Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统,其提供应用部署、维护、 扩展机制等功能,利用Kubernetes能方便地管理跨机器运行容器化的应用:

  • 使用Docker对应用程序包装(package)、实例化(instantiate)、运行(run)
  • 以集群的方式运行、管理跨机器的容器
  • 解决Docker跨机器容器之间的通讯问题
  • Kubernetes的自我修复机制使得容器集群总是运行在用户期望的状态(比如用户想让apache一直运行,用户不需要关心怎么去做,Kubernetes会自动去监控,然后去重启,新建,总之,让apache一直提供服务)

在Kubenetes中,所有的容器均在Pod中运行,一个Pod可以承载一个或者多个相关的容器,同一个Pod中的容器会部署在同一个物理机器上并且能够共享资源。

pod理解为一个物理主机上的一个逻辑子集,和物理服务器紧密绑定。

一个Pod也可以包含O个或者多个磁盘卷组(volumes),这些卷组将会以目录的形式提供给一个容器,或者被所有Pod中的容器共享,对于用户创建的每个Pod,系统会自动选择那个健康并且有足够容量的机器,然后创建类似容器的容器,当容器创建失败的时候,容器会被node agent自动的重启,这个node agent叫kubelet,但是,如果是Pod失败或者机器,它不会自动的转移并且启动,除非用户定义了 replication controller。

单个pod占有的存储卷应该是本地存储;所有pod容器共享的存储卷是分布式存储(基于网络共享)

pod失败(理解为物理服务器故障)默认不failover容器,需要定义复制(容器)控制器(replication controller)来进行故障迁移。

用户可以自己创建并管理Pod,Kubernetes将这些操作简化为两个操作:

  • 基于相同的Pod配置文件部署多个Pod复制品
  • 创建可替代的Pod

当一个Pod挂了或者机器挂了的时候,Kubernetes API中负责来重新启动,迁移等行为的部分叫做replication controller

它根据一个模板生成了一个Pod,然后系统就根据用户的需求创建了许多冗余,这些冗余的Pod组成了一个整个应用,或者服务,或者服务中的一层。

一旦一个Pod被创建,系统就会不停的监控Pod的健康情况以及Pod所在主机的健康情况。如果这个Pod因为软件原因挂掉了或者所在的机器挂掉了,replication controller会自动在一个健康的机器上创建一个一摸一样的Pod,来维持原来的Pod冗余状态不变,一个应用的多个Pod可以共享一个机器。

简单来说,只要应用无状态就可以采用replication controller在pod挂掉的时候在其他pod启动完全一致的pod。

可以给Kubernetes Api中的任何对象贴上一组 key:value的标签,这样就通过标签来选择一组相关的Kubernetes Api对象,去执行一些特定的操作。每个资源额外拥有一组(很多) keysvalues,然后外部的工具可以使用这些keys和vlues值进行对象的检索,这些Map叫做annotations(注释)。

key:value标签理解为逻辑组

Kubernetes支持一种特殊的网络模型,Kubernetes创建了一个地址空间,并且不动态的分配端口,它可以允许用户选择任何想使用的端口,为了实现这个功能,它为每个Pod分配IP地址。

在物理服务器上创建的每个pod都分配一个IP地址,这样就可以对pod提供对外服务。

Kubernetes提供了服务的抽象,并提供了固定的IP地址和DNS名称,而这些与一系列Pod进行动态关联,这些都通过之前提到的标签进行关联。

可以关联任何Pod,当一个Pod中的容器访问这个地址的时候,这个请求会被转发到本地代理(kube proxy),每台机器上均有一个本地代理,然后被转发到相应的后端容器。

Kubernetes通过一种轮训机制选择相应的后端容器,这些动态的Pod被替换的时候,Kube proxy时刻追踪着,所以,服务的 IP地址(dns名称),从来不变。

pod和代理可以理解成:

对于物理服务器上的每个pod,每个pod都有一个对外IP,访问pod的服务是通过访问pod所在的IP和端口实现,而这个IP+端口是由kubernetes的一个对外代理服务器提供服务(这个代理服务可以是HAProxy也可以是Nginx balance,或者是LVS)。

代理服务会反向代理到后端pod中的容器所运行的真实服务器。并且反向代理有健康检测功能,可以自动剔除故障服务节点。

代理服务对外提供的IP和DNS名称始终保持不变,所以外部不需要了解pod中后端的容器中运行的服务是否正常,有多少容器服务等等,完全被这个对外的代理服务所包装了。

所有Kubernetes中的资源,比如Pod,都通过一个叫URI的东西来区分,这个URI有一个UID,URI的重要组成部分是:对象的类型(比如pod),对象的名字,对象的命名空间,对于特殊的对象类型,在同一个命名空间内,所有的名字都是不同的,在对象只提供名称,不提供命名空间的情况下,这种情况是假定是默认的命名空间。UID是时间和空间上的唯一。

个人理解

以上注释部分是个人理解,不一定完全正确,并且随着对Kubernetes和Docker等技术的学习逐步进行完善和修正!

Kubernetes不是虚拟化也不是容器,而是将容器的计算资源进行抽象和标准化,以便能够大规模部署和管理。

Kubernetes对计算资源进行了更高层次的抽象,通过将容器进行细致的组合,将最终的应用服务交给用户。Kubernetes在模型建立之初就考虑了容器跨机连接的要求,支持多种网络解决方案,同时在Service层次构建集群范围的SDN网络。其目的是将服务发现和负载均衡放置到容器可达的范围,这种透明的方式便利了各个服务间的通信,并为微服务架构的实践提供了平台基础。而在Pod层次上,作为Kubernetes可操作的最小对象,其特征更是对微服务架构的原生支持。

参考

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