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k8s技术深入解析

k8s基础理解

k8s是什么

k8s是一种基于容器化技术的分布式聚类管理方案，它为Docker等容器技术提供了更高级别的操作和管理能力。与Docker类似，k8s提供了更广泛的集群管理功能，但其上层完全不受限于Docker，支持 Rocket、容器贵:::/path，还有其他容器化技术。实际上，k8s可以将Docker视为其内部组件，用于管理大规模的容器化环境。

为什么需要k8s

k8s的出现源于技术发展的需要。在Docker技术出现后，容器化应用逐渐普及，但管理和扩展仍存在诸多挑战。例如，如何在多个容器中隔离环境、如何实现集群管理、负载均衡、弹性扩展等。k8s目标解决这些问题，提供一个更统一、更强大的容器化运维平台。

k8s核心功能

k8s主要解决以下问题：

这些功能使得k8s成为企业级容器化平台的重要选择。

k8s核心概念解析

1. Master节点

• 角色：集群的管理控制中心（Cluster Control Plane）。
• 功能：
  • 提供集群资源的数据访问入口。
  • 运行核心组件：API Server、Controller Manager、Scheduler。
  • 与Node节点通信，关联集群资源。
• 重要组件：
  • Etcd：用于存储集群数据、配置文件及资源定义（可选，但通常被启用）。
  • API Server：提供HTTP REST接口，作为所有资源操作的唯一入口。
  • Controller Manager：负责自动化控制，协调不同组件的工作。
  • Scheduler：负责Pod的节点分配和资源调度。

2. Node节点

• 角色：运行Pod的工作节点。
• 功能：
  • 执行Pod管理（由kubelet负责）。
  • 负责Service的负载均衡（kube-proxy）。
  • 运行Docker引擎。
• 特点：
  • Node节点可以动态加入集群。
  • 定期向Master汇报资源使用情况和Pod状态。
  • 默认情况下，Node通过kubelet注册到Master。

3. Pod

• 定义：最小的可-run单元。
• 特点：
  • 含有多个容器，共享网络 namespaces和IP地址。
  • 可于静态方式或普通方式运行（静态Pod需手动创建）。
  • Automatic restart on failure，自动重启失败容器。

4. Replication Controller

• 功能：维护Pod的副本数量，确保数量稳定。
• 实现：自动拉新增建容器，停止多余容器。
• 应用场景：弹性扩展、滚动更新。

5. Service

• 功能：提供服务抽象。
• 特点：通过Label关联Pod，提供唯一入口。
• 通信机制：Service通过Cluster IP和端口配置。
• 访问方式：通过Node IP、Pod IP或Service IP。

6. Label

• 作用：实现多维度资源管理。
• 应用场景：
  • Replication Controller：维护Pod副本数量。
  • Service：关联Pod。
  • 可自定义标签：版本、环境、架构等。

k8s架构解析

k8s架构包含Master节点和Node节点。Master负责系统管理，包含API Server、Controller Manager、Scheduler等组件。Node节点运行kubelet、kube-proxy、Docker等服务，负责Pod管理和网络调度。

k8s组件详解

Master节点组件

Node节点组件

k8s实践指南

第一步：安装Docker

• 搭建Docker环境，确保Docker引擎正常运行。

第二步：安装k8s

• 安装kubelet（节点级组件）。
• 安装Master组件（API Server、Controller Manager、Scheduler）。

第三步：配置网络

• 配置容器网络，确保各节点间通信正常。

第四步：部署示例

• 使用yaml定义文件创建Pod、Service、RN、布署以实现实际应用。

k8s学习资源

• 推荐书籍：

  • 《Kubernetes权威指南》第2版PDF.
  • 该书籍对概念性内容讲解详尽，适合想深入理解k8s架构的读者。

• 推荐博客：

  • 云原生技术网
  • CSDN博客