Kubeadm管理k8s集群系列01-介绍K8S

00：文章简介

介绍k8s是什么？k8s集群的基础架构等基础知识。

01：介绍

kubernetes简称k8s，是Google使用Go语言基于内部使用了多年的Borg重写并开源的一个开源系统。
官方的介绍是： 
    kubernetes是用于自动部署、扩展和管理容器化应用的开源系统。它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现。kubernetes源自Google 15年生产环境的运维经验，同时凝聚了社区的最佳创意和实践。
官方还介绍了它的特点：
    规模：
        扩展性极强
    灵活：
        功能没有上限，永远满足你的需求
    时效：
        永不过时，开源系统，可以在任意平台中使用

自己的总结：
    kubernetes是Google基于内部Borg系统使用Go语言重写并开源的一款容器管理平台，它集成了Google 15年的生产环境运维经验，将运维经验落地形成了平台化的操作，使用Kubernetes相当于踩在了巨人的肩膀上。而且Kubernetes采用分布式的架构，扩展性极强；应用与底层基础架构分离，可以更灵活的管理业务；它是开源的操作系统，可以根据自己的使用习惯来进行二次开发。

带来的好处：
    缩短软件开发周期，提高资源利用率，使用互补的开源技术
缺点：
    每年4个重要版本，更新速度太快，且每个版本中的变动太大，每个版本都会引入新特性，很多版本不能兼容使用。

02：k8s基础架构

03：重要组件

Master
    整个k8s集群中的控制节点，负责集群中所有资源的调度和控制，不应用资源的运行，节点数量应该为奇数，不需要较高配置。

API Server
    它是k8s的入口，内部封装了核心对象的增删改查操作，提供了RESTFul风格的API接口的关键服务进程，k8s集群所有资源的“增删改查”操作唯一入口，是集群间节点通信的根基。所有结果将存储到etcd中。

Scheduler
    资源调度中心，根据特定的调度算法，将Pod调度到node节点上（创建生成pod请求，匹配最佳工作节点）。

Controller
    将运维经验代码化的产物，负责集群内部所有节点的资源对象的自动化管理控制中心，重点实现service Endpoint的动态更新。管理k8s集群中的各种控制节点，包括replication Controller 和 node Controller。
    根据资源的 期望状态 和 当前状态 进行比较，判断是否与期望状态一致，若不一致，则通知APIServer进行重启、迁移、删除等操作，最终保证集群的各种资源在预期状态下运行。
    资源对象：节点、容器应用、软件版本、容器副本（个数）等等

etcd
    分布式的协同数据存储服务实现方案，通过将数据分散存储，达到提高数据的可靠性或读写性能
    k8s内部资源对象的数据全部保存在etcd中，来实现持久化并维护对象的一致性。

Node
    k8s集群中的工作负载节点，接收到Master的任务后，分配Pod到Node节点中运行，需要较高配置。

Kubelet
    Node节点上的Agent客户端，负责与Master的API Server通信，同步工作状态、抓取主机资源信息。
    它有垃圾回收机制，包括容器垃圾回收和镜像垃圾回收。

Kube-proxy
    管理service并提供service通信和负载均衡的功能，提供算法将客户端流量负载均衡到service对应的一组后端pod
    使用etcd的watch机制，实现服务发现功能，维护一张service到endpoint的映射关系，从而保证后端pod的IP变化不会影响用户的访问
    将service资源转换成iptabels或ipvs规则，是k8s的核心网络组件。

Fluentd
    集群中的一种日志管理方案，不是k8s内部实现的功能

flannel
    它是针对k8s设计的一个覆盖网络工具，它的目的是为集群中的所有节点重新规划ip地址的使用规则，从而使得不同节点上的容器能够获得同属一个内网且不重复的ip地址，并让属于不同节点上的容器能够通过内网ip通信

Docker
    底层容器运行依赖，是运行k8s集群中各种资源对象的载体。

Harbor
    管理k8s集群中的所有docker镜像

04：内部资源对象

05：k8s与docker的关系

关系图

docker是容器管理平台

k8s是容器编排工具

k8s依赖于docker-shim 和 docker-containerd来创建容器

docker创建容器原理：

containerd -> docker-shim -> runc -> 容器

k8s创建容器原理：

kubelet -> CRI-containerd -> docker -> dockershim -> runc -> 容器

虽然Kubernetes在2020宣布废弃dockershim，但只是将CRI-Container d 和containerd结合成了CRI plugin container d，节省了两个插件中间的dockershim，实际上，在containerd 到container中间，还有dockershim负责与runc进行通信。

06：k8s与docker的关系中涉及名词

CNCF

CNCF，全称Cloud Native Computing Foundation（云原生计算基金会），口号是 "坚持和整合开源技术来编排容器作为微服务架构的一部分"，实际上与其口号差不多，就是给开源容器的插件来进行审核的一个机构，开源插件需要经过他们的测试和考察，“毕业”后才能成为kubernetes和docker编排中的合格产品。

CNI

CNI, 全称Container Network Interface
kubernetes 对于网络的解决方案，只是预留了网络接口，只要符合CNI标准的解决方案都可以使用

CSI

Container Storage Interface
kubernetes 对于存储的解决方案，只是预留了存储接口，只要符合CSI标准的解决方案都可以使用

CRI

Container Runtime Interface
kubernetes 对于容器的解决方案，只是预留了容器接口，只要符合CRI标准的解决方案都可以使用

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