【Kubernetes】神乎其技的K8s到底是什么，为什么被越来越多人使用

àì夳堔傛蜴生んèń 2024-04-17 10:12 51阅读 0赞

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### 前言 ###

> `Kubernetes`，也被简称为K8s（因为k和s之间有8个字母），是一个开源的容器编排平台，`用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序`。它提供了一个高度可靠且可扩展的平台，能够简化容器化应用程序的部署和管理工作。

### K8sd的简介 ###

K8s是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它提供了一个强大的平台，帮助开发人员和运维团队更轻松地管理和运行容器化应用。

K8s的核心概念包括以下几个方面：

*  1.`Pod（容器组）`：Pod是Kubernetes的最小调度单元，它由一个或多个容器组成，共享相同的网络和存储资源。Pod提供了容器之间的`通信和资源共享机制`。
 *  2.`Deployment（部署）`：Deployment是用于定义和管理Pod的副本数量的资源对象。它可以控制Pod的创建、更新和删除过程，实现应用程序的`自动化部署和扩展`。
 *  3.`Service（服务）`：Service是一种抽象，用于定义一组Pod的访问方式。它为Pod提供了稳定的网络端点，并实现了`负载均衡和服务发现`功能。
 *  4.`Namespace（命名空间）`：Namespace用于划分Kubernetes集群中不同团队或项目的资源。它提供了`隔离和命名标识的机制`，使得不同的团队可以在同一个集群上独立地管理和运行应用程序。
 *  5.`Volume（存储卷）`：Volume是用于持久化存储数据的抽象。它可以将外部存储系统挂载到Pod中，使得数据可以在容器之间进行`共享和持久化`。
 *  6.`ConfigMap和Secret`：ConfigMap用于存储应用程序的配置信息，而Secret用于存储敏感的密钥和凭证信息。它们可以被挂载到Pod中，供应用程序使用。
 *  7.`StatefulSet（有状态集合）`：StatefulSet是用于管理有状态应用程序（如数据库）的资源对象。它为每个Pod分配唯一的标识和稳定的网络标识，`确保数据的持久性和顺序访问`。

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除了上述核心概念外，Kubernetes还提供了丰富的功能和工具，如自动伸缩、滚动升级、日志和监控、安全性和认证等。同时，Kubernetes还支持多种云平台和容器运行时，如AWS、Azure、Docker等。

总之，Kubernetes是一个功能强大的容器编排平台，提供了丰富的功能和抽象，使得开发人员和运维团队能够更轻松地管理和运行容器化应用程序。它的设计目标是提供一个开放、可移植和可扩展的平台，使得应用程序能够在不同的环境中高效地运行

### K8s的由来 ###

`K8s的由来可以追溯到Google内部的容器集群管理系统`，该系统被称为Borg。在Google内部，Borg系统用于管理数以百万计的容器化应用程序，实现高效的资源利用和应用程序的自动化部署、扩展和管理。

由于Borg系统在Google内部取得了巨大的成功，Google决定将其开源，`并于2014年发布了Kubernetes项目`。Kubernetes的目标是为云原生应用提供一个开放、可移植和可扩展的平台，使开发者能够更轻松地构建、部署和管理容器化应用程序。

Kubernetes在开源社区中迅速获得了广泛的关注和采用，并成为容器编排领域的事实标准。它得到了全球各个组织和公司的支持和贡献，包括Google、Red Hat、Microsoft、IBM等。

Kubernetes的设计受到了Borg系统的启发，也进行了一系列的改进和扩展，以适应不同环境和需求。它提供了丰富的功能，如`自动化部署、弹性伸缩、服务发现、负载均衡、存储管理、故障恢复`等，使得开发者能够更好地管理和运行容器化应用。

总之，Kubernetes的由来可以追溯到Google内部的Borg系统，它的开源发布使得容器编排技术得到了广泛的推广和应用。

### K8s的特点和功能 ###

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> Kubernetes的主要特点和功能包括：

*  1.`自动化部署和扩展`：Kubernetes可以自动化地部署和扩展应用程序，根据资源需求进行自动调度，确保应用程序的高可用性和性能。
 *  2.`服务发现和负载均衡`：Kubernetes提供了内置的服务发现机制，使得应用程序可以轻松地进行服务间的通信。同时，它还提供了负载均衡功能，确保流量被均匀地分配到不同的服务实例上。
 *  3.`存储管理`：Kubernetes支持各种存储选项，包括本地存储、网络存储和云存储。它可以自动管理存储卷，并将其挂载到容器中，使得应用程序可以持久化地存储数据。
 *  4.`自动故障恢复`：Kubernetes可以自动监测容器和节点的健康状态，并在发生故障时进行自动修复。它支持容器的重新启动、节点的替换和应用程序的滚动升级，以确保应用程序的持续可用性。
 *  5.`配置和密钥管理`：Kubernetes提供了集中式的配置和密钥管理机制，使得应用程序的配置和敏感信息可以被安全地管理和更新。
 *  6.`扩展性和可插拔性`：Kubernetes具有高度可扩展的架构，支持水平扩展和垂直扩展。同时，它还提供了丰富的API和插件机制，可以与其他工具和服务进行集成。

Kubernetes是一个功能强大的容器编排平台，可以`帮助用户轻松地管理和运行容器化应用程序`。它提供了一系列的功能和特性，使得应用程序的部署、扩展、管理和监控变得更加简单和高效。

### K8s的组件 ###

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一个Kubernetes集群主要是由控制节点（master）、工作节点（node）构成，每个节点上都会安装不同的组件。  
`master`：集群的控制平面，负责集群的决策  
`node`：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境

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> 以下是Kubernetes的一些核心组件：

*  `API Server`：Kubernetes的控制面板，提供了集群的API入口，用于管理和监控整个集群。
 *  `etcd`：Kubernetes的数据存储，用于存储集群的配置信息和状态，以及存储应用程序的元数据。
 *  `Scheduler`：Kubernetes的调度器，用于将应用程序部署到集群中的节点上，并根据资源需求和节点负载等因素进行自动调度。
 *  `Controller Manager`：Kubernetes的控制器管理器，用于管理各种控制器，如ReplicaSet、Deployment、StatefulSet等，以保证应用程序的高可用性和可扩展性。
 *  `Kubelet`：Kubernetes的节点代理，用于管理节点上的容器和Pod，以及与Master节点通信和同步状态。
 *  `Container Runtime`：Kubernetes支持多种容器运行时，如Docker、CRI-O等，用于创建和管理容器。
 *  `kube-proxy`：Kubernetes的网络代理，用于在集群内部的Pod之间提供网络代理和负载均衡服务。
 *  `Ingress Controller`：用于实现HTTP和HTTPS等应用程序层协议的负载均衡和反向代理。

这些组件共同构成了Kubernetes的完整架构，可以实现容器化应用程序的高可用性、自动化部署和管理等功能。

### K8s的架构 ###

Kubernetes的架构是一个分布式系统，由多个核心组件组成，每个组件负责不同的功能。下面是Kubernetes的架构详解：  
1.`Master节点`：Master节点是Kubernetes集群的控制平面，负责管理和监控整个集群。它包括以下组件：

*  1.`API Server（API服务器）`：提供集群的API入口，用于接收和处理来自用户和其他组件的请求。
 *  2.`etcd（数据存储）`：用于存储集群的配置信息和状态数据，以及持久化存储应用程序的元数据。
 *  3.`Scheduler（调度器）`：根据资源需求和策略，将应用程序Pod调度到合适的节点上运行。
 *  4.`Controller Manager（控制器管理器）`：管理各种控制器，如ReplicaSet、Deployment等，以保证应用程序的高可用性和可扩展性。

2.`Node节点`：Node节点是集群中的工作节点，负责运行应用程序的容器。它包括以下组件：

*  1.`Kubelet（节点代理）`：负责管理节点上的Pod和容器，与Master节点通信并同步状态。
 *  2.`Container Runtime（容器运行时）`：负责创建和管理容器，如Docker、CRI-O等。
 *  3.`kube-proxy（网络代理）`：负责在集群内部的Pod之间提供网络代理和负载均衡服务。

3`.插件和附加组件`：Kubernetes还支持各种插件和附加组件，用于扩展集群的功能和能力。一些常见的插件和附加组件包括：

*  1.`Network Plugin（网络插件）`：用于实现集群内部和集群外部的网络通信，如Flannel、Calico等。
 *  2.`DNS（域名系统）`：提供集群内部的服务发现和命名解析，使得应用程序可以通过名称进行访问。
 *  3.`Ingress Controller（入口控制器）`：用于实现HTTP和HTTPS等应用程序层协议的负载均衡和反向代理。
 *  4.`Dashboard（仪表盘）`：提供一个Web界面，用于可视化地管理和监控集群。

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Kubernetes的架构利用`分布式`系统的原理和设计，实现了容器化应用程序的自动化管理和部署。`Master节点负责整个集群的控制和管理，而Node节点负责运行应用程序的容器`。通过这样的架构，Kubernetes能够提供高可用性、可扩展性和弹性的容器平台，帮助用户更好地管理和运行容器化应用程序。

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