K8s架构入门（一篇就够）

我会带着你远行 2023-02-16 12:14 58阅读 0赞

## 1.为什么要学习k8s ##

我们的项目现在越来越大，服务越来越多，在有几千个服务的时候，手动来管理容器一是工作量很大，再是容易出错，所以想到要出一个管理容器的工具。那kubernetes应用而生，k8s是kubernetes简称，是用来管理容器的。

使用k8s有以下几个好处：

a.容器化后可减少运维工作量,可以理解k8s就是一套自动化运维平台

b.容器化后能更好利用系统的资源

c.服务的复制迁移更方便

## 2.服务部署的模式&云架构&云原生 ##

**服务部署模式**

服务部署模式的发展经历了几个阶段：

a.早期都是单体应用，直接部署服务器，这样的部署方式，我们可以通过服务器的配置，使用qps指标来大概估算下，服务器的资源利用率。

> 比如200qps，包含100个请求静态资源的请求和100个动态资源的请求
> 
> 假设：静态请求占用2M内存，动态请求占用10M内存
> 
> 200qps占用内存= 100\*2M + 100\*10M = 1200M
> 
> 如果服务器内存是4g, 那最多可用600qps。但这是没有考虑cpu，带宽，线程的其他资源的前提下，如果考虑进来，可能最多支持300qps。但是使用300qps 的时候，内存的资源利用率就不高了。所以虚拟化技术应用而生。

b.虚拟机部署，更高效的利用系统资源

> 虚拟机就是为了隔离出各种系统资源，比如cpu，内存，当然这里也有操作系统。它能更好的利用系统资源。
> 
> 虚拟机比较多的时候，就需要一种管理虚拟机的技术，有openstack

c.容器化部署，也是为了高效利用系统资源

> 但是容器化比虚拟机更轻量级，它不抽象出操作系统，只是隔离cpu，内存等系统资源。
> 
> 那我们这里所强调的k8s 就是一种容器管理技术。
> 
> 现在是微服务，同一个服务可能就要部署多份。

但是当发展到现在都是soa系统架构下，微服务越来越多，那也会呈现出很多的问题，比如:

\* 容器如何横向扩展？

\* 容器与容器之前如何更好的通信(网络交互)？

\* 一个容器宕机了怎么办？

\* 如何对容器的运行情况进行监控？

那这些都是K8s可以完美解决的问题。接下来我们会一一介绍到。

**云**

什么是云？

云就是使用容器构建的一套服务集群网络，可以理解为容器的集合。

比如我们公司在阿里云上购买的ECS,RDS。实际上就是购买的具体容器，这些容器提供这样的基础设施，服务等功能。

云与k8s的关系？

前面我们提到，k8s就是管理容器的技术，它就是来管理云中的容器的。

**云架构**

就是我们常说的

Iaas 基础设施即服务

Pass 平台即服务

Saas 软件即服务

以及未来的一种发展趋势，serverless 无服务器

未来我们所有的应用都会上云，无非是共有云还是私有云的问题。

**云原生**

就是在云架构的基础上，系统都上云之后，提供了云上的解决方案，这样的解决方案成为云原生。

现在我们的很多项目都具备这样的 云原生雏形。

但是我们这里提到的云原生还需具备以下的几点特性：

a.微服务

b.容器化

c.CI/CD 持续集成，持续交付

d.DevOpe 开发运维集成，Devlope&Operations

重点强调快速迭代，需求，产品，研发，测试，运维人员的协调沟通发展。

## 3.k8s基本架构 ##

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k8s的架构主要是由master节点和node节点构成

一个master节点可以对应多个node节点。

master节点不存储容器，主要由四个部分构成：

> a.api server k8s网关，所有请求指令都必须先到这里
> 
> b.scheduler 调度器，控制网关过来的请求路由到哪个node
> 
> c.controller 控制器，主要用来维护k8s资源对象
> 
> d.etcd 主要用来资源对象

node节点就是存储具体容器的，但是不仅仅只有容器，主要包括：

> a.docker 容器引擎，运行容器的基础环境
> 
> b.kubelet  在每个node节点都存在一份，主要来执行关于资源操作的指令，负责pod的维护。
> 
> c.kube-proxy 代理服务，用于负载均衡，在多个pod之间做负载均衡
> 
> d.fluentd 日志收集服务
> 
> e.pod 是k8s的最小服务单元，pod内部才是容器，k8s通过操作pod来操作容器

那pod的组成结构又是怎么样的呢？

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pod 也是一个容器，是封装容器的容器，是一个虚拟化的分组，有自己的ip和port。

那个pod里面的子容器之间的交互，就像在一台机器上的交互。具体的实现是通过pause容器来实现的。

在初始化一个pod容器的时候，就会生成一个pause容器。这个容器使得pod里面的子容器能够共享网络和存储，方便内部容器之间的调用。

## 4.k8s的核心组件 ##

4.1pod

4.2ReplicaSet

4.3Deployment

4.4StatefulSet

## 5.k8s的服务注册与发现 ##

5.1service服务发现：pod如何对外网提供服务

5.2service服务发现：负载均衡访问问题的思考

5.3service服务发现：实现负载均衡的原理

5.4service服务发现：实现负载均衡原理的深入

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