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k8s知识点

k8s命令自动补全

yum install -y bash-completion
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
source <(kubectl completion bash)
echo "source <(kubectl completion bash)" >> ~/.bashrc

1.k8s特性​

  • 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。

2.k8s概念和术语​

2.1 k8s角色​

2.1.1 master​

k8s使用**共享网路**将多个物理机或者虚拟机汇集到一个集群中，在各服务器之间进行通信，该集群是是配置k8s的所有组件、功能和工作负载的物理平台

集群中的一台机器(或者高可用部署中的一组服务器)用作master，负责管理整个集群

2.1.2 node​

集群中除master节点外的其余机器用作node，他们是使用本地和外部资源接收和运行工作负载的服务器

集群中的这些机器可以是物理服务器，也可以是虚拟机

2.2 k8s资源​

2.2.1 pod​

  • k8s并不直接运行容器，而是使用一个抽象的资源对象来封装一个或者多个容器，这个抽象即为pod，pod是k8s的最小调度单元
  • 同一pod中的容器共享网络名称空间和存储资源，这些容器可经由本地回环接口lo直接通信，但彼此之间又在mount、user及PID等名称空间上保持隔离

pod示意图

iShot_2024-08-23_11.27.18

2.2.2 label 资源标签​

  • 标签是将资源进行分类的标识符，资源标签其实就是一个健值型数据
  • 标签是用于指定对象(如pod)辨识性的属性，这些属性仅对用户存在特定的意义，对k8s集群来说并不直接表达核心系统语义
  • 标签可以在对象创建时附加其上，并能够在创建后的任意时间进行添加和修改
  • 一个对象可以拥有多个标签，一个标签也可以附加于多个对象之上

2.2.3 selector 标签选择器​

  • 标签选择器全称为label selector，是一种根据lable来过滤符合条件的资源对象的机制，例如将附有标签role:backend的所有pod对象挑选出来归为一组就是标签选择器的一种应用

2.2.4 controller pod控制器​

  • 尽管pod是k8s中的最小调度单元，但用户通常并不会直接部署及管理pod对象，而是要借助于控制器对其进行管理
  • 用于工作负载的控制器是一种管理pod生命周期的资源抽象，是k8s上的一类对象而非单个资源对象
  • 使用控制器之后就不再需要手动管理pod对象了，用户只需要声明应用的期望状态，控制器就会自动对其进行进程管理
  • pod控制器包括ReplicationController、ReplicaSet、Deployment、Statefulset、Job等

2.2.5 service 服务资源​

  • service是建立在一组pod对象之上的资源抽象，它通过标签选择器选择一组pod对象，并为这组pod对象定义一个统一的固定访问入口(通常是一个IP地址)，若k8s集群存在DNS附件，它就会在service创建时为其自动配置一个DNS名称以便客户端进行服务发现
  • 到达service IP的请求将负载均衡至其后的端点-->各个pod对象之上，因此service从本质上来讲是一个四层代理服务
  • service还可以将集群外部流量引入到集群中来

2.2.6 volume 存储卷​

  • 存储卷是独立于容器文件系统之外的存储空间，常用于扩展容器的存储空间并为它提供持久存储能力
  • k8s集群上的存储卷大体可分为临时卷、本地卷和网路卷
  • 临时卷和本地卷都位于node本地，一旦pod被调度至其他node，此种类型的存储卷将无法访问，因此临时卷和本地卷通常用于数据缓存，持久化的数据则需要放置于持久卷(persistent volume)之上

2.2.7 name(名称)和namespace(名称空间)​

  • 名称是k8s集群中资源对象的标识符，它们的作用域通常是名称空间(namespace)，因此名称空间是名称的额外限定机制
  • 在同一个名称空间中，同一类型资源对象的名称必须具有唯一性，名称空间通常用于实现项目的资源隔离，从而形成逻辑分组
  • 创建的pod和service等资源对象都属于名称空间级别，未指定时，它们都属于默认的名称空间default

2.2.8 annotaion 注解​

  • 注解时另一种附加在对象之上的键值型的数据，但它拥有更大的数据容量
  • 注解常用于将各种非标识型元数据(metadata)附加到对象上，但它不能用于标识和选择对象，通常也不会被k8s直接使用，其主要目的是方便工具或用户的阅读及查找

2.2.9 ingress​

  • k8s将pod对象和外部网路环境进行了隔离，pod和service等对象间的通信都使用其内部专用地址进行，如若需要开放某些pod对象提供给外部用户访问，则需要为其请求流量打开一个通往k8s集群内部的通道，除了service之外，ingress也是这类通道的实现方式之一

3.k8s架构​

3.1 k8s架构图​

iShot_2024-08-23_11.29.29

3.2 master、node组件​

  • master节点 负责集群管理，接受用户请求，将请求分散到node节点

    • scheduler 调度器，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

    • apiserver 整个架构的核心，协调者的角色，所有组件都要与apiserver通信，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

    • controller manager 控制器，负责维护集群的状态，比如故障检测，自动扩展，滚动更新等

    • etcd(独立组件，不属于k8s集群) key value分布式存储，存储k8s的数据，主要是master节点的apiserver连接etcd

  • node节点 计算节点，接受master指令，运行任务

    • kubelet master的agent，负责接收master的任务并完成任务，负责维护容器等生命周期，同时也负责volume和网络的管理
    • kube-proxy 负责为service提供集群内部的服务发现和负载均衡
    • 容器运行时环境 k8s不具备容器引擎，不能直接运行容器，需要借助第三方容器引擎来运行和管理容器，例如docker

3.3 核心附件​

3.3.1 coreDNS​

  • 在k8s集群中调度运行提供DNS服务的pod，同一集群中的其他pod可使用此DNS服务解决主机名，k8s1.11版本开始默认使用coreDNS项目为集群提供服务注册和服务发现的动态名称解析服务，之前的版本中用到的是kubeDNS，而skyDNS则是更早版本使用的

3.3.2 dashboard​

  • k8s集群的全部功能都要基于web的UI，来管理集群中的应用和集群自身

3.3.3 heapster​

  • 容器和节点的性能监控与分析系统，它收集并解析多种指标数据，如资源利用率、生命周期等
  • 由于监控项比较少，已由prometheus代替

3.3.4 ingress controller​

  • 为服务提供外网入口，7层负载均衡，默认kube-process只能提供4层负载均衡