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k8s基本概念和术语

k8s基本概念和术语

Master

Master是集群的控制节点,每个K8s集群里需要有一个Master节点来负责整个集群的管理和控制。基本上k8s的所有控制命令都发给它,它来负责整个具体的执行过程。Master节点通常占据一个独立的服务器(高可用部署建议3台服务器)。

Master节点运行着以下一组关键过程:

  • API Server:集群控制的入口进程。
  • k8s Controller Manager:K8s里所有资源对象的自动化控制中心
  • K8s Scheduler:负责资源调度的进程。
  • etcd:所有资源对象的数据全部保存在etcd。

Node

Node节点是K8s集群中的工作负载节点,当某个Node宕机时,其上的工作负载会被Master自动转移到其他节点上。

Node节点运行着以下一组关键过程:

  • kubelet: 负责Pod对应容器的创建、启停等任务。
  • kube-proxy: 实现k8s service的通信和负载均衡机制的重要组件。

Pod

Pod是Kubernetes创建或部署的最小/最简单的基本单位,一个Pod代表集群上正在运行的一个进程。

一个Pod封装一个应用容器(也可以有多个容器),存储资源、一个独立的网络IP以及管理控制容器运行方式的策略选项。Pod代表部署的一个单位:Kubernetes中单个应用的实例,它可能由单个容器或多个容器共享组成的资源。

Pods提供两种共享资源:网络和存储。

网络

每个Pod被分配一个独立的IP地址,Pod中的每个容器共享网络命名空间,包括IP地址和网络端口。Pod内的容器可以使用localhost相互通信。当Pod中的容器与Pod 外部通信时,他们必须协调如何使用共享网络资源(如端口)。

存储

Pod可以指定一组共享存储volumes。Pod中的所有容器都可以访问共享volumes,允许这些容器共享数据。volumes 还用于Pod中的数据持久化,以防其中一个容器需要重新启动而丢失数据。

Pod、容器与Node的关系如下图所示:

Pod生命周期:

Pod 的 status 定义在 PodStatus 对象中,其中有一个 phase 字段。

下面是 phase 可能的值:

  • 挂起(Pending):Pod 已被 Kubernetes 系统接受,但有一个或者多个容器镜像尚未创建。等待时间包括调度 Pod 的时间和通过网络下载镜像的时间,这可能需要花点时间。
  • 运行中(Running):该 Pod 已经绑定到了一个节点上,Pod 中所有的容器都已被创建。至少有一个容器正在运行,或者正处于启动或重启状态。
  • 成功(Succeeded):Pod 中的所有容器都被成功终止,并且不会再重启。
  • 失败(Failed):Pod 中的所有容器都已终止了,并且至少有一个容器是因为失败终止。也就是说,容器以非0状态退出或者被系统终止。
  • 未知(Unknown):因为某些原因无法取得 Pod 的状态,通常是因为与 Pod 所在主机通信失败。

Labels

Labels其实就一对 key/value ,其中key与value由用户自己指定。Label可以附加到各种资源对象上。例如Node、Pod、Service、RC等,一个资源对象可以定义任意数量的Label。

我们可以给指定的资源对象捆绑一个或多个不同的Label来实现多维度的资源分组管理功能,以便于灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。一些常用的Label示例:

  • 版本标签:“release”,"stable"...
  • 环境标签: "dev","pro"...

ReplicationController

RC是K8s系统中的核心概念之一,简单来说,它其实定义了一个期望的场景。即声明某种Pod的副本数量在任意时刻都符合某个预期值。RC包括以下几个部分:

  • Pod期待的副本数
  • 用于筛选目标Pod的Label Selector。
  • 当Pod的副本数量小于预期数量时,用于创建新的Pod模板(template)

当我们定义了一个RC并提交到了K8s集群以后,Master几点上的Controller Manager组件就得到通知,定时巡检系统中目前存活的目标Pod,并且确保目标Pod实例的数量刚好等于此RC的期望值。如果有过多的副本在运行,系统就会停掉一些Pod,否则系统就会再自动创建一些Pod。

Deployment

Deployment是V1.2引入的新概念,引入的目的是为了更好地解决Pod的编排问题。为此Deployment在内部使用了Replica Set来实现目的。Deployment相对于RC的一个最大升级是我们可以随时知道当前Pod部署的进度。

Deployment的使用场景:

  • 创建一个Deployment对象来生成对应的Replica Set并完成Pod副本的创建过程。
  • 检查Deployment的状态来看部署动作是否完成。
  • 更新Deployment以创建新的Pod(比如镜像升级)
  • 如果当前的Deployment不稳定,则回滚到早先的Deployment版本
  • 拓展Deployment以应对高负载。
  • 清理不在需要的旧版本ReplicaSets。

Service

Kubernetes Pod 是有生命周期的,它们可以被创建,也可以被销毁,然而一旦被销毁生命就永远结束。如果有一组Pod组成一个集群来提供服务,那么如何来访问他们呢?

一个Service可以看成一组提供相同服务的Pod的对外访问接口。

Pod的Ip地址和Service的Cluster IP地址:

Pod的Ip地址是Docker Daemon根据docker0网桥的Ip地址段进行分配的,但Service的Cluster IP地址是k8s系统中的虚拟IP地址。Service的Cluster IP地址相对于Pod的IP地址来说相对稳定。

外部访问Service

由于Service对象在Cluster IP Range池中分配的IP地址只能在内部访问,所以其他Pod都可以无障碍地访问它。

K8s提供两种对外提供服务的Service的Type定义:Nodeport和LoadBalance

1)Nodeport

apiVersion: v1kind: Servicemetadata:  labels:    name: hello  name: hellospec:  type: NodePort  ports:  - port: 8080    nodePort: 30008  selector:    name: hello

假设有3个hello Pod运行在3个不同的Node上,客户端访问其中任意一个Node都可以访问到这个服务。

2)LoadBalance

kind: ServiceapiVersion: v1metadata:  name: my-servicespec:  selector:    app: MyApp  ports:    - protocol: TCP      port: 80      targetPort: 9376      nodePort: 30061  clusterIP: 10.0.171.239  loadBalancerIP: 78.11.24.19  type: LoadBalancerstatus:  loadBalancer:    ingress:      - ip: 146.148.47.155

status.loadBalancer.ingress.ip设置的146.148.47.155为云提供商提供的负载均衡器的IP地址,

Volume

默认情况下容器中的磁盘文件是非持久化的,对于运行在容器中的应用来说面临两个问题,第一:当容器挂掉kubelet将重启启动它时,文件将会丢失;第二:当Pod中同时运行多个容器,容器之间需要共享文件时。Kubernetes的Volume解决了这两个问题。

在Docker中也有一个docker Volume的概念 ,Docker的Volume只是磁盘中的一个目录,生命周期不受管理。Kubernetes Volume具有明确的生命周期 - 与pod相同。在容器重新启动时能可以保留数据,当然,当Pod被删除不存在时,Volume也将消失。注意,Kubernetes支持许多类型的Volume,一个Pod可以同时使用任意类型/数量的Volume。

Kubernetes支持Volume类型有:

  • emptyDir 使用emptyDir,当Pod分配到Node上时,将会创建emptyDir,并且只要Node上的Pod一直运行,Volume就会一直存。当Pod(不管任何原因)从Node上被删除时,emptyDir也同时会删除,存储的数据也将永久删除。注:删除容器不影响emptyDir。

示例:

apiVersion: v1kind: Podmetadata:  name: test-pdspec:  containers:  - image: gcr.io/google_containers/test-webserver    name: test-container    volumeMounts:    - mountPath: /cache      name: cache-volume  volumes:  - name: cache-volume    emptyDir: {}
  • hostPath hostPath允许挂载Node上的文件系统到Pod里面去。如果Pod需要使用Node上的文件,可以使用hostPath。示例:
apiVersion: v1kind: Podmetadata:  name: test-pdspec:  containers:  - image: gcr.io/google_containers/test-webserver    name: test-container    volumeMounts:    - mountPath: /test-pd      name: test-volume  volumes:  - name: test-volume    hostPath:      # directory location on host      path: /data

Namespace

Namespace是K8s系统中非常重要的概念,通过将系统内部的对象“分配”到不同Namespace。K8s集群在启动后,会创建一个名为“default”的Namespace。

创建一个名为redis-master的Pod,放入到redis-namespace这个Namespace里。示例:

apiVersion: v1kind: Podmetadata:  name: redis-master  namespace: redis-namespacespec:     containers:      - name: master        image: kubeguide/redis-master        ports:        - containerPort: 6379

本文分享自微信公众号 - 分母为零(gmg1014),作者:gmg

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原始发表时间:2019-04-27

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