Kubernetes：入门指南

Kubernetes 是一种容器编排工具，通常与 Docker 配合使用。当我们需要扩展容器规模时，就会用到 Kubernetes。

既然有了 Docker，为什么还需要 Kubernetes？

Docker 虽然允许我们创建和管理容器，但它也存在一些局限性。Kubernetes 通过提供更高级的功能来应对这些局限性，从而大规模地编排和管理容器化应用程序。其中一些功能包括：

• 自动扩展： Kubernetes 可以根据流量或资源使用情况自动扩展或缩减应用程序。Docker 本身并不原生支持这种级别的动态扩展。
• 自愈：如果任何一个容器发生故障，Kubernetes 将重启该容器。Docker 本身并不提供对此功能的开箱即用支持。
• 自动部署和回滚：如果当前更新导致应用程序出现任何问题，Kubernetes 会自动回滚到之前的稳定版本。
• 持久存储管理：它提供了许多高级存储管理功能，其中一项功能是卷快照，它允许我们捕获卷在特定时间点的状态，使其可用于备份和数据恢复。
• 负载均衡：随着应用程序扩展到多个容器，Kubernetes 会自动平衡这些容器之间的流量，确保没有单个容器过载。

Kubernetes 的核心在于“集群游戏”。编排主要关乎如何管理集群，也就是容器如何在集群中运行以及运行在何处。

什么是集群？

集群是由多台机器（物理机或虚拟机）组成的，它们协同工作以运行容器化应用程序。集群由节点和控制面板构成。

节点分为两种类型：

• 主节点：主节点负责扩展、更新和分配工作负载到工作节点。它负责将传入的工作负载均匀地分配到可用的工作节点上。
• 工作节点：这是我们的应用程序容器运行所在的节点。

控制平面
由以下组件构成。

• API 服务器：API 服务器公开 Kubernetes API，是所有命令和查询的入口点。我们使用 kubectl（一个命令行工具）与 API 服务器通信。
• 控制器管理器：通过运行管理集群不同方面的控制器（例如，复制、节点状态），确保集群保持所需的状态。
• 调度器：根据资源可用性和其他约束条件，将新创建的 Pod 分配给工作节点。

• etcd：一个分布式键值存储系统，用于保存集群的状态和配置数据。
  有时，当我们想到高扩展性应用程序的服务器时，实际上是 Kubernetes 集群使系统具备可扩展性。该集群能够自动扩展或缩减应用程序，均匀分配工作负载，确保高可用性，通过替换故障容器实现自我修复，并管理无缝更新和回滚。

• Kubectl是一个命令行工具，用于与主节点通信并管理所有管理任务。

• Kube-proxy是一个网络代理，用于在每个节点上运行网络规则。它还可以配置为在节点上应用特定的网络规则集。

• 容器运行时负责运行容器。它管理容器的生命周期（创建容器、停止容器、拉取镜像等）。

每个节点内部包含多个 Pod，每个 Pod 内部又运行着多个容器。

什么是 Pod？
Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元，它是由一个或多个容器组成的逻辑组。
这些容器共享相同的网络命名空间、IP 地址和存储卷，从而使它们能够高效地相互通信。

这些 Pod 通过服务进行访问。
服务：它充当一个稳定的访问点（具有稳定的 IP 地址和端口），即使底层 Pod 是动态创建或销毁的，也能将流量路由到正确的 Pod。

与节点相关的一些关键组件包括：

• kubelet：kubelet 同时与容器运行时和节点交互。它是负责启动包含容器的 pod 的进程。
• 容器运行时：需要容器运行时才能运行在 pod 内部的 pod 上运行的应用程序容器。
• Kube-proxy：它是一个负责将请求从服务转发到 pod 的进程。

所有请求或管理任务都在控制平面中执行。Kubernetes
API 服务器是 Kubernetes 集群的中央管理实体，它充当整个集群的唯一通信点，并对外暴露 Kubernetes API。所有组件，例如 kubectl、其他控制平面组件，甚至节点本身，都与 API 服务器通信以管理和控制集群。

kube API 服务器接收来自 kubectl、CI/CD 工具和一些 SDK 的访问请求。

总而言之，Kubernetes 是一个容器编排平台，它能够扩展容器化应用程序的规模，确保容器的自愈能力，管理容器的部署和回滚，并提供持久存储管理，包括卷快照。它通过自动化容器管理的这些关键环节，帮助构建一个强大而可靠的系统。