学习kubernetes有一段时间了，好记性不如烂笔头，如果不把学习到的这些知识系统总结归纳，最后随着时间推移，又忘得干干净净。于是，2018年给自己定个小目标就是，每学习一门新技术就记录下来，给自己做个笔记，也可以分享给其他有共同爱好的人。

一、什么是kubernetes

网上介绍架构的文章很多，大多数也是从官网翻译过来。这里我把一些基础概念和架构列在这里，一看到就知道怎么回事了，不用再去一遍一遍的google。

Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统，在此由衷的感谢我心目中最崇拜的公司Google。为啥叫k8s，因为kubernetes的k和最后一个s之间有8个字母，所以简写k8s。

k8s是一种容器编排技术。一般大家接触的k8s基于docker容器，其实Kubernetes不仅仅支持Docker，还支持Rocket，这是另一种容器技术。

使用Kubernetes的好处是什么呢？

--自动化容器的部署和复制

--随时扩展或收缩容器规模

--将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡

--很容易地升级应用程序容器的新版本

--提供容器弹性，如果容器失效就替换它，等等.

二、k8s架构原理

Kubernetes中的大部分概念Node、Pod、Replication Controller、Service等都可以看作一种“资源对象”，几乎所有的资源对象都可以通过kubectl工具（API调用）执行增、删、改、查等操作并将其保存在etcd中持久化存储。从这个角度来看，kubernetes其实是一个高度自动化的资源控制系统，通过跟踪对比etcd库里保存的“资源期望状态”与当前环境中的“实际资源状态”的差异来实现自动控制和自动纠错的高级功能。

Pod

Pod是在K8s集群中运行部署应用或服务的最小单元，它是可以支持多容器的。Pod的设计理念是支持多个容器在一个Pod中共享网络地址和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。

Pod是K8s集群中所有业务类型的基础，可以看作运行在K8s集群中的小机器人，不同类型的业务就需要不同类型的小机器人去执行。

复制控制器（Replication Controller，RC）

RC是K8s集群中最早的保证Pod高可用的API对象。通过监控运行中的Pod来保证集群中运行指定数目的Pod副本。指定的数目可以是多个也可以是1个；少于指定数目，RC就会启动运行新的Pod副本；多于指定数目，RC就会杀死多余的Pod副本。即使在指定数目为1的情况下，通过RC运行Pod也比直接运行Pod更明智，因为RC也可以发挥它高可用的能力，保证永远有1个Pod在运行。RC是K8s较早期的技术概念，只适用于长期伺服型的业务类型，比如控制小机器人提供高可用的Web服务。

副本集（Replica Set，RS）

RS是新一代RC，提供同样的高可用能力，区别主要在于RS后来居上，能支持更多种类的匹配模式。副本集对象一般不单独使用，而是作为Deployment的理想状态参数使用。

部署(Deployment)

部署表示用户对K8s集群的一次更新操作。部署是一个比RS应用模式更广的API对象，可以是创建一个新的服务，更新一个新的服务，也可以是滚动升级一个服务。滚动升级一个服务，实际是创建一个新的RS，然后逐渐将新RS中副本数增加到理想状态，将旧RS中的副本数减小到0的复合操作；这样一个复合操作用一个RS是不太好描述的，所以用一个更通用的Deployment来描述。以K8s的发展方向，未来对所有长期伺服型的的业务的管理，都会通过Deployment来管理。

服务（Service）

RC、RS和Deployment只是保证了支撑服务的微服务Pod的数量，但是没有解决如何访问这些服务的问题。一个Pod只是一个运行服务的实例，随时可能在一个节点上停止，在另一个节点以一个新的IP启动一个新的Pod，因此不能以确定的IP和端口号提供服务。要稳定地提供服务需要服务发现和负载均衡能力。服务发现完成的工作，是针对客户端访问的服务，找到对应的的后端服务实例。在K8s集群中，客户端需要访问的服务就是Service对象。每个Service会对应一个集群内部有效的虚拟IP，集群内部通过虚拟IP访问一个服务。在K8s集群中微服务的负载均衡是由Kube-proxy实现的。Kube-proxy是K8s集群内部的负载均衡器。它是一个分布式代理服务器，在K8s的每个节点上都有一个；这一设计体现了它的伸缩性优势，需要访问服务的节点越多，提供负载均衡能力的Kube-proxy就越多，高可用节点也随之增多。

存储卷（Volume）

K8s集群中的存储卷跟Docker的存储卷有些类似，只不过Docker的存储卷作用范围为一个容器，而K8s的存储卷的生命周期和作用范围是一个Pod。每个Pod中声明的存储卷由Pod中的所有容器共享。K8s支持非常多的存储卷类型，特别的，支持多种公有云平台的存储，包括AWS，Google和Azure云；支持多种分布式存储包括GlusterFS和Ceph；也支持较容易使用的主机本地目录hostPath和NFS。K8s还支持使用Persistent Volume Claim即PVC这种逻辑存储，使用这种存储，使得存储的使用者可以忽略后台的实际存储技术（例如AWS，Google或GlusterFS和Ceph），而将有关存储实际技术的配置交给存储管理员通过Persistent Volume来配置。

上图是架构图，一个k8s集群中包括master和node两个部分。

Kubernetes Master

集群拥有一个Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集群的独特视角，并且拥有一系列组件，比如Kubernetes API Server。API Server提供可以用来和集群交互的REST端点。master节点包括用来创建和复制Pod的Replication Controller。

Node

节点（上图橘色方框）是物理或者虚拟机器，作为Kubernetes worker，通常称为Minion。每个节点都运行如下Kubernetes关键组件：

Kubelet：是主节点代理。

Kube-proxy：Service使用其将链接路由到Pod，如上文所述。

Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技术来创建容器。

kubelet

根据上图可知Kubelet是Kubernetes集群中每个Minion和Master API Server的连接点，Kubelet运行在每个Minion上，是Master API Server和Minion之间的桥梁，接收Master API Server分配给它的commands和work，与持久性键值存储etcd、file、server和http进行交互，读取配置信息。Kubelet的主要工作是管理Pod和容器的生命周期，其包括Docker Client、Root Directory、Pod Workers、Etcd Client、Cadvisor Client以及Health Checker组件，具体工作如下：

1) 通过Worker给Pod异步运行特定的Action。

2) 设置容器的环境变量。

3) 给容器绑定Volume。

4) 给容器绑定Port。

5) 根据指定的Pod运行一个单一容器。

6) 杀死容器。

7) 给指定的Pod创建network 容器。

8) 删除Pod的所有容器。

9) 同步Pod的状态。

10) 从Cadvisor获取container info、 pod info、root info、machine info。

11) 检测Pod的容器健康状态信息。

12) 在容器中运行命令。

三、k8s安装模块

其中master需要安装：

- docker

- etcd

- flannel

- kube-apiserver

- kube-scheduler

- kube-controller-manager

node需要安装：

- docker

- flannel

- kubelet

- kube-proxy

k8s安装方式有很多种，可以在单机或虚拟机centos、ubuntu上安装，Mac下可以单机minikube方式安装，也可以kubeadm用docker方式安装。

这里有个比较详细的kubeadm安装介绍，我就是用这个方式在我两台vm centos上安装的。

使用kubeadm安装Kubernetes 1.9

总结，虽然这些概念不去运行k8s，不去启动各种功能的容器，你还是不太理解他们。关键动手去做一些实例，参考一些简单的yaml文件，用k8s创建启动各类应用，才会更深刻的理解这些基本概念。

参考：

http://dockone.io/article/932

http://www.infoq.com/cn/articles/Kubernetes-system-architecture-introduction

https://feisky.gitbooks.io/kubernetes/architecture/

https://www.jianshu.com/p/5b0cd99e0332