k8s Master节点和Node节点上各组件和核心概念的介绍

朱雀 2023-03-04 06:34 400阅读 0赞

### k8s 的介绍 ###

*   *  容器化相对于传统虚拟化优势
     *  选择docker容器部署要使用k8s的原因
     *  k8s Master节点和Node节点各个节点组件间的关系
     *   *  Master节点组件介绍
         *  Node节点组件介绍
     *  ks8 核心概念

## 容器化相对于传统虚拟化优势 ##

如果要选择k8s，首先就需要知道为什么会选择容器化。

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传统方式是将所有应用直接部署在同一个物理机器节点上，这样每个App的依赖都是完全相同的，无法做到App之间隔离，当然，为了隔离，我们也可以通过创建虚拟机的方式来将App部署到其中，但这样太过繁重，移植性太差，故比虚拟机更轻便的Docker技术出现，现在我们通过部署Container容器的技术来部署应用，全部Container运行在容器引擎上即可。既然嫌弃虚拟机繁重，移植性太差，想用Docker，那好，你用吧，怎么用呢？手动一个一个创建？当然不，故ks8技术便出现了，以ks8为代表的容器集群管理系统，这时候就该上场表演了。

## 选择docker容器部署要使用k8s的原因 ##

k8s 全称Kubernetes（以下简称k8s，k和s之间有8个字母)，是Google 开源的容器管理系统，可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能。

k8s作为容器编排调度引擎 ，能够相比没有这个一个平台有如下好处：

（1） 简化应用部署  
（2）提高硬件资源利用率  
（3）健康检查和自修复  
（4）自动扩容缩容  
（5）服务发现和负载均衡

## k8s Master节点和Node节点各个节点组件间的关系 ##

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### Master节点组件介绍 ###

ks8中Master值的是集群控制节点，每个ks8集群中有一个master节点负载整个集群的管理和和控制，基本ks8的所欲控制命令都发给它，它负责具体执行过程，我们命令都是在master节点上运行的。  
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\*\*api server：\*\*负责对外提供restful的Kubernetes API服务，提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制。我们操作kubectl 和其他Master组件都通过调用api server提供的rest接口实现各自的功能，如controller就是通过api server来实时监控各个资源的状态的。

\*\*etcd：\*\*是 Kubernetes 提供的一个高可用的键值数据库，用于保存集群所有的网络配置和资源对象的状态信息，也就是保存了整个集群的状态。数据变更都是通过api server进行的。整个kubernetes系统中一共有两个服务需要用到etcd用来协同和存储配置，分别是：  
1）网络插件flannel，其它网络插件也需要用到etcd存储网络的配置信息；  
2）kubernetes本身，包括各种资源对象的状态和元信息配置。

\*\*scheduler：\*\*监听新建pod副本信息，并通过调度算法为该pod选择一个最合适的Node节点。会检索到所有符合该pod要求的Node节点，执行pod调度逻辑。调度成功之后，会将pod信息绑定到目标节点上，同时将信息写入到etcd中。一旦绑定，就由Node上的kubelet接手pod的接下来的生命周期管理。Kubernetes目前提供了调度算法，但是同样也保留了接口，用户可以根据自己的需求定义自己的调度算法。

\*\*controller manager：\*\*负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等。每个资源一般都对应有一个控制器，这些controller通过api server实时监控各个资源的状态，controller manager就是负责管理这些控制器的。当有资源因为故障导致状态变化，controller就会尝试将系统由“现有状态”恢复到“期待状态”，保证其下每一个controller所对应的资源始终处于期望状态。比如我们通过api server创建一个pod，当这个pod创建成功后，api server的任务就算完成了。其中一个pod出现问题，controller会自动恢复创建新的pod。

### Node节点组件介绍 ###

除了Master,k8s 集群中其他机器被称为node节点，node节点才是k8s集群中中工作负载节点，每个node节点都会被Master节点分配工作负载。当某个node宕机是，其上工作被Master分配到其他节点上去。

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**kubelet:** 会监视已分配给节点的pod，负责pod的生命周期管理，同时与Master密切协作，维护和管理该Node上面的所有容器，实现集群管理的基本功能。即Node节点通过kubelet与master组件交互，可以理解为kubelet是Master在每个Node节点上面的agent。本质上，它负责使Pod的运行状态与期望的状态一致。

**kube-proxy:** 是实现service的通信与负载均衡机制的重要组件，将到service的请求转发到后端的pod上。

**docker-engine(docker):** 是负责容器的创建和管理工作。

**Pod:** 最小部署单元，一个Pod 有一个或多个容器组成，容器中共享存储和网络，在同一台docker主机上运行。  
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之所以采用pod作为k8s的最小部署单元是：

原因一：在一组容器相互关联的情况下，我们难以对整体进行检点判断及恢复等操作。比如一个容器死亡了，不知道是否影响整体的运行。如果引入pod引入业务无关的Pause容器作为pod的根容器，以他的状态代表容器组的状态。

原因二：pod里面多个容器共享pause的容器IP，共享容器挂接的volume，简化了管理密切业务容器直接的通信和文件共享问题。

## ks8 核心概念 ##

**Deployment :**  
Deployment 的主要功能是保证Pod的数量、健康，弹性收缩等、回滚功能（当升级 pod 镜像或者相关参数的时候，如果有错误，可以回滚到上一个稳定版本），版本记录（每一次对 Deployment 的操作都能保存下来）。暂停和启动（升级的时候，能随时暂停和启动）。

**service:**  
Pod存在生命周期，有销毁，有重建，无法提供一个固定的访问接口给客户端，存在生命周期，属于不可再生类组件。而在动态和弹性的管理模式下，Service为该类Pod对象提供了一个固定、统一的访问接口和负载均衡能力。

**Namespace:**  
用于实现多租户的资源隔离。Namespace通过集群内部的资源对象“分配”到不同的Namespace中，形成逻辑上分组不同的项目、小组或用户组，从而使不同的分组在共享整个集群的资源，同时还能被k8s分别管理。

**Label:**  
通过Label进行对象弱关联，灵活地分类和选择不同服务或业务，让用户根据自己特定的组织结构以松耦合方式进行服务部署。Label是一对KV，对用户而言非常有意义的，但对K8S本身而言没有直接意义的。Label可以在创建对象时指定，也可以在后期修改，每个对象可以拥有多个标签，但key值必须是唯一的。

**Label选择器:**  
通过label选择器，客户端能方便辨识和选择一组资源对象，找到对应pod。

**Annotation:**  
Annotation(注解)与Label类似，也使用key/value键值对的形式进行定义。不同的是Label具有严格的命名规范，它定义的是k8s对象的元数据（Metadata）,并且用于Label Selector。

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