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作者：fredalxin
地址：https://fredal.xin/what-is-ku…
kubernetes 曾经成为容器编排畛域的王者，它是基于容器的集群编排引擎，具备扩大集群、滚动降级回滚、弹性伸缩、主动治愈、服务发现等多种个性能力。
本文将带着大家疾速理解 kubernetes，理解咱们议论 kubernetes 都是在议论什么。
kubernetes 架构
从宏观上来看 kubernetes 的整体架构，包含 Master、Node 以及 Etcd。
Master 即主节点，负责管制整个 kubernetes 集群。它包含 Api Server、Scheduler、Controller 等组成部分。它们都须要和 Etcd 进行交互以存储数据。
- Api Server: 次要提供资源操作的对立入口，这样就屏蔽了与 Etcd 的间接交互。性能包含平安、注册与发现等。
- Scheduler: 负责依照肯定的调度规定将 Pod 调度到 Node 上。
- Controller: 资源控制中心，确保资源处于预期的工作状态。
Node 即工作节点，为整个集群提供计算力，是容器真正运行的中央，包含运行容器、kubelet、kube-proxy。
- kubelet: 次要工作包含治理容器的生命周期、联合 cAdvisor 进行监控、健康检查以及定期上报节点状态。
- kube-proxy: 次要利用 service 提供集群外部的服务发现和负载平衡，同时监听 service/endpoints 变动并刷新负载平衡。
从创立 deployment 开始
deployment 是用于编排 pod 的一种控制器资源，咱们会在前面做介绍。这里以 deployment 为例，来看看架构中的各组件在创立 deployment 资源的过程中都干了什么。
- 首先是 kubectl 发动一个创立 deployment 的申请
- apiserver 接管到创立 deployment 申请，将相干资源写入 etcd；之后所有组件与 apiserver/etcd 的交互都是相似的
- deployment controller list/watch 资源变动并发动创立 replicaSet 申请
- replicaSet controller list/watch 资源变动并发动创立 pod 申请
- scheduler 检测到未绑定的 pod 资源，通过一系列匹配以及过滤抉择适合的 node 进行绑定
- kubelet 发现自己 node 上需创立新 pod，负责 pod 的创立及后续生命周期治理
- kube-proxy 负责初始化 service 相干的资源，包含服务发现、负载平衡等网络规定
至此，通过 kubenetes 各组件的分工协调，实现了从创立一个 deployment 申请开始到具体各 pod 失常运行的全过程。
Pod
在 kubernetes 泛滥的 api 资源中，pod 是最重要和根底的，是最小的部署单元。
首先咱们要思考的问题是，咱们为什么须要 pod？
pod 能够说是一种容器设计模式，它为那些 ” 超密切 ” 关系的容器而设计，咱们能够设想 servelet 容器部署 war 包、日志收集等场景，这些容器之间往往须要共享网络、共享存储、共享配置，因而咱们有了 pod 这个概念。
对于 pod 来说，不同 container 之间通过 infra container 的形式对立辨认内部网络空间，而通过挂载同一份 volume 就天然能够共享存储了，比方它对应宿主机上的一个目录。
容器编排
容器编排是 kubernetes 的看家本领了，所以咱们有必要理解一下。kubernetes 中有诸多编排相干的管制资源，例如编排无状态利用的 deployment，编排有状态利用的 statefulset，编排守护过程 daemonset 以及编排离线业务的 job/cronjob 等等。
咱们还是以利用最宽泛的 deployment 为例。deployment、replicatset、pod 之间的关系是一种层层管制的关系。简略来说，replicaset 管制 pod 的数量，而 deployment 管制 replicaset 的版本属性。这种设计模式也为两种最根本的编排动作实现了根底，即数量管制的程度扩缩容、版本属性管制的更新 / 回滚。
程度扩缩容
程度扩缩容十分好了解，咱们只需批改 replicaset 管制的 pod 正本数量即可，比方从 2 改到 3，那么就实现了程度扩容这个动作，反之即程度膨胀。
更新 / 回滚
更新 / 回滚则体现了 replicaset 这个对象的存在必要性。例如咱们须要利用 3 个实例的版本从 v1 改到 v2，那么 v1 版本 replicaset 管制的 pod 正本数会逐步从 3 变到 0，而 v2 版本 replicaset 管制的 pod 数会注解从 0 变到 3，当 deployment 下只存在 v2 版本的 replicaset 时变实现了更新。回滚的动作与之相同。
滚动更新
能够发现，在上述例子中，咱们更新利用，pod 总是一个一个降级，并且最小有 2 个 pod 处于可用状态，最多有 4 个 pod 提供服务。这种 ” 滚动更新 ” 的益处是不言而喻的，一旦新的版本有了 bug，那么剩下的 2 个 pod 依然可能提供服务，同时不便疾速回滚。
在理论利用中咱们能够通过配置 RollingUpdateStrategy 来管制滚动更新策略，maxSurge 示意 deployment 控制器还能够创立多少个新 Pod；而 maxUnavailable 指的是，deployment 控制器能够删除多少个旧 Pod。
kubernetes 中的网络
咱们理解了容器编排是怎么实现的，那么容器间的又是怎么通信的呢？
讲到网络通信，kubernetes 首先得有 ” 三通 ” 根底：
- node 到 pod 之间能够通
- node 的 pod 之间能够通
- 不同 node 之间的 pod 能够通
简略来说，不同 pod 之间通过 cni0/docker0 网桥实现了通信，node 拜访 pod 也是通过 cni0/docker0 网桥通信即可。而不同 node 之间的 pod 通信有很多种实现计划，包含当初比拟广泛的 flannel 的 vxlan/hostgw 模式等。flannel 通过 etcd 获知其余 node 的网络信息，并会为本 node 创立路由表，最终使得不同 node 间能够实现跨主机通信。
微服务—service
在理解接下来的内容之前，咱们得先理解一个很重要的资源对象:service。
咱们为什么须要 service 呢？在微服务中，pod 能够对应实例，那么 service 对应的就是一个微服务。而在服务调用过程中，service 的呈现解决了两个问题：
- pod 的 ip 不是固定的，利用非固定 ip 进行网络调用不事实
- 服务调用须要对不同 pod 进行负载平衡
service 通过 label 选择器选取适合的 pod，构建出一个 endpoints，即 pod 负载平衡列表。理论使用中，个别咱们会为同一个微服务的 pod 实例都打上相似 app=xxx 的标签，同时为该微服务创立一个标签选择器为 app=xxx 的 service。
kubernetes 中的服务发现与网络调用
在有了上述 ” 三通 ” 的网络根底后，咱们能够开始微服务架构中的网络调用在 kubernetes 中是怎么实现的了。
这部分内容其实在说说 Kubernetes 是怎么实现服务发现的曾经讲得比较清楚了，比拟细节的中央能够参考上述文章，这里做一个简略的介绍。
服务间调用
首先是东西向的流量调用，即服务间调用。这部分次要包含两种调用形式，即 clusterIp 模式以及 dns 模式。
clusterIp 是 service 的一种类型，在这种类型模式下，kube-proxy 通过 iptables/ipvs 为 service 实现了一种 VIP(虚构 ip)的模式。只须要拜访该 VIP，即可负载平衡地拜访到 service 背地的 pod。
上图是 clusterIp 的一种实现形式，此外还包含 userSpace 代理模式(根本不必)，以及 ipvs 模式(性能更好)。
dns 模式很好了解，对 clusterIp 模式的 service 来说，它有一个 A 记录是 service-name.namespace-name.svc.cluster.local，指向 clusterIp 地址。所以个别应用过程中，咱们间接调用 service-name 即可。
服务外拜访
南北向的流量，即内部申请拜访 kubernetes 集群，次要包含三种形式：nodePort、loadbalancer、ingress。
nodePort 同样是 service 的一种类型，通过 iptables 赋予了调用宿主机上的特定 port 就能拜访到背地 service 的能力。
loadbalancer 则是另一种 service 类型，通过私有云提供的负载均衡器实现。
咱们拜访 100 个服务可能须要创立 100 个 nodePort/loadbalancer。咱们心愿通过一个对立的内部接入层拜访外部 kubernetes 集群，这就是 ingress 的性能。ingress 提供了对立接入层，通过路由规定的不同匹配到后端不同的 service 上。ingress 能够看做是 ”service 的 service”。ingress 在实现上往往联合 nodePort 以及 loadbalancer 实现性能。
到当初为止，咱们简略理解了 kubernetes 的相干概念，它大抵是怎么运作的，以及微服务是怎么运行在 kubernetes 中的。于是当咱们听到他人探讨 kubernetes 时，咱们能够晓得他们在探讨什么。
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