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K8S学习001--K8S的诞生,架构与组件介绍

2020-03-31 18:36 1386 查看

文章目录

  • 二:K8S架构分析
  • 三:K8S分层架构
  • 前言

    • Kubernetes是什么意思?为什么又称作K8S?

    • Kubernetes的名字来自希腊语,意思是“舵手” 或 “领航员”*。*K8s是将8个字母“ubernete”替换为“8”的缩写。

    一:K8S诞生史

    • 通过发展史来了解K8S的诞生

    1.1:公有云类型说明:IAAS,PAAS,SAAS

    • 在云计算的概念中,我们可以把公有云分为三个层面,IAAS(基础设施即服务),PAAS(平台即服务),SAAS(软件即服务).
    • IAAS:基础设施即服务。 Infrastructure-as-a-Service(IAAS),国内做的最好的就是阿里云。
    • 还有其他的大的IAAS公司包括Amazon, Microsoft, VMWare, Rackspace和Red Hat。
    • 但是这些公司又都有自己的专长,比如Amazon和微软给你提供的不只是IAAS,他们还会将其计算能力出租给你来host你的网站。
  • PAAS:平台即服务。
      Platform-as-a-Service(PAAS),某些时候也叫做中间件, PAAS公司在网上提供各种开发和分发应用的解决方案,比如虚拟服务器和操作系统。
    • 一些大的PAAS提供者有Google App Engine,Microsoft Azure,Force.com,Heroku,Engine Yard等
    • 国内做的最好的就是新浪云
  • SAAS:软件即服务。
      Software-as-a-Service(SAAS),列举一些例子:如Google Apps、Dropbox、Salesforce、Cisco WebEx、Concur和GoToMeeting等
    • 做的比较好的是Microsoft Office 365

    1.2:资源管理器的诞生

    • 有了以上这些公有云之后,我们需要对其进行资源管理,那么此时就诞生了资源管理器:MESOS–Docker Swarm–Kubernetes

    • MESOS:Mesos是Apache旗下的开源分布式资源管理框架,它被称为是分布式系统的内核,后来在twitter得到广泛使用。

    • Twitter也是mesos的最大客户,但是大概在2019年5月份,Twitter 宣布不再使用MESOS,而改用 Kubernetes,至此,Mesos已经是慢慢的被淘汰了

  • Docker Swarm,是一个非常轻量的群集管理工具,只有几十MB大小

      Swarm 是 Docker官方提供的一款集群管理工具,其主要作用是把若干台 Docker 主机抽象为一个整体,并且通过一个入口统一管理这些 Docker 主机上的各种 Docker 资源。

    • 但是Swarm 和 Kubernetes 比较类似,因为更加轻,所以具有的功能也较 kubernetes 更少一些。

    • 大概在2019年7月份,阿里云宣布将Docker Swarm 从选择列表中剔除,这也意味着在不就得将来,Docker Swarm 也会像Mesos一样慢慢被淘汰掉

  • Kubernetes,作为压轴的选手,其成为主流已是必然

      Kubernetes是容器集群管理系统,是一个开源的平台,可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能
    • Kubernetes是Google 2014年创建管理的,是Google 10多年大规模容器管理技术Borg的开源版本
    • Kubernetes的名字来自希腊语,意思是“舵手” 或 “领航员”,所以他的图标是这样的

    1.3:K8S优势

    • 轻量级:消耗资源小,开源,弹性伸缩,负载均衡:IPVS

    • 可移植: 支持公有云,私有云,混合云,多重云(multi-cloud)

    • 可扩展: 模块化, 插件化, 可挂载, 可组合

    • 自动化: 自动部署,自动重启,自动复制,自动伸缩/扩展

    二:K8S架构分析

    2.1:K8S前身Borg系统架构介绍

    • K8S非常类似于Borg系统,理解Borg系统架构有助于我们理解K8S架构

    • BorgMaster是整个系统的首脑,所有外部请求都要由BorgMaster接收并分配给旗下的Borglet进行处理。并且BorgMaster实现了高可用,一般会有奇数个BorgMaster的节点副本。

    • Borglet则是处理所分配下来任务的最小的节点单元。

    • scheduler是一个调度器,BorgMaster是通过scheduler将任务发送给Paxos键值对数据库中。而Borglet中在Paxos中进行监听,一旦监听到派发的任务就会从数据库中接收进行处理。

    • 外部可以通过web网页、命令、一些配置文件对Borg系统进行访问。

    2.2:kubernetes的系统架构

    • K8s 集群属于主从分布式架构,主要由分布式存储(etcd)、服务节点(Worker Node)和控制节点(Master Node)和一些其他核心组件构成
    • 同刚介绍的Brog系统一样,有控制节点和工作节点。
    • 控制节点: Master Node:作为控制节点,对集群进行调度管理;Master Node由API Server、Scheduler、Cluster State Store和Controller-Manger Server所组成;
  • 工作节点:
      Worker Node:作为真正的工作节点,运行业务应用的容器;Worker Node包含kubelet、kube proxy和Container Runtime等;

    2.3:组件介绍

    • etcd:键值对数据库 储存K8S集群所有重要信息(持久化),保存了整个集群的状态

    • Master Node控制节点:

      apiserver:是master控制节点中最重要的,所有的请求、访问等通信的入口内容都需要交给api server,也提供了认证,授权,访问控制,API注册和发现等机制
    • Scheduler:负责介绍任务,选择合适的节点进行分配任务,即: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;
    • Crontroller Manager:维持副本期望数目,负责维护集群的状态,比如故障检测、自动扩展、滚动更新等;
  • Worker Node工作节点:

      Kubelet(节点上的pod管家):直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理,同时也负责Volume(CVI)和网络(CNI)的管理;负责Node节点上pod的创建、修改、监控、删除等全生命周期的管理
    • Kube-proxy:负责写入规则至 IPTABLES、IPVS 实现服务映射访问,负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡;
    • Container runtime:负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行(CRI);
  • 其他组件:

      CoreDNS:可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系解析
    • Dashboard:给 K8S 集群提供一个 B/S 结构访问体系,提供GUI;
    • Ingress Controller:为服务提供外网入口;官方只能实现四层代理,INGRESS 可以实现七层代理
    • Federation:提供跨可用区的集群;提供一个可以跨集群中心多K8S统一管理功能
    • PROMETHEUS:普罗米修斯,提供K8S集群的监控能力
    • ELK:提供 K8S 集群日志统一分析介入平台

    三:K8S分层架构

    3.1:分层介绍

    • 核心层:是Kubernetes最核心的层面,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;

    3.2:K8S和容器生态系统结构

    • 最开始已经介绍了第一层IAAS和第四层的资源管理器

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