轻松运行一个单节点Kubernetes群集的工具。

Kubectl是一个命令行工具,可以使用该工具控制Kubernetes集群管理器,如检查群集资源,创建、删除和更新组件,查看应用程序。

Kubelet是一个代理服务,它在每个节点上运行,并使从服务器与主服务器通信。

Kubernetes的部署方式?

常见的Kubernetes部署方式有:kubeadm:也是推荐的一种部署方式;二进制。

Kubernetes如何实现集群管理?

Kubernetes将集群中的机器划分为一个Master节点和一群工作节点Node。其中,在Master节点运行着集群管理相关的一组进程kube-apiserver、kube-controller-manager和kube- scheduler,这些进程实现了整个集群的资源管理、Pod调度、弹性伸缩、安全控制、系统监控和纠错等管理能力,并且都是全自动完成的。

Kubernetes的优势、适应场景及其特点?

优势

  • 容器编排轻量级开源

  • 弹性伸缩负载均衡

常见场景

  • 快速部署应用快速扩展应用

  • 无缝对接新的应用功能

  • 节省资源,优化硬件资源的使用

特点

  • 可移植:支持公有云、私有云、混合云、多重云(multi-cloud)

  • 可扩展:模块化,、插件化、可挂载、可组合。

  • 自动化:自动部署、自动重启、自动复制、自动伸缩/扩展

Kubernetes相关基础概念?

Master

k8s集群的管理节点,负责管理集群,提供集群的资源数据访问入口。拥有ETCD存储服务,运行Api Server进程,Controller Manager服务进程及Scheduler服务进程。

Node(worker)

Node(worker)是Kubernetes集群架构中运行Pod的服务节点,是Kubernetes集群操作的单元,用来承载被分配Pod的运行,是Pod运行的宿主机。运行docker eninge服务,守护进程kunelet及负载均衡器kube-proxy。

Pod

运行于Node节点上,若干相关容器的组合。Pod内包含的容器运行在同一宿主机上,使用相同的网络命名空间、IP地址和端口,能够通过localhost进行通信。Pod是Kurbernetes进行创建、调度和管理的最小单位,它提供了比容器更高层次的抽象,使得部署和管理更加灵活。一个Pod可以包含一个容器或者多个相关容器。

Label

Kubernetes中的实质是一系列的Key/Value键值对,其中key与value可自定义。Label可以附加到各种资源对象上,如Node、Pod、Service、RC等。一个资源对象可以定义任意数量的Label,同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去。Kubernetes通过Label Selector查询和筛选资源对象。

Replication Controller

Replication Controller用来管理Pod的副本,保证集群中存在指定数量的Pod副本。集群中副本的数量大于指定数量,则会停止指定数量之外的多余容器数量。反之,则会启动 少于指定数量个数的容器,保证数量不变。RC是实现弹性伸缩、动态扩容和滚动升级的核心。

Deployment

Deployment在内部使用了RS来实现目的,Deployment相当于RC的一次升级,其最大的特色为可以随时获知当前Pod的部署进度。

HPA

Pod的横向自动扩容,也是Kubernetes的一种资源,通过追踪分析RC控制的所有Pod目标的负载变化情况,来确定是否需要针对性的调整Pod副本数量。

Service

定义了Pod的逻辑集合和访问该集合的策略,是真实服务的抽象。Service提供了一个统一的服务访问入口以及服务代理和发现机制,关联多个相同Label的Pod,用户不需要了解后台Pod是如何运行。

Volume

Volume是Pod中能够被多个容器访问的共享目录,Kubernetes中的Volume是定义在Pod上,可以被一个或多个Pod中的容器挂载到某个目录下。

Namespace

Namespace用于实现多租户的资源隔离,可将集群内部的资源对象分配到不同的Namespace中,形成逻辑上的不同项目、小组或用户组,便于不同的Namespace在共享使用整个集群的资源的同时还能被分别管理。

Kubernetes集群相关组件?

API Server

作为Kubernetes系统的入口,其封装了核心对象的增删改查操作,以RESTful API接口方式提供给外部客户和内部组件调用,集群内各个功能模块之间数据交互和通信的中心枢纽。

Scheduler

为新建立的Pod进行节点(node)选择(即分配机器),负责集群的资源调度。

Kubernetes Controller

负责执行各种控制器,目前已经提供了很多控制器来保证Kubernetes的正常运行。

Replication Controller

管理维护Replication Controller,关联Replication Controller和Pod,保证Replication Controller定义的副本数量与实际运行Pod数量一致。

Node Controller

管理维护Node,定期检查Node的健康状态,标识出(失效|未失效)的Node节点。

Namespace Controller

管理维护Namespace,定期清理无效的Namespace,包括Namesapce下的API对象,比如Pod、Service等。

Service Controller

管理维护Service,提供负载以及服务代理。

EndPoints Controller

管理维护Endpoints,关联Service和Pod,创建Endpoints为Service的后端, 当Pod发生变化时,实时更新Endpoints。

Service Account Controller

管理维护Service Account,为每个Namespace创建默认的Service Account,同时为Service Account创建Service Account Secret。 Persistent Volume Controller:管理维护Persistent Volume和Persistent Volume Claim,为新的Persistent Volume Claim分配Persistent Volume进行绑定,为释放的Persistent Volume执行清理回收。

Daemon Set Controller

管理维护Daemon Set,负责创建Daemon Pod,保证指定的Node上正常的运行Daemon Pod。

Deployment Controller

管理维护Deployment,关联Deployment和Replication Controller,保证运行指定数量的Pod。当Deployment更新时,控制实现Replication Controller和Pod的更新。

Job Controller

管理维护Job,为Jod创建一次性任务Pod,保证完成Job指定完成的任务数目

Pod Autoscaler Controller

实现Pod的自动伸缩,定时获取监控数据,进行策略匹配,当满足条件时执行Pod的伸缩动作。

Kubernetes RC的机制?

Replication Controller用来管理Pod的副本,保证集群中存在指定数量的Pod副本。当定义了RC并提交至Kubernetes集群中之后,Master节点上的Controller Manager组件获悉,并同时巡检系统中当前存活的目标Pod,并确保目标Pod实例的数量刚好等于此RC的期望值,若存在过多的Pod副本在运行,系统会停止一些Pod,反之则自动创建一些Pod。