Kubernetes——容器集群

kubernetes
kubernetes（k8s）是google的容器集群管理系统，在docker的基础之上，为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等
一系列完整的功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性。

kubernetes的优势：
容器编排，轻量级，开源，弹性伸缩，负载均衡。

关于kubernetes的一些重要概念：
1、cluster——是计算、存储和网络资源的集合，k8s利用这些资源运行各种基于容器的应用。
2、master——master是cluster的大脑，他的主要职责是调度，也即决定将容器放在那里去运行。master运行liunx操作系统，可以是物理机或者
 虚拟机，为了实现高可用，可以运行多个master。
3、node——node的职责是运行容器应用，node由master管理，node负责监控并汇报容器的状态，同时根据master的要求来管理容器的生命周期。
 node运行在linux操作系统之上， 可以是物理机也可以是虚拟机。
4、pod——pod是k8s的最小工作调度单元，每一个pod包含一个或者多个容器。pod中的容器会作为一个整体被调度到一个node上面去运行。
5、controller——k8s一般不会直接创建pod，而是通过contoller来管理pod的。controller中定义了pod的部署特性，如有几个副本，在什么样的node
 上去运行等。为了满足不同的应用场景，k8s提供了多种controller，包括deployment、replicaset、daemonset、statefulset、job等
6、deployment——这是最常用的controller，deploymentk可以管理pod的多个副本，并确保pod按照期望的状态运行。
7、replicaset——实现了多副本的管理，使用deployment的时候会自动创建replicaset，deployment是通过replicaset来管理pod的多个副本
 我们通常无需使用replicaset。
8、daemonset——用于每一个node最多只运行一个pod副本的场景。daemonset通常用于运行daemon。
9、statefulset——能够保证pod的每一个副本在整个生命周期中名称是不变的，而其他的controller不提供这个功能，当某个pod发生故障需要删除
 并重新启动的时候，pod的名称会发生变化，同时statefulset会保证副本按照固定的顺序启动，更新或删除。
10、job——用于运行结束就删除的应用， 而其他的controller的pod通常是长期运行的。
11、service——deployment可以部署多个副本，每个pod都有自己的ip，那么外界是如何访问这些副本的呢？
 答案就是通过service，k8s的service定义了外界访问一组特定pod的方式。service有自己的ip和端口，service为pod提供了负载均衡。
 k8s运行容器pod与访问容器这两项任务分别由contorller和service来执行。
12、namespace——可以将一个物理的cluster逻辑上划分为多个cluster，每一个cluster就是一个namespace，不同的namespace里的资源是相互隔离的。

 

kubernetes是PAAS级的服务

搭建k8s集群:
 首先集群的每一个节点都要做域名解析，通过host来进行通信。
 集群内部关闭firewalld和selinux
 在每一个节点上都要部署docker，并将其设为开机自启。
 保证你的服务器（或者实例）的cpu核数要大于2，一般服务器是24核的。

 

 每个节点都要关掉交换分区swap，并打开桥功能，在安装部署好docker之后才能打开桥功能（这是借助iptables来实现的）。

  #也只有在docker部署好之后才能生成/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables
  #echo 1 > /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables
 每个节点准备k8s的yum文件：
  baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el6-x86_64/
 然后下载集群的相关组件：
  yum install kubeadm kubelet kubectl -y
  如果对版本有要求，直接下载对应版本的kubeadm kubelet kubectl 即可。（各个节点都要下载三个集群组件）
  kubeadm：集群初始化工具，只需要在主节点初始化即可。
  kubelet：负责在node上启动容器。
  kubectl:管控k8s集群的命令行工具。
 初始化集群：
  kubeadm init --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers
  --kubernetes-version v1.15.1 --apiserver-advertise-address MASTER_IP
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
  然后根据提示让其它节点加入到集群。
 安装pod网络：
  kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
  确保每个节点开启了桥功能，启动了docker
 每个节点启功kubelet
 
使用集群：
 kubectl get no #查看各个节点的状态，每一个都要ready，在master上查看。
     如果没有ready可以需要等待，节点在拉取镜像。
 kubectl api-resources #查看资源的缩写
 
k8s——移除节点：
 设置节点为维护模式：
 kubectl drain ken3 --delete-local-data --force --ignore-daemonsets
 删除节点：
 kubectl delete no ken3
 kubectl get no
 
k8s——加入节点：
 在刚开始初始化的时候的kubeadm join xxxxxx 的加入集群的信息还在。
  kubeadm join 172.20.10.2:6443 --token rn816q.zj0crlasganmrzsr
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:e339e4dbf6bd1323c13e794760fff3cbeb7a3f6f42b71d4cb3cffdde72179903
 如果已经不在，需要再生成一串信息。在master上执行:
   kubeadm token create --ttl 0 --print-join-command
   会返回加入的的初始化信息，复制这段信息。
 然后执行以下步骤加入集群：
  systemctl stop kubelet
  rm -rf /etc/kubenetes/*
  kubeadm join 172.20.10.2:6443 --token rn816q.zj0crlasganmrzsr
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:e339e4dbf6bd1323c13e794760fff3cbeb7a3f6f42b71d4cb3cffdde72179903

 

k8s——集群架构
 k8s的集群由master和node组成，节点上运行着若干k8s的服务。
 master节点上运行着的后台服务有：kube-apiserver kube-scheduler kube-contorller-manager etcd和pod网络。
  kube-apiserver：api server是k8s的前端接口，各种客户端工具以及k8s其他组件可以通过它管理集群的各种资源。
  kube-scheduler：scheduler负责决定将pod放在哪个node上面去运行，另外scheduler在调度的时候会充分考虑集群的架构，
      当前的各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。
  kube-contorller-manager：contorller manager负责管理集群的各种资源，保证资源处于预期的状态。
        controller manager由多种controller组成，包括：replication endpoints namespace serveraccounts等
        不同的controller管理着不同的资源，如replication controller管理deployment statefulset daemonset，
        namespace controller管理着Namespace资源。
  etcd：负责保存k8s集群的配置信息和各种资源的状态信息，当数据发生变化时，etcd会快速通知k8s的相关组件。（相当于数据库）
  pod网络：pod之间要能够相互通信，k8s集群必须掌握pod网络，flannel网络就是其中的一种可选方案。
 node节点：node是运行pod的地方，node上运行的k8s组件有kubelet kube-proxy pod网络 
  kubelet：就是node的agent，当scheduler确定在哪个节点上去运行pod后，就会将pod的具体信息发送给该节点的kubelet，kubelet
    会按照要求去创建和运行pod，并向master去汇报运行状态。
  kube-proxy：service在逻辑上代表了后端的多个pod，外界通过service去访问pod，service接受到的请求是如何转发给pod的呢?这就是
    kube-proxy需要完成的工作。
    每一个node都会运行kube-proxy服务，它负责将访问service的TCP/UDP数据转发给后端的容器，如果有多个副本，那么kube-proxy
    还会实现负载均衡。
  
 k8s的绝大多数应用服务都是以容器的方式运行的，除了kubelet
 kubelet时唯一一个没有以容器的形式运行的kubenetes组件，它在系统中通过systemd来运行。

kubectl常用操作：
 kubectl get ns #查看namaspace
 kubectl get po -n kube-system
 #k8s的系统组件都被放到了kube-system namespace当中，这里有一个kube-dns组件，它为cluster提供DNS服务，kube-dns是在执行kubeadm init
 #时作为附加组件安装的。
 kubectl run nginx --image=nginx --replicas=2  #其中的run nginx中的nginx是控制器deployment的名字
 kubectl get po
 kubectl get po -o wide   #可以查看到在哪个node上运行的pod
 kubectl get deploy
 kubectl get rs           #查看rplicaset
 
分析在创建pod的时候发生了什么？
 1、管理员通过命令行工具指定创建两个pod
 2、api-server会通知deployment（controller）
 3、deploy通过rs去创建两个pod副本
 4、pod的副本信息存到etcd中，同时也给到了sceduler
 5、sceduler进行调度，决定在哪个node上去创建pod，并将副本信息发送给该节点的kubelet
 6、kubelet创建运行pod，并向master汇报运行状态。
 补充：引用的配置和状态信息都保存在了etcd中，执行kubectl get pod的时候API server会从etcd中读取这些数据。
    flannel会为每个pod分配ip，因为还没有创建service，所以kube-proxy还没有参与进来。
 
pod的生命周期：
 首先pod被创建，接着pod被调度到node进行部署运行。pod是非常忠诚的，一旦被分配到node以后，就不会离开这个node，直到被删除，生命
 周期完结。
 pod的生命周期被定义为以下几个阶段：
 　　 pending：pod已经被创建，但是一个或者多个容器还没有被创建，这包括了容器调度阶段和容器镜像的下载过程。
 　　 running：pod已经被调度到了node，所有的容器已经创建，并且至少有一个容器在运行或者重启。
 　　 succeeded：pod中所有容器正常退出。
　　  failed：pod中所有容器退出，至少有一个容器是一次退出的。