K8s初识
一、简介
什么是容器编排引擎
基于容器的应用一般会采用微服务架构，在这种架构下，应用被划分为不同的组件，并以服务的形式运行在各自的容器中，通过API对外提供服务，为了保证应用的高可用，每个组件可能会运行多个相同的容器。这些容器会组成集群，集群中的容器会根据业务需要被动态地创建、迁移和销毁。
基于微服务的应用系统实际上是一个可动态伸缩的系统，因此就需要一种高效的方法来管理容器集群，这就是容器编排引擎要做的事。
kubernetes是什么
Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，方便进行声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统，其服务、支持和工具的使用范围广泛。
Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。 Kubernetes 建立在Google 大规模运行生产工作负载十几年经验的基础上， 结合了社区中最优秀的想法和实践。
kubernetes能做什么
| 能力 | 描述 |
|---|---|
| 服务发现与负载均衡 | Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址来曝露容器。 如果进入容器的流量很大， 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 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。 |
| 自动部署与回滚 | 你可以使用 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期望状态。 例如，你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器， 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。 |
| 自动完成装箱计算 | Kubernetes 允许你指定每个容器所需 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为容器分配资源。 |
| 自我修复 | Kubernetes 将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 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。 你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。 |
kubectl是什么
kubectl是一个平台，使用该平台将命令传递给集群，提供了k8s集群运行命名的方法，以及创建和管理k8s组件的方法。k8s的命令行工具，用于远程管理集群。我们很长时间都是和kubectl打交道。
kubelet是什么
kubelet是一个代理服务，它在每个节点上运行，并使Node和Master进行通信，kubelet是唯一没有以容器形式运行的kubernetes组件。
kubernetes对象
在 Kubernetes 系统中，Kubernetes 对象 是持久化的实体。 Kubernetes 使用这些实体去表示整个集群的状态。 比较特别地是，它们描述了如下信息：
- 哪些容器化应用正在运行（以及在哪些节点上运行）
- 可以被应用使用的资源
- 关于应用运行时表现的策略，比如重启策略、升级策略，以及容错策略
我在网上找了几张图可以很好的描述kubernetes 各个对象之间的关系：
图片1： 
图片2： 
kubernetes一览
二、kubernetes基础组件
1. 控制平面组件（Control Plane Components）
控制平面的组件对集群做出全局决策(比如调度)，以及检测和响应集群事件（例如，当不满足部署的replicas 字段时，启动新的 pod）。控制平面组件可以在集群中的任何节点上运行。然而，为了简单起见，设置脚本通常会在同一个计算机上启动所有控制平面组件，并且不会在此计算机上运行用户容器。
1.1 kube-apiserver
主节点上负责提供 Kubernetes API 服务的组件；它是 Kubernetes 控制面的前端。
- kube-apiserver是Kubernetes最重要的核心组件之一
- 提供集群管理的REST API接口，包括认证授权，数据校验以及集群状态变更等
- 提供其他模块之间的数据交互和通信的枢纽（其他模块通过API Server查询或修改数据，只有API Server才直接操作etcd）
- 生产环境可以为apiserver做LB。在设计上考虑了水平扩缩的需要。 换言之，通过部署多个实例可以实现扩缩。或构造高可用集群。
1.2 etcd
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。
Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。要了解 etcd 更深层次的信息，请参考 etcd 文档。也可以使用外部的ETCD集群
- kubernetes需要存储很多东西，像它本身的节点信息，组件信息，还有通过kubernetes运行的pod，deployment，service等等。都需要持久化。etcd就是它的数据中心。生产环境中为了保证数据中心的高可用和数据的一致性，一般会部署最少三个节点。
- 这里只部署一个节点在master。etcd也可以部署在kubernetes每一个节点。组成etcd集群。
- 如果已经有etcd外部的服务，kubernetes直接使用外部etcd服务
1.3 kube-schedule
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。
- kube-scheduler负责分配调度Pod到集群内的节点上，它监听kube-apiserver，查询还未分配Node的Pod，然后根据调度策略为这些Pod分配节点。
1.4 kube-controller-manager
在主节点上运行控制器的组件, 负责运行控制器进程。
Controller Manager由kube-controller-manager和cloud-controller-manager组成，是Kubernetes的大脑，它通过apiserver监控整个集群的状态，并确保集群处于预期的工作状态。 kube-controller-manager由一系列的控制器组成，像Replication Controller控制副本，Node Controller节点控制Deployment Controller管理deployment等等。 cloud-controller-manager在Kubernetes启用Cloud Provider的时候才需要，用来配合云服务提供商的控制
1.5 kubectl
主节点上的组件
kubectl是Kubernetes的命令行工具，是Kubernetes用户和管理员必备的管理工具。kubectl提供了大量的子命令，方便管理Kubernetes集群中的各种功能。
我们在部署集群时为了方便操作，通常也会在需要操作的节点上配置kubectl。
2. Node组件
2.1 kubelet
kubelet 会在集群中每个节点（node）上运行。 它保证容器（containers）都运行在 Pod 中。
kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs， 确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。 kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。
- 一个在集群中每个工作节点上都运行一个kubelet服务进程，默认监听10250端口，接收并执行master发来的指令，管理Pod及Pod中的容器。每个kubelet进程会在API Server上注册节点自身信息，定期向master节点汇报节点的资源使用情况，并通过cAdvisor监控节点和容器的资源。
2.2 kube-proxy
kube-proxy 是集群中每个节点（node）所上运行的网络代理， 实现 Kubernetes 服务（Service） 概念的一部分。
kube-proxy 维护节点上的一些网络规则， 这些网络规则会允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。
如果操作系统提供了可用的数据包过滤层，则 kube-proxy 会通过它来实现网络规则。 否则，kube-proxy 仅做流量转发。
一个在集群中每台工作节点上都应该运行一个kube-proxy服务，它监听API server中service和endpoint的变化情况，并通过iptables、ipvs等来为服务配置负载均衡，是让我们的服务在集群外可以被访问到的重要方式。
2.3 容器运行环境(Container Runtime)
容器运行环境是负责运行容器的软件。
Kubernetes 支持许多容器运行环境，例如 Docker、 containerd、 CRI-O 以及 Kubernetes CRI (容器运行环境接口) 的其他任何实现。
3. 插件-Addons
插件使用 Kubernetes 资源（DaemonSet、 Deployment 等）实现集群功能。 因为这些插件提供集群级别的功能，插件中命名空间域的资源属于 kube-system 命名空间。
下面描述众多插件中的几种。有关可用插件的完整列表，请参见 插件（Addons）。
3.1 kube-dns
尽管其他插件都并非严格意义上的必需组件，但几乎所有 Kubernetes 集群都应该 有集群 DNS， 因为很多示例都需要 DNS 服务。
集群 DNS 是一个 DNS 服务器，和环境中的其他 DNS 服务器一起工作，它为 Kubernetes 服务提供 DNS 记录。
Kubernetes 启动的容器自动将此 DNS 服务器包含在其 DNS 搜索列表中
kube-dns为Kubernetes集群提供命名服务，主要用来解析集群服务名和Pod的hostname。目的是让pod可以通过名字访问到集群内服务。它通过添加A记录的方式实现名字和service的解析。普通的service会解析到service-ip。headless service会解析到pod列表。
3.2 dashboard
Dashboard 是 Kubernetes 集群的通用的、基于 Web 的用户界面。 它使用户可以管理集群中运行的应用程序以及集群本身， 并进行故障排除。
3.3 容器资源监控
容器资源监控 将关于容器的一些常见的时间序列度量值保存到一个集中的数据库中， 并提供浏览这些数据的界面。
3.4 集群层面日志
集群层面日志 机制负责将容器的日志数据保存到一个集中的日志存储中， 这种集中日志存储提供搜索和浏览接口。