【K8S】二、Kubernetes架构及和核心组件

矫情吗；* 2023-10-09 14:44 100阅读 0赞

#### Kubernetes架构及和核心组件 ####

*  一、Kubernetes架构及和核心组件
 *   *  1、master组件
     *   *  kube-apiserver
         *  kube-controller-manager
         *  kube-scheduler
         *  etcd
     *  2、node组件
     *   *  kubelet
         *  kube-proxy
         *  docker
     *  3、 kubernetes核心概念
     *  pod
     *  controllers
     *  service
     *  storage
     *  pollcies策略
     *  其他
 *  二、Ingress暴露应用
 *   *  1、采用Ingress暴露容器化应用（Nginx）
     *  2、NodePort
     *   *   *  三种端口说明
             *  nodePort
             *  targetPort
             *  port
     *  3、LoadBalancer

## 一、Kubernetes架构及和核心组件 ##

![在这里插入图片描述][b1afdcab15f34edea03064df620a26db.png]

*  **API server**是所有请求的唯一入口；  
    **api server**管理所有的事务，并把信息记录到etcd数据库中，etcd有一个自动服务发现的特性机制，etcd会搭建有三个节点的集群，实现三副本；  
    **scheduler** 调度器用来调度资源，查看业务节点的资源情况，确定在哪个node上创建pod，把指令告知给api server；  
    **controller-manager**控制管理器-管理pod；  
    **pod**可以分为有状态和无状态的pod，一个pod里最好只放一个容器；
 *  api server把任务下发给业务节点的kubelet去执行；  
    客户访问通过kube-proxy去访问pod；
 *  pod下面的不一定是docker，还有别的容器；  
    一般pod中只包含一个容器，除了一种情况除外，那就是elk，elk会在pod内多放一个logstash去收集日志；

### 1、master组件 ###

#### kube-apiserver ####

kubernetes api，集群的统一入口，各组件之间的协调者，以restful api提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给apiserver处理后在提交给etcd存储记录；

#### kube-controller-manager ####

处理集群中常规的后台任务，一种资源对应一个控制器，controller-manager就是负责管理这些控制器的；

#### kube-scheduler ####

根据调度算法为新创建的pod选择一个node节点，可以任意部署，可以部署在同一个节点上，也可以部署在不同节点上；

#### etcd ####

分布式键值存储系统，用户保存集群状态数据，比如pod、service等对象信息；

### 2、node组件 ###

#### kubelet ####

kubelet时master在node节点上的代理agent，管理本node运行容器的生命周期，比如创建容器、pod挂载数据卷、下载sercet、获取容器和节点状态等工作，kubelet将每个pod转换成一组容器；

#### kube-proxy ####

在node节点上实现pod的网络代理，维护网络规则和四层的负载均衡工作；

#### docker ####

容器引擎，运行容器；

### 3、 kubernetes核心概念 ###

### pod ###

最小部署单元；  
一组容器的集合；  
一个pod中的容器共享网络命名空间；  
pod是短暂的；

### controllers ###

*  **replicaset：** 确保预期的pod副本数量；
 *  **deployment：** 无状态应用部署，比如nginx、apache，一定程度上的增减不会影响客户体验；
 *  **statefulset：** 有状态应用部署，是独一无二型的，会影响到客户的体验；
 *  **daemonset：** 确保所有node运行同一个pod，确保pod在统一命名空间；
 *  **job：** 一次性任务；
 *  **cronjob：** 定时任务；

### service ###

防止pod失联；  
定义一组pod的访问策略；  
确保了每个pod的独立性和安全性；

### storage ###

*  volumes
 *  persistent volumes

### pollcies策略 ###

resource quotas

### 其他 ###

*  **label：** 标签，附加到某个资源上，用户关联对象、查询和筛选；
 *  **namespaces：** 命名空间，将对象从逻辑上隔离；
 *  **annotations：** 注释；

**Kubectl：** k8s提供的终端控制命令；

**Kubeadm：** 可以用来初始化或加入一个k8s集群；

## 二、Ingress暴露应用 ##

Ingress 英文翻译为：入口、进入、进入权、进食，也就是入口，即外部请求进入k8s集群必经之口，我们看一张图：  
![在这里插入图片描述][36e8626c89db44f5b4a79913df4e05f8.png]  
虽然k8s集群内部署的pod、service都有自己的IP，但是却无法提供外网访问，以前我们可以通过监听NodePort的方式暴露服务，但是这种方式并不灵活，生产环境也不建议使用；

Ingresss是k8s集群中的一个API资源对象，相当于一个集群网关，我们可以自定义路由规则来转发、管理、暴露服务(一组pod)，比较灵活，生产环境建议使用这种方式；  
Ingress不是kubernetes内置的（安装好k8s之后，并没有安装ingress），ingress需要单独安装，而且有多种类型Google Cloud Load Balancer，Nginx，Contour，Istio等等，我们这里选择官方维护的Ingress Nginx；  
使用Ingress Nginx的步骤：  
1、部署Ingress Nginx；  
2、配置Ingress Nginx规则；

### 1、采用Ingress暴露容器化应用（Nginx） ###

1、部署一个容器化应用（pod），比如Nginx、SpringBoot程序；

kubectl create deployment nginx --image=nginx

2、暴露该服务；

kubectl expose deployment nginx --port=80 --target-port=80 --type=NodePort

3、部署Ingress Nginx

https://github.com/kubernetes/ingress-nginx

ingress-nginx是使用NGINX作为反向代理和负载均衡器的Kubernetes的Ingress控制器；

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v0.41.2/deploy/static/provider/baremetal/deploy.yaml

332行修改成阿里云镜像：

阿里云镜像首页：http://dev.aliyun.com/

修改镜像地址为：

registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/nginx-ingress-controller:0.33.0

添加一个配置项：

![在这里插入图片描述][d3aeb35598c1480a9db4c511db5580fc.png]

应用：

kubectl apply -f deploy.yaml

4、查看Ingress的状态

kubectl get service -n ingress-nginx
    kubectl get deploy -n ingress-nginx
    kubectl get pods -n ingress-nginx

5、创建Ingress规则

kubectl apply -f ingress-nginx-rule.yaml

报如下错误：  
![在这里插入图片描述][379b4e9bafa84004a533210f735a2acc.png]

解决：

`kubectl delete -A ValidatingWebhookConfiguration ingress-nginx-admission`

然后再次执行：

kubectl apply -f ingress-nginx-rule.yaml

检查一下：

kubectl get ing(ress)  --查规则

### 2、NodePort ###

NodePort服务是让外部请求直接访问服务的最原始方式，NodePort是在所有的节点（虚拟机）上开放指定的端口，所有发送到这个端口的请求都会直接转发到服务中的pod里；  
NodePort服务的YAML文件如下：

apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:  
     name: my-nodeport-service
    selector:   
     app: my-appspec:
     type: NodePort
     ports:  
     - name: http
       port: 80
       targetPort: 80
       nodePort: 30008
       protocol: TCP

这种方式有一个“nodePort"的端口，能在节点上指定开放哪个端口，如果没有指定端口，它会选择一个随机端口，大多数时候应该让Kubernetes随机选择端口；  
这种方式的不足：  
1、一个端口只能供一个服务使用；  
2、只能使用30000–32767之间的端口；  
3、如果节点/虚拟机的IP地址发生变化，需要人工进行处理；  
因此，在生产环境不推荐使用这种方式来直接发布服务，如果不要求运行的服务实时可用，或者用于演示或者临时运行一个应用可以用这种方式；

##### 三种端口说明 #####

ports:  
     - name: http
       port: 80
       targetPort: 80
       nodePort: 30008
       protocol: TCP

##### nodePort #####

外部机器（在windows浏览器）可以访问的端口；  
比如一个Web应用需要被其他用户访问，那么需要配置type=NodePort，而且配置nodePort=30001，那么其他机器就可以通过浏览器访问scheme://node:30001访问到该服务；

##### targetPort #####

容器的端口，与制作容器时暴露的端口一致（Dockerfile中EXPOSE），例如docker.io官方的nginx暴露的是80端口；

##### port #####

Kubernetes集群中的各个服务之间访问的端口，虽然mysql容器暴露了3306端口，但外部机器不能访问到mysql服务，因为他没有配置NodePort类型，该3306端口是集群内其他容器需要通过3306端口访问该服务；

kubectl expose deployment springboot-k8s --port=8080 --target-port=8080 --type=NodePort

### 3、LoadBalancer ###

LoadBlancer可以暴露服务，这种方式需要向云平台申请负载均衡器，目前很多云平台都支持，但是这种方式深度耦合了云平台；（相当于是购买服务）  
从外部的访问通过负载均衡器LoadBlancer转发到后端的Pod，具体如何实现要看云提供商；

[b1afdcab15f34edea03064df620a26db.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b1afdcab15f34edea03064df620a26db.png
[36e8626c89db44f5b4a79913df4e05f8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/36e8626c89db44f5b4a79913df4e05f8.png
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