Kubernetes是什么？Kubernetes有什么核心组件？Linux

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2021年5月19日 17:35

Kubernetes 是用于自动部署、扩展和管理容器化（containerized）应用程序的开源系统。它旨在提供“跨主机集群的自动部署、扩展以及运行应用程序容器的平台”。它支持一系列容器工具, 包括Docker等。

1 什么是Kubernetes

Kubernetes 是用于自动部署、扩展和管理容器化（containerized）应用程序的开源系统。它旨在提供“跨主机集群的自动部署、扩展以及运行应用程序容器的平台”。它支持一系列容器工具, 包括Docker等。

2 Kubernetes 特点

1、可移植: 支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud）

2、可扩展: 模块化, 插件化, 可挂载, 可组合

3、自动化: 自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展

4、快速部署应用，快速扩展应用

5、无缝对接新的应用功能

6、节省资源，优化硬件资源的使用

3 Kubernetes规划组件

Kubernetes定义了一组构建块，它们可以共同提供部署、维护和扩展应用程序的机制。组成Kubernetes的组件设计为松耦合和可扩展的，这样可以满足多种不同的工作负载。可扩展性在很大程度上由Kubernetes API提供——它被作为扩展的内部组件以及Kubernetes上运行的容器等使用。

Pod

Kubernetes的基本调度单元称为“pod”。它可以把更高级别的抽象内容增加到容器化组件。一个pod一般包含一个或多个容器，这样可以保证它们一直位于主机上，并且可以共享资源。Kubernetes中的每个pod都被分配一个唯一的（在集群内的）IP地址这样就可以允许应用程序使用端口，而不会有冲突的风险。

Pod可以定义一个卷，例如本地磁盘目录或网络磁盘，并将其暴露在pod中的一个容器之中。pod可以通过Kubernetes API手动管理，也可以委托给控制器来管理。

标签和选择器

Kubernetes使客户端（用户或内部组件）将称为“标签”的键值对附加到系统中的任何API对象，如pod和节点。相应地，“标签选择器”是针对匹配对象的标签的查询。

标签和选择器是Kubernetes中的主要分组机制，用于确定操作适用的组件。

控制器

控制器是将实际集群状态转移到所需集群状态的对帐循环。它通过管理一组pod来实现。一种控制器是一个“复制控制器”，它通过在集群中运行指定数量的pod副本来处理复制和缩放。如果基础节点出现故障，它还可以处理创建替换pod。

其它控制器，是核心Kubernetes系统的一部分包括一个“DaemonSet控制器”为每一台机器（或机器的一些子集）上运行的恰好一个pod，和一个“作业控制器”用于运行pod运行到完成，例如作为批处理作业的一部分。控制器管理的一组pod由作为控制器定义的一部分的标签选择器确定。

服务

Kubernetes服务是一组协同工作的pod，就像多层架构应用中的一层。构成服务的pod组通过标签选择器来定义。

Kubernetes通过给服务分配静态IP地址和域名来提供服务发现机制，并且以轮询调度的方式将流量负载均衡到能与选择器匹配的pod的IP地址的网络连接上（即使是故障导致pod从一台机器移动到另一台机器）。默认情况下，一个服务会暴露在集群中（例如，多个后端pod可能被分组成一个服务，前端pod的请求在它们之间负载平衡）；但是，一个服务也可以暴露在集群外部（例如，从客户端访问前端pod）。

Kubernetes是什么？有什么核心组件？

4 Kubernetes核心组件

Kubernetes遵循master-slave architecture。Kubernetes的组件可以分为管理单个的 node 组件和控制平面的一部分的组件。

Kubernetes Master是集群的主要控制单元，用于管理其工作负载并指导整个系统的通信。Kubernetes控制平面由各自的进程组成，每个组件都可以在单个主节点上运行，也可以在支持high-availability clusters的多个主节点上运行。

Kubernetes主要由以下几个核心组件组成：

组件名称	说明
etcd	保存了整个集群的状态；
apiserver	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	负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
scheduler	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；
kubelet	负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
Container runtime	负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
kube-proxy	负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；

除了核心组件，还有一些推荐的Add-ons：

组件名称	说明
kube-dns	负责为整个集群提供DNS服务
Ingress Controller	为服务提供外网入口
Heapster	提供资源监控
Dashboard	提供GUI
Federation	提供跨可用区的集群
Fluentd-elasticsearch	提供集群日志采集、存储与查询

5 分层架构

分层说明：

分层结构	说明
核心层	Kubernetes最核心的功能，对外提供API构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境
应用层	部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS解析等）
管理层	系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态Provision等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy等）
接口层	kubectl命令行工具、客户端SDK以及集群联邦
生态系统	在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴
	Kubernetes外部	日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS应用、ChatOps等
	Kubernetes内部	CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等