K8s的基本概念将围绕以下七点展开：Docker的管理痛点什么是K8s？CloudArchitecture&CloudNativeK8sArchitecturePrinciplesK8sCoreComponentsK8sServiceRegistrationandDiscoveryKeyIssuesDockerManagementPainPoints如果要将Docker应用到庞大的业务实现中，存在编排、管理、调度困难的问题。因此，我们迫切需要一个管理系统来对Docker和容器进行更高级、更灵活的管理。Kubernetes应运而生！Kubernetes，源自希腊语的名词，意为“舵手”或“领航员”。谷歌在2014年开源了Kubernetes项目，该项目建立在谷歌数十年大规模运行生产工作负载的经验之上，并结合了社区的最佳想法和实践。K8s是Kubernetes的缩写，用8代替“ubernete”，下面我们就用这个缩写。什么是K8s？K8s是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化工作负载和服务，促进声明式配置和自动化。K8s拥有庞大且快速发展的生态系统。K8s的服务、支持和工具广泛可用。通过K8s，我们可以：快速部署应用，快速扩展应用，无缝对接新的应用功能，节省资源，优化硬件资源的使用。K8s具有以下特点：便携：支持公有云、私有云、混合云、多云多云。可扩展：模块化、插件式、可安装和可组合。自动化：自动部署、自动重启、自动复制、自动缩放/缩放。CloudArchitecture&CloudNative①cloud和K8s有什么关系？云是一组使用容器构建的服务集群网络。云是由许多容器组成的。K8s用于管理云端的容器。②常见的云架构类型几种常见的云架构类型如上图所示：On-Premises（本地部署）。IaaS（InfrastructureasaService）：用户：租用（购买|分配权限）云主机，用户无需考虑网络、DNS、硬件环境问题；运营商：提供网络、存储、DNS，这类服务称为基础设施服务。PaaS（平台即服务-中间件）：MySQL/ES/MQ/...SaaS（软件即服务-浏览器页面）：钉钉、财务管理。Serverless：没有服务，不需要服务器。从用户的角度考虑问题，用户只需要使用云服务器即可。在云服务器所在的基础环境中，软件环境不需要用户关心。如果觉得难以理解，推荐阅读这篇文章：如何通俗地解释IaaS、PaaS、SaaS的区别：https://www.zhihu.com/question/21641778/answer/62523535是的可以预见，未来的服务发展将是Serverless，企业纷纷搭建自己的私有云环境，或者使用公有云环境。③CloudNative是一种让应用程序（项目、服务软件）运行在云端的解决方案。这样的解决方案被称为云原生。云原生具有以下特点：容器化，所有服务都必须部署在容器微服务中，Web服务架构服务架构CI/CDDevOpsK8s架构原理①K8s架构k8s架构解释：一般来说，K8s架构是一个Master对应一组节点节点。下面一一介绍K8s架构图中的Master和Node。Master节点结构如下：apiserver是K8s的网关，所有命令请求都要经过apiserver。Scheduler调度器使用调度算法将请求的资源调度到某个Node节点。Controller控制器，维护K8s资源对象。etcd：存储资源对象。Node节点结构如下：Kubelet存在于每个Node节点中，Node节点上的资源操作指令由Kubelet执行。kube-proxy代理服务，处理服务间的负载均衡。Pod是K8s管理的基本单元（最小单元）。Pod内部是一个容器。K8s不直接管理容器，而是管理Pod。Docker是运行容器的基础环境，即容器引擎。Fluentd日志收集服务。介绍完K8s架构之后，我们介绍了很多专业术语。别着急，先有整体概念，再逐一分解。请耐心阅读以下内容，相信你会有不一样的收获。K8s核心组件①K8s组件K8s用于管理容器，但不直接操作容器。最小的运行单元是Pod（间接管理容器）：一个Master有一组Node节点与之对应。Master节点不存储容器，只负责调度、网络管理、控制器和资源对象存储。容器存储在Node节点上，容器存储在Pod内部）。Pod内可以有一个容器，也可以有多个容器。Kubelet负责维护本地Pod。Kube-proxy负责多个Pod之间的负载均衡和负载均衡。②什么是Pod？解释如下：Pod也是一个容器，它包含了Docker创建的容器。Pod用于封装容器的容器。Pod是一个虚拟化的组。Pod相当于一台独立的主机，可以封装一个或多个容器。Pod有自己的IP地址和主机名，相当于一个独立的沙盒环境。**③Pod是做什么用的？通常，当部署一个服务时，一个Pod用于管理一组相关的服务。Pod部署单个服务或一组相关服务。一组相关服务是指链式调用的调用环节上的服务。**④如何实现Web服务集群？**实现服务集群：只需要复制多个Pod的副本，这也是K8s管理的进阶点。如果K8s继续扩容，只需要控制Pod的数量即可。收缩的原理类似。**⑤Pod底层网络，数据存储是如何进行的？具体如下：在创建Pod的内部容器之前，必须先创建Pause容器。服务容器之间访问localhost相当于访问本地服务，性能非常高。⑥ReplicaSet副本控制器控制Pod副本“服务集群”的数量，它总是可以与设置的预期数量保持一致。当一个Pod服务宕机时，replicacontroller会立即重新创建一个新的Pod，始终保证设置的replicas数量。ReplicationController:LabelSelector-选择维护一组相关的服务（它自己的服务）ReplicationControllerReplicationController:Singleselect。ReplicaSet复制控制器：单选、复合选择。selector:app=webRelease=stable在新版本的K8s中，推荐使用ReplicaSet作为replicacontroller，不再使用ReplicationController。⑦Deployment部署对象Deployment部署对象如下：服务部署结构模型滚动更新ReplicaSet副本控制器控制Pod副本数。但项目的需求不断迭代更新，项目版本会不断发布。版本变了，如何更新服务？Deployment模型：ReplicaSet不支持滚动更新，Deployment对象支持滚动更新，通常与ReplicaSet配合使用。Deployment管理ReplicaSet，RS重建一个新的RS，创建一个新的Pod。⑧MySQL采用容器化部署，存在什么样的问题？问题如下：容器是有生命周期的。一旦宕机，数据就会丢失。Pod部署，Pod有生命周期，数据会丢失。Deployment和StatefulSet（有状态和无状态部署策略）对于K8s来说，Deployment不能用来部署有状态的服务。通常，Deployment用于部署无状态服务，所以对于有状态服务的部署，使用StatefulSet来部署有状态服务。什么是有状态服务？有实时数据需要存储。在有状态的服务集群中，如果集群网络不可用，将某个服务拉出来，过一段时间再加入到机器网络中。什么是无状态服务？不需要存储实时数据。在无状态服务集群中，如果某个服务在一段时间后被拉出并添加到机器网络中，不会对集群服务产生任何影响。⑨StatefulSet是为了解决一个有状态服务容器化部署的问题：部署模型有状态服务StatefulSet保证Pod重建后Hostname不会改变，Pod可以通过Hostname关联数据。K8s服务注册与发现①Pod的结构是怎样的？结构如下：Pod相当于一个容器。Pod有独立的IP地址和自己的主机名。它使用Namespace进行资源隔离和独立的沙箱环境。一个Pod封装了一个容器，容器可以封装一个或多个容器（通常是一组相关的容器）。②Pod网络如下：Pod有自己独立的IP地址。Pod内部容器之间的访问使用Localhost访问。Pod内部容器访问是Localhost，Pod之间的通信是远程访问（集群内服务可见）。**③Pod如何对外提供服务访问？Pod是一个虚拟的资源对象（进程），没有对应的实体（物理机、物理网卡）与之对应，因此无法直接对外提供服务访问。那么如何解决这个问题呢？如果一个Pod要对外提供服务，就必须绑定物理机端口。也就是在物理机上打开端口，把这个端口映射到Pod的端口，这样数据包就可以通过物理机转发了。一言以蔽之：先通过物理机IP+Port访问，再转发数据包。--[NodePort]④一组相关的Pod副本，如何实现访问负载均衡？我们先明确一个概念。Pod是一个有生命周期的进程。停机和版本更新将创建新的Pod。这时候IP地址会变，Hostname也会变。不适合用Nginx做负载均衡。所以我们需要依赖Service的能力。⑤Service是如何实现负载均衡的？简单来说，Service资源对象包括以下三部分：PodIP：Pod的IP地址。节点IP：物理机IP地址。ClusterIP：VirtualIP是K8s抽象出来的Service对象。此服务对象是VIP资源对象。⑥ServiceVIP原理深入探讨如下：Service和Pod都是一个进程，Service不能对外网提供服务。Service和Pod可以直接通信，他们的通信属于局域网通信。将请求交给Service后，Service使用iptable和ipvs分发数据包。⑦Service对象如何关联Pod？具体如下：不同的商家有不同的服务。服务和Pod通过标签选择器关联。selector:app=x选择一个订单的一组servicepod，并创建一个service；通过端点存储一组podips；Service通过标签选择器选择一组相关的副本，然后创建一个Service。⑧当Pod宕机，发布新版本时，Service如何发现Pod发生变化？每个Pod中都有Kube-Proxy，监听所有的Pod。如果发现Pod发生变化，会动态更新对应的IP映射关系（存储在etcd中）。重点问题①企业使用K8s的主要目的是什么？有以下三个方面：自动化运维平台，创业公司，中小企业，使用K8s搭建自动化运维平台，自动维护服务数量，保持服务与预期数据始终一致，使服务可以永远提供服务。这样做最直接的好处就是降低成本，提高效率。充分利用服务器资源。互联网公司有很多服务器资源“物理机”。为了充分利用服务器资源，使用K8s搭建私有云环境，项目运行在云端。这在大型互联网公司尤为重要。服务的无缝迁移，项目开发过程中产品需求和产品更新的不断迭代。这意味着项目不断发布新版本，K8s可以实现项目从开发到生产的无缝迁移。②K8s服务的负载均衡是如何实现的？Pod中的容器可能会因各种原因而失败和消亡。Deployment等控制器会动态创建和销毁Pod，以确保应用程序的整体健壮性。换句话说，Pod是脆弱的，但应用程序是健壮的。每个Pod都有自己的IP地址。当Controller用新的Pod替换失败的Pod时，新的Pod会被分配一个新的IP地址。这就产生了一个问题：如果一组Pod对外提供服务（比如HTTP），它们的IP很可能会发生变化，那么客户端如何找到并访问这个服务呢？K8s给出的解决方案是Service。KubernetesService在逻辑上代表了一组Pod，通过Label选择哪些Pod。Service有自己的IP，这个IP是不变的。客户端只需要访问Service的IP，K8s负责建立和维护Service和Pod的映射关系。无论后端Pod如何变化，对客户端都不会有任何影响，因为Service没有变化。③一般部署无状态服务的方式是什么？Deployment为Pod和ReplicaSet提供了声明式的定义方式，通常用于部署无状态服务。Deployment的主要作用：定义Deployment创建Pod和ReplicaSet滚动升级回滚应用扩容和cable容量暂停和继续。Deployment不仅可以滚动更新，还可以回滚。如果升级到V2后发现服务不可用，可以快速回滚到V1。
