谷粒商城集群篇 (一) --------- K8s 快速入门

拼搏现实的明天。 2024-04-03 08:32 92阅读 0赞

#### 目录 ####

*  一、简介
 *  二、架构
 *  三、概念

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## 一、简介 ##

Kubernetes 简称 k8s。是用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统。

中文官网：[https://kubernetes.io/zh/][https_kubernetes.io_zh]  
中文社区：[https://www.kubernetes.org.cn/][https_www.kubernetes.org.cn]  
官方文档：[https://kubernetes.io/zh/docs/home/][https_kubernetes.io_zh_docs_home]  
社区文档：[http://docs.kubernetes.org.cn/][http_docs.kubernetes.org.cn]

*  部署方式的进化

![在这里插入图片描述][74affa3942ad45c892bc1373a7470ce3.png]  
**传统部署时代：**

早期，各个组织是在物理服务器上运行应用程序。 由于无法限制在物理服务器中运行的应用程序资源使用，因此会导致资源分配问题。 例如，如果在同一台物理服务器上运行多个应用程序， 则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况，而导致其他应用程序的性能下降。 一种解决方案是将每个应用程序都运行在不同的物理服务器上， 但是当某个应用程式资源利用率不高时，剩余资源无法被分配给其他应用程式， 而且维护许多物理服务器的成本很高。

**虚拟化部署时代：**

因此，虚拟化技术被引入了。虚拟化技术允许你在单个物理服务器的 CPU 上运行多台虚拟机（VM）。 虚拟化能使应用程序在不同 VM 之间被彼此隔离，且能提供一定程度的安全性， 因为一个应用程序的信息不能被另一应用程序随意访问。

虚拟化技术能够更好地利用物理服务器的资源，并且因为可轻松地添加或更新应用程序， 而因此可以具有更高的可扩缩性，以及降低硬件成本等等的好处。 通过虚拟化，你可以将一组物理资源呈现为可丢弃的虚拟机集群。

每个 VM 是一台完整的计算机，在虚拟化硬件之上运行所有组件，包括其自己的操作系统。

**容器部署时代：**

容器类似于 VM，但是更宽松的隔离特性，使容器之间可以共享操作系统（OS）。 因此，容器比起 VM 被认为是更轻量级的。且与 VM 类似，每个容器都具有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。 由于它们与基础架构分离，因此可以跨云和 OS 发行版本进行移植。

容器因具有许多优势而变得流行起来，例如：

*  敏捷应用程序的创建和部署：与使用 VM 镜像相比，提高了容器镜像创建的简便性和效率。
 *  持续开发、集成和部署：通过快速简单的回滚（由于镜像不可变性）， 提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
 *  关注开发与运维的分离：在构建、发布时创建应用程序容器镜像，而不是在部署时， 从而将应用程序与基础架构分离。
 *  可观察性：不仅可以显示 OS 级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
 *  跨开发、测试和生产的环境一致性：在笔记本计算机上也可以和在云中运行一样的应用程序。
 *  跨云和操作系统发行版本的可移植性：可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
 *  以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
 *  松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分， 并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
 *  资源隔离：可预测的应用程序性能。
 *  资源利用：高效率和高密度。

## 二、架构 ##

**1、整体主从方式**

![在这里插入图片描述][e1a5074cea6e467a9253362e5d88e652.png]  
![在这里插入图片描述][70e688dcfd7a4c9180c26b5c4c6c8b23.png]  
**2、Master 节点架构**

![在这里插入图片描述][d08976ca20cb4edf9c9d4f70b8cad373.png]

*  kube-apiserver
    
     *  对外暴露 K8S 的 api 接口，是外界进行资源操作的唯一入口
     *  提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制
 *  etcd
    
     *  etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。
     *  Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划
 *  kube-scheduler
    
     *  主节点上的组件，该组件监视那些新创建的未指定运行节点的Pod，并选择节点让 Pod 在上面运行。
     *  所有对 k8s 的集群操作，都必须经过主节点进行调度
 *  kube-controller-manager
    
     *  在主节点上运行控制器的组件
     *  这些控制器包括:
        
         *  节点控制器(Node Controller): 负责在节点出现故障时进行通知和响应。
         *  副本控制器(Replication Controller) : 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。
         *  端点控制器 (Endpoints Controller): 填充端点(Endpoints)对象(即加入Service与 Pod)。
         *  服务帐户和令牌控制器 (Service Account & Token Controllers) : 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌

**3、Node 节点架构**

![在这里插入图片描述][70e6fc0d7aed42fd9ad03e8626bc48e4.png]

*  kubelet
    
     *  一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在Pod 中。
     *  负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（CSI）和网络（CNI）的管理；
 *  kube-proxy
    
     *  负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡；
 *  容器运行环境(Container Runtime)
    
     *  容器运行环境是负责运行容器的软件。
     *  Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、cri-o、rktlet 以及任何实现 Kubernetes CRI (容器运行环境接口)。
 *  fluentd
    
     *  是一个守护进程，它有助于提供集群层面日志 集群层面的日志。

## 三、概念 ##

![在这里插入图片描述][c00008b3734a47bcba04694b73a20321.png]

*  Container：容器，可以是 docker 启动的一个容器
 *  Pod：
    
     *  k8s 使用 Pod 来组织一组容器
     *  一个 Pod 中的所有容器共享同一网络。
     *  Pod 是 k8s 中的最小部署单元
 *  Volume
    
     *  声明在 Pod 容器中可访问的文件目录
     *  可以被挂载在 Pod 中一个或多个容器指定路径下
     *  支持多种后端存储抽象(本地存储，分布式存储，云存储…)  
        ![在这里插入图片描述][6cf48015a5d04bccac4a3e258949f390.png]
 *  Controllers：更高层次对象，部署和管理 Pod；
    
     *  ReplicaSet：确保预期的 Pod 副本数量
     *  Deplotment：无状态应用部署
     *  StatefulSet：有状态应用部署
     *  DaemonSet：确保所有 Node 都运行一个指定 Pod
     *  Job：一次性任务
     *  Cronjob：定时任务
 *  Deployment：
    
     *  定义一组 Pod 的副本数目、版本等
     *  通过控制器（Controller）维持 Pod 数目(自动回复失败的 Pod)
     *  通过控制器以指定的策略控制版本（滚动升级，回滚等）  
        ![在这里插入图片描述][ddc9ccd0f0f44e20ac1c75ca8f225db7.png]
 *  Service
    
     *  定义一组 Pod 的访问策略
     *  Pod 的负载均衡，提供一个或者多个 Pod 的稳定访问地址
     *  支持多种方式（ClusterIP、NodePort、LoadBalance）  
        ![在这里插入图片描述][597b46deae9c45ff8ea8e55748a1200b.png]
 *  Label：标签，用于对象资源的查询，筛选  
    ![在这里插入图片描述][43f23ddce57849eea2e1496619ca9ae2.png]
 *  Namespace：命名空间，逻辑隔离
    
     *  一个集群内部的逻辑隔离机制（鉴权，资源）
     *  每个资源都属于一个 namespace
     *  同一个 namespace 所有资源名不能重复
     *  不同 namespace 可以资源名重复  
        ![在这里插入图片描述][635582e27b1c4be5a721cf0f08c72e07.png]
 *  API：
    
     *  我们通过 kubernetes 的 API 来操作整个集群。
     *  可以通过 kubectl、ui、curl 最终发送 http+json/yaml 方式的请求给 API Server，然后控制k8s集群。k8s 里的所有的资源对象都可以采用 yaml 或 JSON 格式的文件定义或描述

![在这里插入图片描述][cea9445a072046bea269041e1521c416.png]

[https_kubernetes.io_zh]: https://kubernetes.io/zh/
[https_www.kubernetes.org.cn]: https://www.kubernetes.org.cn/
[https_kubernetes.io_zh_docs_home]: https://kubernetes.io/zh/docs/home/
[http_docs.kubernetes.org.cn]: http://docs.kubernetes.org.cn/
[74affa3942ad45c892bc1373a7470ce3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/1577596bb7e94fdd8c6065b19bfe2c98.png
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