Kubernetes 架构

Kubernetes Cluster 由 Master 和 Node 组成，节点上运行着若干 Kubernetes 服务。

Master 节点

Master 是 Kubernetes Cluster 的大脑，运行着如下 Daemon 服务：kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd 和 Pod 网络（例如 flannel）。

API Server（kube-apiserver）：API Server 提供 HTTP/HTTPS RESTful API，即
Kubernetes API。API Server 是 Kubernetes Cluster 的前端接口，各种客户端工具（CLI 或 UI）以及 Kubernetes 其他组件可以通过它管理 Cluster 的各种资源。
Scheduler（kube-scheduler）：Scheduler负责决定将Pod放在哪个Node上运行。Scheduler在调度时会充分考虑Cluster的拓扑结构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。
Controller Manager（kube-controller-manager）：Controller Manager 负责管理
Cluster 各种资源，保证资源处于预期的状态。Controller Manager 由多种 controller 组成，包括 replication controller、endpoints controller、namespace controller、serviceaccounts controller 等。不同的 controller 管理不同的资源。例如 replication controller 管理 Deployment、StatefulSet、DaemonSet的生命周期，namespace controller 管理 Namespace 资源。
etcd：etcd 负责保存 Kubernetes Cluster 的配置信息和各种资源的状态信息。当数据发生变化时，etcd会快速地通知 Kubernetes 相关组件。
Pod 网络：Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案。

Node 节点

Node 是 Pod 运行的地方，Kubernetes 支持 Docker、rkt 等容器 Runtime。 Node上运行的 Kubernetes 组件有 kubelet、kube-proxy 和 Pod 网络（例如 flannel）。

kubelet：kubelet 是 Node 的 agent，当 Scheduler 确定在某个 Node 上运行 Pod 后，会将 Pod 的具体配置信息（image、volume 等）发送给该节点的 kubelet，kubelet 根据这些信息创建和运行容器，并向 Master 报告运行状态。
kube-proxy：service 在逻辑上代表了后端的多个 Pod，外界通过 service 访问 Pod。service 接收到的请求是如何转发到 Pod 的呢？这就是 kube-proxy 要完成的工作。每个 Node 都会运行 kube-proxy 服务，它负责将访问 service 的 TCP/UPD 数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy 会实现负载均衡。
Pod 网络：Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案。

一张图理解k8s:
在这里插入图片描述

通过例子理解k8s架构：
执行命令：

kubectl run httpd-app --image=httpd --replicas=2

等待应用部署完成查看：

# kubectl get deployment
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
httpd-app   2/2     2            2           31h

# kubectl get pod -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
httpd-app-f9ccf4675-mxd8d   1/1     Running   0          31h   172.18.100.2   192.168.20.203   <none>           <none>
httpd-app-f9ccf4675-sdhcs   1/1     Running   0          31h   172.18.85.2    192.168.20.202   <none>           <none>

Kubernetes 部署了 deployment httpd-app，有两个副本 Pod，分别运行在master和host2上

整个部署过程为：

① kubectl 发送部署请求到 API Server。
② API Server 通知 Controller Manager 创建一个 deployment 资源。
③ Scheduler 执行调度任务，将两个副本 Pod 分发到 master 和 host2。
④ master 和 host1 上的 kubectl 在各自的节点上创建并运行 Pod。

补充：

① 应用的配置和当前状态信息保存在 etcd 中，执行 kubectl get pod 时 API Server 会从 etcd中读取这些数据
② flannel 会为每个 Pod 都分配 IP。因为没有创建 service，目前 kube-proxy 还没参与进来。

重要概念

Pod
Pod 是 Kubernetes 的最小工作单元。每个 Pod 包含一个或多个容器。Pod 中的容器会作为一个整体被 Master 调度到一个 Node 上运行。
Kubernetes 引入 Pod 主要基于下面两个目的：

可管理性：有些容器天生就是需要紧密联系，一起工作。Pod 提供了比容器更高层次的抽象，将它们封装到一个部署单元中。Kubernetes 以 Pod 为最小单位进行调度、扩展、共享资源、管理生命周期。
通信和资源共享：Pod 中的所有容器使用同一个网络 namespace，即相同的 IP 地址和 Port 空间。它们可以直接用 localhost 通信。同样的，这些容器可以共享存储，当 Kubernetes 挂载 volume 到 Pod，本质上是将 volume 挂载到 Pod 中的每一个容器。

Pods 有两种使用方式：

运行单一容器：one-container-per-Pod 是 Kubernetes 最常见的模型，这种情况下，只是将单个容器简单封装成 Pod。即便是只有一个容器，Kubernetes 管理的也是 Pod 而不是直接管理容器。
运行多个容器：放到一个pod的这些容器联系必须非常紧密，而且需要直接共享资源

Controller
Kubernetes 通常不会直接创建 Pod，而是通过 Controller 来管理 Pod 的。Controller 中定义了 Pod 的部署特性，比如有几个副本，在什么样的 Node 上运行等。为了满足不同的业务场景，Kubernetes 提供了多种 Controller，包括 Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、Job 等。

Deployment
Deployment 是最常用的 Controller，比如前面在线教程中就是通过创建 Deployment 来部署应用的。Deployment 可以管理 Pod 的多个副本，并确保 Pod 按照期望的状态运行。

ReplicaSet
ReplicaSet 实现了 Pod 的多副本管理。使用 Deployment 时会自动创建 ReplicaSet，也就是说 Deployment 是通过 ReplicaSet 来管理 Pod 的多个副本，我们通常不需要直接使用 ReplicaSet。

DaemonSet
DaemonSet 用于每个 Node 最多只运行一个 Pod 副本的场景。正如其名称所揭示的，DaemonSet 通常用于运行 daemon。

StatefuleSet
StatefuleSet 能够保证 Pod 的每个副本在整个生命周期中名称是不变的。而其他 Controller 不提供这个功能，当某个 Pod 发生故障需要删除并重新启动时，Pod 的名称会发生变化。同时 StatefuleSet 会保证副本按照固定的顺序启动、更新或者删除。

Job
Job 用于运行结束就删除的应用。而其他 Controller 中的 Pod 通常是长期持续运行。

Service
Deployment 可以部署多个副本，每个 Pod 都有自己的 IP，外界就是通过Service访问这些副本的
Kubernetes Service 定义了外界访问一组特定 Pod 的方式。Service 有自己的 IP 和端口，Service 为 Pod 提供了负载均衡。
Kubernetes 运行容器（Pod）与访问容器（Pod）这两项任务分别由 Controller 和 Service 执行。

Namespace
如果有多个用户或项目组使用同一个 Kubernetes Cluster，如何将他们创建的 Controller、Pod 等资源分开呢？答案就是 Namespace。
Namespace 可以将一个物理的 Cluster 逻辑上划分成多个虚拟 Cluster，每个 Cluster 就是一个 Namespace。不同 Namespace 里的资源是完全隔离的。
Kubernetes 默认创建了两个 Namespace。

# kubectl get namespace
NAME          STATUS   AGE
default       Active   2d19h
kube-system   Active   2d19h

default ：创建资源时如果不指定，将被放到这个 Namespace 中。
kube-system ：Kubernetes 自己创建的系统资源将放到这个 Namespace 中。