集群架构设计

Kubernetes 可以管理大规模的集群，使集群中的每一个节点彼此连接，能够像控制一台单一的计算机一样控制整个集群。

集群的节点有两种角色，一种是 master，一种是 worker。

• master 是集群的 ” 大脑 ”，负责管理整个集群：像应用的调度、更新、扩缩容等。
• worker 就是具体 ” 干活 ” 的，它上面事先运行着 docker 服务和 kubelet 服务（Kubernetes 的一个组件），当接收到 master 下发的 ” 任务 ” 后，Node 就要去完成任务（用 docker 运行一个指定的应用）

ETCD 作为存储的组件，负责存储 k8s 的所有相关信息。

Scheduler 负责集群相关资源的调配，通过一系列的算法（预选、优选策略），调度某一个应用具体要运行在哪一个节点上。

ControllerManager 负责所有应用的控制，譬如应用的多副本控制。

ApiServer 是负责集群的通信，ETCD，Scheduler，ControllerManager 之间的通信都是通过该组件，是操作 kubernetes 的唯一入口。

核心概念

Deployment – 应用管理者

当我们拥有一个 Kubernetes 集群后，就可以在上面跑我们的应用了，前提是我们的应用必须支持在 docker 中运行，也就是我们要事先准备好 docker 镜像。

有了镜像之后，一般我们会通过 Kubernetes 的 Deployment 的配置文件去描述应用，比如应用叫什么名字、使用的镜像名字、要运行几个实例、需要多少的内存资源、cpu 资源等等。

有了配置文件就可以通过 Kubernetes 提供的命令行客户端 – kubectl 去管理这个应用了。kubectl 会跟 Kubernetes 的 master 通过 RestAPI 通信，最终完成应用的管理。创建应用之后，就由 Kubernetes 来保证我们的应用处于运行状态，当某个实例运行失败了或者运行着应用的 Node 突然宕机了，Kubernetes 会自动发现并在新的 Node 上调度一个新的实例，保证我们的应用始终达到我们预期的结果。

Pod – Kubernetes 最小调度单位

出于易用性、灵活性、稳定性等的考虑，Kubernetes 提出了一个叫做 Pod 的概念，作为 Kubernetes 的最小调度单位。我们的应用在每个 Node 上运行的其实是一个 Pod。Pod 也只能运行在 Node 上。

那么什么是 Pod 呢？Pod 是一组容器（当然也可以只有一个）。容器本身就是一个小盒子了，Pod 相当于在容器上又包了一层小盒子。这个盒子里面的容器有什么特点呢？

• 可以共享存储。
• 有相同的网络空间，通俗点说就是有一样的 ip 地址，有一样的网卡和网络设置。
• 多个容器之间可以“了解”对方，比如知道其他人的镜像，知道别人定义的端口等。

其中的 Pause 容器

• 作为根容器，把其他容器 link 到一起
• 负责整个 pod 的监控检查

至于这样设计的好处呢，还是要大家深入学习后慢慢体会啦~

ReplicaSet – 管理 Pod 的组件

kubernetes 官方现在已经弱化了 ReplicaSet 的概念，在实际的操作，我们一般不会接触到 ReplicaSet，但 Pod 的实际管理是由 ReplicaSet 负责的。

Service – 服务发现 – 找到每个 Pod

上面的 Deployment 创建了，Pod 也运行起来了。如何才能访问到我们的应用呢？

最直接想到的方法就是直接通过 Pod-ip+port 去访问，但如果实例数很多呢？好，拿到所有的 Pod-ip 列表，配置到负载均衡器中，轮询访问。但上面我们说过，Pod 可能会死掉，甚至 Pod 所在的 Node 也可能宕机，Kubernetes 会自动帮我们重新创建新的 Pod。再者每次更新服务的时候也会重建 Pod。而每个 Pod 都有自己的 ip。所以 Pod 的 ip 是不稳定的，会经常变化的。

面对这种变化我们就要借助另一个概念：Service。它就是来专门解决这个问题的。不管 Deployment 的 Pod 有多少个，不管它是更新、销毁还是重建，Service 总是能发现并维护好它的 ip 列表。Service 对外也提供了多种入口：

1. ClusterIP：Service 在集群内的唯一 ip 地址，我们可以通过这个 ip，均衡的访问到后端的 Pod，而无须关心具体的 Pod。
2. NodePort：Service 会在集群的每个 Node 上都启动一个端口，我们可以通过任意 Node 的这个端口来访问到 Pod。
3. LoadBalancer：在 NodePort 的基础上，借助公有云环境创建一个外部的负载均衡器，并将请求转发到 NodeIP:NodePort。
4. ExternalName：将服务通过 DNS CNAME 记录方式转发到指定的域名（通过 spec.externlName 设定）。

好，看似服务访问的问题解决了。但大家有没有想过，Service 是如何知道它负责哪些 Pod 呢？是如何跟踪这些 Pod 变化的？

最容易想到的方法是使用 Deployment 的名字。一个 Service 对应一个 Deployment。当然这样确实可以实现。但 k ubernetes 使用了一个更加灵活、通用的设计 – Label 标签，通过给 Pod 打标签，Service 可以只负责一个 Deployment 的 Pod 也可以负责多个 Deployment 的 Pod 了。Deployment 和 Service 就可以通过 Label 解耦了。

RollingUpdate – 滚动升级

滚动升级是 Kubernetes 中最典型的服务升级方案，主要思路是一边增加新版本应用的实例数，一边减少旧版本应用的实例数，直到新版本的实例数达到预期，旧版本的实例数减少为 0，滚动升级结束。在整个升级过程中，服务一直处于可用状态。并且可以在任意时刻回滚到旧版本。

参考: https://coding.imooc.com/lear…