Kubernetes在企业中应用场景

  1. 自动化运维平台
    • 中小型企业，使用k8s构建一套自动化运维平台（降本增效）
    • 大型互联网公司更要使用
  2. 充分利用服务器资源
  3. 服务无缝迁移

服务部署模式变迁以及服务部署模式变化的问题思考

  1. 服务部署模式是如何变迁的？
    • 物理机部署（就是直接把服务部署在物理机上面）
    • 虚拟化方式（就是把服务部署在虚拟机中，虚拟机分割物理资源—-充分利用服务器资源）
    • 容器化方式进行部署
  2. 服务部署模式变化，带来哪些问题？
    • 前提条件：SOA架构，微服务架构模式下，服务拆分越来越多，部署维护的服务越来越多，如此多的服务如何去管理？
      • 虚拟机服务部署方式（openstack）
      • 容器化部署模式（k8s —- 管理容器）
    • 面临问题：SOA架构，微服务架构模式下，服务拆分越来越多，部署维护的服务越来越多，面临什么样的问题？
      • 如何对服务进行横向扩展
      • 容器宕机怎么办？数据怎么恢复
      • 重新发布新的版本如何更新，更新后不影响业务
      • 如何监控容器
      • 容器如何调度创建
      • 数据安全性如何保证
    • 解决方案：使用k8s管理容器，以上的问题，k8s都可以完美解决

云架构 & 云原生

  1. 云和k8s是什么关系？
    • 云就是使用容器构建的一套服务集群网络，云由很多的大量容器构造
    • k8s就是用来管理云中的容器
  2. 云架构
    • iaas：基础设施即服务
      • 用户：租用（购买|分配权限）云主机，用户就不需要考虑网络，DNS，存储，硬件环境方面的问题。
      • 运营商：提供网络，存储，DNS，这样的服务就叫做基础设施服务
    • paas：平台即服务
      • 提供MYSQL\ES\MQ\……
    • saas：软件即服务
      • 比如钉钉，财务管理软件
    • serverless：无服务（不需要服务器）
      • 站在用户的角度考虑问题，用户只需要使用云服务器即可，在云服务器所有的基础环境，软件环境都不需要用户自己安装
      • 未来服务开发都是serverless，企业都构建了自己的私有云环境，或者是使用公有云环境
  3. 云原生
    • 就是为了让应用程序（项目，服务软件）都运行在云上的解决方案，这样的方案就叫做云原生
    • 特点：
      1. 容器化：所有的服务都必须部署在容器中
      2. 微服务：web服务架构是微服务架构
      3. CI/CD：可持续交付和可持续部署
      4. DevOps：开发和运维密不可分

kubernetes架构原理

  1. kubernetes是google公司使用go语言开发，前身是borg系统
  2. kubernetes架构
    • master 节点
      • api server：k8s网关，所有的指令请求都必须经过api server
      • scheduler：调度器，使用调度算法，把请求的资源调度到某一个node节点
      • controller：控制器，维护k8s资源对象
      • etcd：存储资源对象
    • node 节点
      • docker：运行容器的基础环境，容器引擎
      • kubelet：在每一个node节点都存在一份，在node节点上的资源操作指令由kubelet来执行，负责本地pod的维护
      • kube-proxy：代理服务，负载均衡。在多个pod之间来做负载均衡。
      • fluentd：日志收集服务
      • pod：是k8s管理的基本单元（最小单元），pod内部是容器。k8s不直接管理容器，而是管理pod。pod内部可以有一个容器，或者是多个容器。
    • 关系：一个master对应一群node节点

kubernetes核心组件原理

pod核心原理

  1. pod是什么？
    pod也是一个容器（这个容器装的是docker创建的容器，pod是一个用来封装容器的容器），pod是一个虚拟化分组（pod有自己的IP地址，主机名），相当于一台独立沙箱环境。pod相当于独立主机，可以封装一个或者多个容器。
  2. pod用来干什么？
    通常情况下，在服务部署时候，使用pod来管理一组相关的服务。（一个pod中要么部署一个服务，要么部署一组有关系的服务）
    一组相关的服务：在链式调用的调用链路上的服务，叫做一组相关的服务。
  3. web服务集群如何实现？

    只需要复制多份pod的副本即可，这也是k8s管理的先进之处，k8s如果进行扩容或者缩容，只需控制pod的数量即可。
  4. pod底层网络，数据存储是如何进行的？
    1. pod内部容器创建之前，必须先创建pause容器
    2. 服务容器之间访问使用localhost访问，相当于访问本地服务一样，性能非常高。

ReplicaSet副本控制器

副本控制器有2种：ReplicaSet和ReplicationController

  1. 副本控制器作用：
    控制pod副本（服务集群）的数量，永远与预期设定的数量保持一致。例如：当副本设置为3的时候，副本控制器将会永远保证副本数量为3，当有pod服务宕机的时候，副本控制器会立即重新创建一个新的pod，永远保证副本数量为3。
  2. ReplicaSet和ReplicationController有什么区别？
    • ReplicaSet可以单选和复合选择
    • ReplicationController只能单选
      副本控制器通过标签选择器维护它关联的pod副本

      在新版的k8s中，建议使用ReplicaSet作为副本控制器，ReplicationController不再使用了。

Deployment部署对象

  • 服务部署结构模型
  • 滚动更新

ReplicaSet副本控制器控制pod副本的数量。但是：项目的需求在不断迭代，不断的更新，项目版本将会不停的发版，版本的变化，如何做到服务更新？

ReplicaSet不支持滚动更新，Deployment对象支持滚动更新。通常和ReplicaSet一起使用。

StatefulSet有状态服务部署对象

为了解决有状态服务使用容器化部署的问题

  • 部署模型
  • 有状态服务
  1. 思考：MYSQL使用容器化部署，存在什么样的问题？
    • 容器是有生命周期的，一旦宕机，数据丢失
    • pod部署，pod有生命周期，数据丢失
  2. 总结：
    k8s来说，不能使用deployment部署有状态服务。通常情况下，deployment被用来部署无状态服务。那么对于有状态服务的部署，使用StatefulSet进行有状态服务的部署。
  3. 状态服务的解释：
    • 有状态服务：
      • 有实时的数据需要存储
      • 有状态服务集群中，把某一个服务抽离出去，一段时间后再加入集群网络，集群网络将无法使用
    • 无状态服务：
      • 没有实时的数据需要存储
      • 无状态服务集群中，把某一个服务抽离出去，一段时间后再加入集群网络，对集群服务没有任何影响
  4. StatefulSet部署模型：

    StatefulSet保证pod重新建立后，hostname不会发生变化，pod就可以通过hostname来关联数据。

kubernetes服务的注册与发现

pod核心结构

  1. pod相当于一个容器，pod有独立ip地址，也有自己的hostname，利用namespace进行资源隔离，独立沙箱环境
  2. pod内部封装的是容器，可以封装一个，或者多个容器（通常是一组相关的容器）
  3. pod内部容器之间采用localhost访问。
  4. pod如何对外提供服务访问：
    • pod是虚拟的资源对象（进程），没有对应实体（物理机，物理网卡）与之对应，无法直接对外提供服务访问。
    • pod如果要对外提供服务，必须绑定物理机端口（在物理机上开启端口，让这个端口和pod的端口进行映射），这样可以通过物理机进行数据包的转发。

Service实现负载均衡

  1. 什么是service资源对象？
    • pod IP：pod的ip地址
    • node IP：物理机的ip地址
    • cluster IP：虚拟ip，是由k8s抽象出来的service对象，这个service对象就是一个vip（虚拟ip）的资源对象
  2. service vip转发原理
    1. service和pod都是一个进程，service也不能对外提供服务
    2. sercie和pod之间可以直接进行通信，它们的通信属于局域网通信
    3. 把请求交给service后，service使用（iptables,ipvs）做数据包的分发
    4. service和一组pod副本通过标签选择器进行关联
    5. 通过kube-proxy监听pod，一旦pod宕机或者更新，kube-proxy会通知service更新pod的映射关系