K8S学习002--Pod概念与网络通讯方式
2020-03-31 18:36
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前言
一:pod概念
- Pod是kubernetes中你可以创建和部署的最小也是最简的单位。Pod代表着集群中运行的进程。
- Pod中封装着应用的容器(数量大于等于1,docker最常用,也可使用其他的),存储、独立的网络IP,管理容器如何运行的策略选项。Pod代表着部署的一个单位:kubernetes中应用的一个实例,可能由一个或者多个容器组合在一起共享资源。
1.1:pod的种类
- 自主式pod
- 控制器管理的pod
1.2:pod网络
- 每个Pod都会被分配一个唯一的IP地址。Pod中的所有容器共享网络空间,包括IP地址和端口。Pod内部的容器可以使用localhost互相通信。Pod中的容器与外界通信时,必须分配共享网络资源(例如使用宿主机的端口映射)。
1.3:pod存储
- 可以为一个Pod指定多个共享的Volume。Pod中的所有容器都可以访问共享的volume。Volume也可以用来持久化Pod中的存储资源,以防容器重启后文件丢失。
1.4:使用pod
- 你很少会直接在kubernetes中创建单个Pod。因为Pod的生命周期是短暂的,用后即焚的实体。当Pod被创建后(不论是由你直接创建还是被其他Controller),都会被Kubernetes调度到集群的Node上。直到Pod的进程终止、被删掉、因为缺少资源而被驱逐、或者Node故障之前这个Pod都会一直保持在那个Node上。
- Pod不会自愈。如果Pod运行的Node故障,或者是调度器本身故障,这个Pod就会被删除。同样的,如果Pod所在Node缺少资源或者Pod处于维护状态,Pod也会被驱逐。Kubernetes使用更高级的称为Controller的抽象层,来管理Pod实例。虽然可以直接使用Pod,但是在Kubernetes中通常是使用Controller来管理Pod的。
1.5:pod控制器类型
-
Kubernetes中内建了很多controller(控制器),这些相当于一个状态机,用来控制Pod的具体状态和行为
-
有如下几种类型:RC(ReplicationController),RS(ReplicaSet),Deployment,HPA(HorizontalPodAutoScale),StatefullSet,DaemonSet,Job,Cronjob
-
RC:
ReplicationController用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数,即如果有容器异常退出,会自动创建新的Pod来替代;而如果异常多出来的容器也会自动回收。 - 在新版本的 Kubernetes中建议使用 ReplicaSet来取代 ReplicationControlle
RS:
-
ReplicaSet跟 ReplicationController没有本质的不同,只是名字不一样,但是ReplicaSet支持集合式的selector
Deployment:
-
虽然 ReplicaSet可以独立使用,但一般还是建议使用 Deployment来自动管理ReplicaSet,这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题(比如 ReplicaSet不支持rolling-update(回滚更新)但 Deployment支持)
HPA
-
Horizontal Pod Autoscaling仅适用于 Deployment和 ReplicaSet,在V1版本中仅支持根据Pod的CPU利用率扩所容,在 V1alpha版本中,支持根据内存和用户自定义的 metric扩缩容
StatefullSet
-
StatefulSet是为了解决有状态服务的问题(对应 Deployments和 ReplicaSets是为无状态服务而设计),其应用场景包括
DaemonSet
-
DaemonSet确保全部(或者一些)Node上运行一个Pod的副本。当有Node加入集群时,也会为他们新增一个Pod。当有Node从集群移除时,这些Pod也会被回收。删除 DaemonSet将会删除它创建的所有Pod
Job,Cronjob
-
Job负责批处理任务,即仅执行一次的任务,它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束
1.6:服务发现
- Kubernetes中为了实现服务实例间的负载均衡和不同服务间的服务发现,创造了Serivce对象,同时又为从集群外部访问集群创建了Ingress对象。
- Kubernetes
Service
定义了这样一种抽象:一个Pod
的逻辑分组,一种可以访问它们的策略 —— 通常称为微服务。(通过一些标签与pod建立联系,且service有自己的IP地址和端口) - client客户端通过访问service的IP地址和端口和RR(轮询算法)来访问到下面的pod。
二:网络通讯方式
- Kubernetes的网络模型假定了所有Pod都在一个可以直接连通的扁平的网络空间中,这在GCE( Google Compute Engine)里面是现成的网络模型, Kubernetes假定这个网络已经存在。
- 而在私有云里搭建 Kubernetes集群,就不能假定这个网络已经存在了。我们需要自己实现这个网络假设,将不同节点上的 Docker容器之间的互相访问先打通,然后运行 Kubernetes
2.1:网络通讯模式
- 同一个Pod内的多个容器之间:lo(通过localhost回环地址)
- 各Pod之间的通讯:overlay Network (覆盖网络)
- Pod与 Service之间的通讯:各节点的 Iptables规则
2.2:K8S中网络层次说明
2.3:网络解决方案,通过Flannel访问
- Flannel是CoreOS团队针对 Kubernetes设计的一个网络规划服务,简单来说,它的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。而且它还能在这些IP地址之间建立一个覆盖网络(overlay Network),通过这个覆盖网络,将数据包原封不动地传递到目标容器内
- ETCD在这里的作用:为Flannel提供说明 存储管理 Flannel可分配的IP地址段资源
- 监控ETCD中每个Pod的实际地址,并在内存中建立维护Pod节点路由表
2.4:网络通讯方式总结
- 同一个Pod内部通讯 同一个Pod共享同一个网络命名空间,共享同一个 Linux协议栈
-
Pod1与Pod2不在同一台主机,Pod的地址是与 docker0在同一个网段的,但doke0网段与宿主机网卡是两个完全不同的IP网段,并且不同Node之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。将Pod的IP和所在Node的IP关联起来,通过这个关联让Pod可以互相访问
-
Pod1与Pod2在同一台机器,由 Docker0网桥直接转发请求至Pod2,不需要经过 Flanne1
-
目前基于性能考虑,全部为 iptables(现在版本都是通过LVS)维护和转发
-
Pod向外网发送请求,查找路由表,转发数据包到宿主机的网卡,宿主网卡完成路由选择后, iptables执行 Masquerade,把源IP更改为宿主网卡的IP,然后向外网服务器发送请求
-
外网访问Pod通过Service
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