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什么是Kubernetes？

Kubernetes（k8s）是自動化容器操作的開源平臺，這些操作包括部署，調度和節(jié)點集群間擴展。如果你曾經用過Docker容器技術部署容器，那么可以將Docker看成Kubernetes內部使用的低級別組件。Kubernetes不僅僅支持Docker，還支持Rocket，這是另一種容器技術。

使用Kubernetes可以：

• 自動化容器的部署和復制
• 隨時擴展或收縮容器規(guī)模
• 將容器組織成組，并且提供容器間的負載均衡
• 很容易地升級應用程序容器的新版本
• 提供容器彈性，如果容器失效就替換它，等等...

實際上，使用Kubernetes只需一個部署文件，使用一條命令就可以部署多層容器（前端，后臺等）的完整集群：

$ kubectl create -f single-config-file.yaml

kubectl是和Kubernetes API交互的命令行程序?，F(xiàn)在介紹一些核心概念。

集群

集群是一組節(jié)點，這些節(jié)點可以是物理服務器或者虛擬機，之上安裝了Kubernetes平臺。下圖展示這樣的集群。注意該圖為了強調核心概念有所簡化。這里可以看到一個典型的Kubernetes架構圖。

 

上圖可以看到如下組件，使用特別的圖標表示Service和Label：

• Pod
• Container（容器）
• Label（標簽）
• Replication Controller（復制控制器）
• Service（服務）
• Node（節(jié)點）
• Kubernetes Master（Kubernetes主節(jié)點）

Pod

Pod（上圖綠色方框）安排在節(jié)點上，包含一組容器和卷。同一個Pod里的容器共享同一個網絡命名空間，可以使用localhost互相通信。Pod是短暫的，不是持續(xù)性實體。你可能會有這些問題：

• 如果Pod是短暫的，那么我怎么才能持久化容器數(shù)據(jù)使其能夠跨重啟而存在呢？ 是的，Kubernetes支持卷的概念，因此可以使用持久化的卷類型。
• 是否手動創(chuàng)建Pod，如果想要創(chuàng)建同一個容器的多份拷貝，需要一個個分別創(chuàng)建出來么？可以手動創(chuàng)建單個Pod，但是也可以使用Replication Controller使用Pod模板創(chuàng)建出多份拷貝，下文會詳細介紹。
• 如果Pod是短暫的，那么重啟時IP地址可能會改變，那么怎么才能從前端容器正確可靠地指向后臺容器呢？這時可以使用Service，下文會詳細介紹。

Lable

正如圖所示，一些Pod有Label。一個Label是attach到Pod的一對鍵/值對，用來傳遞用戶定義的屬性。比如，你可能創(chuàng)建了一個"tier"和“app”標簽，通過Label（tier=frontend, app=myapp）來標記前端Pod容器，使用Label（tier=backend, app=myapp）標記后臺Pod。然后可以使用Selectors選擇帶有特定Label的Pod，并且將Service或者Replication Controller應用到上面。

Replication Controller

是否手動創(chuàng)建Pod，如果想要創(chuàng)建同一個容器的多份拷貝，需要一個個分別創(chuàng)建出來么，能否將Pods劃到邏輯組里？

Replication Controller確保任意時間都有指定數(shù)量的Pod“副本”在運行。如果為某個Pod創(chuàng)建了Replication Controller并且指定3個副本，它會創(chuàng)建3個Pod，并且持續(xù)監(jiān)控它們。如果某個Pod不響應，那么Replication Controller會替換它，保持總數(shù)為3.如下面的動畫所示：

 

如果之前不響應的Pod恢復了，現(xiàn)在就有4個Pod了，那么Replication Controller會將其中一個終止保持總數(shù)為3。如果在運行中將副本總數(shù)改為5，Replication Controller會立刻啟動2個新Pod，保證總數(shù)為5。還可以按照這樣的方式縮小Pod，這個特性在執(zhí)行滾動升級時很有用。

當創(chuàng)建Replication Controller時，需要指定兩個東西：

1. Pod模板：用來創(chuàng)建Pod副本的模板
2. Label：Replication Controller需要監(jiān)控的Pod的標簽。

現(xiàn)在已經創(chuàng)建了Pod的一些副本，那么在這些副本上如何均衡負載呢？我們需要的是Service。

Service

如果Pods是短暫的，那么重啟時IP地址可能會改變，怎么才能從前端容器正確可靠地指向后臺容器呢？

Service是定義一系列Pod以及訪問這些Pod的策略的一層抽象。Service通過Label找到Pod組。因為Service是抽象的，所以在圖表里通?？床坏剿鼈兊拇嬖冢@也就讓這一概念更難以理解。

現(xiàn)在，假定有2個后臺Pod，并且定義后臺Service的名稱為‘backend-service’，lable選擇器為（tier=backend, app=myapp）。backend-service 的Service會完成如下兩件重要的事情：

• 會為Service創(chuàng)建一個本地集群的DNS入口，因此前端Pod只需要DNS查找主機名為 ‘backend-service’，就能夠解析出前端應用程序可用的IP地址。
• 現(xiàn)在前端已經得到了后臺服務的IP地址，但是它應該訪問2個后臺Pod的哪一個呢？Service在這2個后臺Pod之間提供透明的負載均衡，會將請求分發(fā)給其中的任意一個（如下面的動畫所示）。通過每個Node上運行的代理（kube-proxy）完成。這里有更多技術細節(jié)。

下述動畫展示了Service的功能。注意該圖作了很多簡化。如果不進入網絡配置，那么達到透明的負載均衡目標所涉及的底層網絡和路由相對先進。如果有興趣，這里有更深入的介紹。

 

有一個特別類型的Kubernetes Service，稱為'LoadBalancer'，作為外部負載均衡器使用，在一定數(shù)量的Pod之間均衡流量。比如，對于負載均衡Web流量很有用。

Node

節(jié)點（上圖橘色方框）是物理或者虛擬機器，作為Kubernetes worker，通常稱為Minion。每個節(jié)點都運行如下Kubernetes關鍵組件：

• Kubelet：是主節(jié)點代理。
• Kube-proxy：Service使用其將鏈接路由到Pod，如上文所述。
• Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技術來創(chuàng)建容器。

Kubernetes Master

集群擁有一個Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集群的獨特視角，并且擁有一系列組件，比如Kubernetes API Server。API Server提供可以用來和集群交互的REST端點。master節(jié)點包括用來創(chuàng)建和復制Pod的Replication Controller。