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最新、最全、最详细的 K8S 学习笔记总结(2021最新版)(一)

本帖最后由 Mirinda 于 2021-10-21 14:07 编辑

问题导读:
1.你熟悉Docker和Kubernetes吗?
2.Kubernetes解决了那些核心问题?
3.熟悉K8S吗?

虽然 Docker 已经很强大了,但是在实际使用上还是有诸多不便,比如集群管理、资源调度、文件管理等等。那么在这样一个百花齐放的容器时代涌现出了很多解决方案,比如 Mesos、Swarm、Kubernetes 等等,其中谷歌开源的 Kubernetes 是作为老大哥的存在。
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kubernetes 已经成为容器编排领域的王者,它是基于容器的集群编排引擎,具备扩展集群、滚动升级回滚、弹性伸缩、自动治愈、服务发现等多种特性能力。
kubernetes 介绍

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Kubernetes 解决的核心问题服务发现和负载均衡
Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器,如果到容器的流量很大,Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。

存储编排
Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。

自动部署和回滚
您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态,它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如,您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器,删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

自动二进制打包
Kubernetes 允许您指定每个容器所需 CPU 和内存(RAM)。当容器指定了资源请求时,Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。

自我修复
Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器,并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

密钥与配置管理
Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,也无需在堆栈配置中暴露密钥。
Kubernetes 的出现不仅主宰了容器编排的市场,更改变了过去的运维方式,不仅将开发与运维之间边界变得更加模糊,而且让 DevOps 这一角色变得更加清晰,每一个软件工程师都可以通过 Kubernetes 来定义服务之间的拓扑关系、线上的节点个数、资源使用量并且能够快速实现水平扩容、蓝绿部署等在过去复杂的运维操作。

知识图谱
主要介绍学习一些什么知识

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软件架构
传统的客户端服务端架构

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架构说明
Kubernetes 遵循非常传统的客户端/服务端的架构模式,客户端可以通过 RESTful 接口或者直接使用 kubectl 与 Kubernetes 集群进行通信,这两者在实际上并没有太多的区别,后者也只是对 Kubernetes 提供的 RESTful API 进行封装并提供出来。每一个 Kubernetes 集群都是由一组 Master 节点和一系列的 Worker 节点组成,其中 Master 节点主要负责存储集群的状态并为 Kubernetes 对象分配和调度资源。

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主节点服务 - Master 架构
作为管理集群状态的 Master 节点,它主要负责接收客户端的请求,安排容器的执行并且运行控制循环,将集群的状态向目标状态进行迁移。Master 节点内部由下面三个组件构成:
API Server: 负责处理来自用户的请求,其主要作用就是对外提供 RESTful 的接口,包括用于查看集群状态的读请求以及改变集群状态的写请求,也是唯一一个与 etcd 集群通信的组件。
etcd: 是兼具一致性和高可用性的键值数据库,可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。
Scheduler: 主节点上的组件,该组件监视那些新创建的未指定运行节点的 Pod,并选择节点让 Pod 在上面运行。调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。
controller-manager: 在主节点上运行控制器的组件,从逻辑上讲,每个控制器都是一个单独的进程,但是为了降低复杂性,它们都被编译到同一个可执行文件,并在一个进程中运行。这些控制器包括:节点控制器(负责在节点出现故障时进行通知和响应)、副本控制器(负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod)、端点控制器(填充端点 Endpoints 对象,即加入 Service 与 Pod))、服务帐户和令牌控制器(为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌)。

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工作节点 - Node 架构
其他的 Worker 节点实现就相对比较简单了,它主要由 kubelet 和 kube-proxy 两部分组成。
kubelet: 是工作节点执行操作的 agent,负责具体的容器生命周期管理,根据从数据库中获取的信息来管理容器,并上报 pod 运行状态等。
kube-proxy: 是一个简单的网络访问代理,同时也是一个 Load Balancer。它负责将访问到某个服务的请求具体分配给工作节点上同一类标签的 Pod。kube-proxy 实质就是通过操作防火墙规则(iptables或者ipvs)来实现 Pod 的映射。
Container Runtime: 容器运行环境是负责运行容器的软件,Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、cri-o、 rktlet 以及任何实现 Kubernetes CRI(容器运行环境接口)。

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组件说明
主要介绍关于 K8s 的一些基本概念

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主要由以下几个核心组件组成:
apiserver
所有服务访问的唯一入口,提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制
controller manager
负责维护集群的状态,比如副本期望数量、故障检测、自动扩展、滚动更新等
scheduler
负责资源的调度,按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上
etcd
键值对数据库,保存了整个集群的状态
kubelet
负责维护容器的生命周期,同时也负责 Volume 和网络的管理
kube-proxy
负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡
Container runtime
负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行
除了核心组件,还有一些推荐的插件:
CoreDNS
可以为集群中的 SVC 创建一个域名 IP 的对应关系解析的 DNS 服务
Dashboard
给 K8s 集群提供了一个 B/S 架构的访问入口
Ingress Controller
官方只能够实现四层的网络代理,而 Ingress 可以实现七层的代理
Prometheus
给 K8s 集群提供资源监控的能力
Federation
提供一个可以跨集群中心多 K8s 的统一管理功能,提供跨可用区的集群
以上内容参考链接: https://www.escapelife.site/p...

安装
安装v1.16.0版本,竟然成功了。记录在此,避免后来者踩坑。
本篇文章,安装大步骤如下:
安装docker-ce 18.09.9(所有机器)
设置k8s环境前置条件(所有机器)
安装k8s v1.16.0 master管理节点
安装k8s v1.16.0 node工作节点
安装flannel(master)
详细安装步骤参考:CentOS 搭建 K8S,一次性成功,收藏了!
集群安装教程请参考:全网最新、最详细基于V1.20版本,无坑部署最小化 K8S 集群教程

Pod 实现原理
Pod 就是最小并且最简单的 Kubernetes 对象

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Pod、Service、Volume 和 Namespace 是 Kubernetes 集群中四大基本对象,它们能够表示系统中部署的应用、工作负载、网络和磁盘资源,共同定义了集群的状态。Kubernetes 中很多其他的资源其实只对这些基本的对象进行了组合。
Pod -> 集群中的基本单元
Service -> 解决如何访问 Pod 里面服务的问题
Volume -> 集群中的存储卷
Namespace -> 命名空间为集群提供虚拟的隔离作用
详细介绍请参考:Kubernetes 之 Pod 实现原理
未完待续...


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