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Kubernetes (K8S)

1 Kubernetes-组件介绍

一、K8S发展经历

1）云计算分类

IAAS        Infrastructure as a Service
PAAS        platform as a service
SAAS        Software as a Service

2）发展

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Docker Swarm：适合中小型企业
        $ docker swarm init         #设置节点
        $ docker swarm join         #加入节点


Apache Mesos：Twitter  Marathon
                2019.0502.19点：Mesos 全面转向 Kubernetes

Kubernetes：CNCF（云计算基金会）
            前身：Borg（google内部大规模的集群管理系统）

Borg架构：

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3）Kubernetes 优势

- 轻量级
        代码生成器
- 开源

- 弹性伸缩

- 负载均衡

限制要求：

每个节点的 Pod 数量不超过 110
节点数不超过 5000
Pod 总数不超过 150000
容器总数不超过 300000

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二、组件说明

k8s架构

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1、组件

1）ETCD

数据存储核心

Raft：

共识算法、最终一致算法（ETCD的底层算法支持）（Paxos 算法的简化版）
        Leader（领导者）、Follow（跟随着）、Candidate（竞争者）
        每一个 Raft 集群中都包含多个服务器，在任意时刻，每一台服务器只可能处于 Leader、Follower 以及 Candidate 三种状态；在处于正常的状态时，集群中只会存在一个 Leader，其余的服务器都是 Follower

原理图：ETCD节点之间关系

ETCD节点之间关系

ETCD高可用集群：

建议 3、5、7、9个高可用节点
        3个高可用节点只能有一次损坏
        ETCD-CLUSTER：搭建高可用集群的方式

ETCD版本：（V2、v3）

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ETCD 框架：

基于http协议的 C/S 架构，实现数据的上传、下载
透过 Raft 算法，将数据写入：
                    WAL（预写入日志）：
                                entry（版本确认）
                                snapshot（快照）
                    store（真实的底层存储）

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2）api server

应用程序编程接口

Kubernetes 系统的入口，封装了核心对象（功能）的增删改查操作

RESTful API 接口提供给内、外组件调用（同一接口列表，实现不同功能的调用）
维护REST对象，持久化到 ETCD 中存储

3）scheduler

调度（调度员）

新建立的 Pod 进行节点 (node) 选择(即分配机器)，负责集群的资源调度。组件抽离，可以方便替换成其他调度器

4）replication controler

（controller manager）

控制管理器（管家）

负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等;

5）Kubelet

监听组件（监听 api 中是否有自己 node 的容器可创建）

在各个 node 节点中，负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（CSI）和网络（CNI）的管理；

6）Container runtime

负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI）；

7）Kube-proxy

负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡

监听 api （是否有 ipvs ， netfilter 修改，从而进行管理），其中有netlinks接口

2、插件

官方组件中，必须预留好接口，从而插件与之对应

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3、附件

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详细解释：点击查看图片详细

Kubernetes

三、Pod

1、概念

kubernetes 集群由内部部署的最基本单位：Pod（豆荚）

Pod 是一种逻辑概念，不是实体
    kubelet > Docker > pod
        pod 就是一组容器的逻辑概念

    RH podman
        创建 pod

Pod 中有一个 pause 容器：

与其他容器共享：网络、存储卷、PID、IPC（**注意 Pod 中不能出现网络冲突的服务**）
位于其他所有容器运行前启动
负责初始化网络栈、挂载可能存在的存储卷、僵尸进程的处理（回收僵尸进程的资源）
启动后就睡眠，减轻不必要的资源消耗（也不易挂）

注意：只有pause 容器和剩下的一个容器，也能叫做 Pod

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2、实验：pod 模拟创建

1、导入

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2、解压、导入镜像

[root@localhost ~]# tar -xf pod.tar.gz 
[root@localhost ~]# ls
pod.tar.gz  pod实验 
[root@localhost ~]# cd pod实验/

[root@localhost pod实验]# docker load -i ghost.tar 

[root@localhost pod实验]# docker load -i nginx.tar 

[root@localhost pod实验]# docker load -i pause.tar

3、pod 模拟创建

$ cat <<EOF>> nginx.conf
error_log stderr;
events { worker_connections 1024;}
http {
    access_log /dev/stdout combined;
    server {
        listen 80 default_server;
        server_name example.com www.example.com;
        location / {
            proxy_pass http://127.0.0.1:2368;
        }
    }
}
EOF

#创建 pause 容器
$ docker run --name pause -p 8080:80 -d k8s.gcr.io/pause:3.1

#创建 nginx 容器（与 pause 容器共享：网络、存储卷、PID、IPC）
$ docker run --name nginx -v `pwd`/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf  --net=container:pause --ipc=container:pause --pid=container:pause -d nginx


#创建 ghost 容器（与 pause 容器共享：网络、存储卷、PID、IPC）
$ docker run -d --name ghost --net=container:pause --ipc=container:pause --pid=container:pause ghost

4、测试

1）浏览器访问测试：

​ image-20230109195431302

2）新建一个容器（（与 pause 容器共享：网络、存储卷、PID、IPC）），进入查看进程

[root@localhost pod实验]# docker run -d --name 163 --net=container:pause --ipc=container:pause --pid=container:pause 163

[root@localhost pod实验]# docker exec -it 163 /bin/bash

[root@8280fdb89013 /]# ps -aux
USER        PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root          1  0.0  0.0   1012     4 ?        Ss   17:16   0:00 /pause
root          5  0.0  0.1   8848  3440 ?        Ss   17:16   0:00 nginx: master process nginx -g daemon off;
101          33  0.0  0.1   9296  1984 ?        S    17:16   0:00 nginx: worker process
1000         34  1.8  6.0 959904 112216 ?       Ssl  17:16   0:08 node current/index.js
root        122  1.4  0.7 115256 14876 ?        Ss   17:24   0:00 /usr/bin/python /usr/bin/supervisord
root        128  0.0  0.1  82540  3588 ?        S    17:24   0:00 /usr/sbin/sshd -D
root        129  0.7  0.0  11764  1844 ?        Ss   17:24   0:00 /bin/bash
root        143  0.0  0.0  35880  1476 ?        R+   17:24   0:00 ps -aux