Kubernetes基础知识

https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/

Kubernetes（发音 [kubə'netis]）简称K8s，它是一个能够跨主机进行容器编排的平台。它使用共享网络把多个主机构建成一个集群，一个或多个主机运行为主节点（Master），余下的所有主机运行为工作节点（Worker Node）。其中Master作为控制中心负责管理整个集群系统，Node接收请求并以Pod（容器集）形式运行工作负载。每个集群里最少需要有一个工作节点。

Kubernetes的架构

Kubernetes的架构图如下：

a high-level diagram of the architecture（from https://x-team.com/blog/introduction-kubernetes-architecture/）

Master Node（主节点，控制平面）

主节点负责Kubernetes集群的管理。这是所有管理任务的入口点。主节点负责编排工作节点，实际服务在其中运行。Master需要运行以下四个组件（应用程序）：

API server

API server 是用于控制集群的所有REST命令的入口点。它处理REST请求，验证它们，并执行绑定的业务逻辑。从上面的架构图可以看到，它是整个集群数据的出入口。

controller-manager（控制器管理器）

控制器使用api server监视集群的共享状态，并对当前状态进行更正性更改以将其更改为所需状态。控制器管理器是主节点内不同类型控制器的守护进程。

scheduler

调度器，用来调度用户或者pod创建的对象的。调度程序拥有集群成员上可用资源的相关信息，以及配置的服务运行所需的资源，因此能够决定在何处部署特定服务。

etcd storage

etcd 是一个简单、分布式、一致的key-value存储。用户通过API server存储到etcd。

Worker node（工作节点，数据平面）

kubelet

kubelet 是API server的客户端，负责与主节点之间的通信。它还与etcd通信，获取有关服务的信息，并编写有关新创建的服务的详细信息。kubelet通过CRI(Container RunTime Interface)接口与本地的container runtime进行交互，来调用runtime来运行Pod。kubelet通过CNI(Container Network Interface)接口插件与Network Plugins进行交互，为每个Pod初始化网络、生成IP地址（Pod网络）。 另外，存储卷通过CSI(Container Storage Interface)接口与Storage Device 对外部存储系统进行交互。

network diagram by Lucas Käldström （from https://kubernetes.io/blog/2018/07/18/11-ways-not-to-get-hacked/）

kube-proxy

kube-proxy 充当单个工作节点上服务的网络代理和负载平衡器。它负责TCP和UDP包的网络路由。监听POD并更新service VIP上的endpoints。

kubectl

命令行工具，用于和API服务通信并发送命令给主节点。

Kubernetes解决了什么问题

在Kubernetes集群中，它解决了传统IT系统中服务扩容和升级的两大难题，它能解决的问题包含如以下这些方面：

Kubernetes网络架构基础知识点

Kubernetes网络的基本要求是（根据https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/networking/#the-kubernetes-network-model）

1）所有容器都可以在没有NAT的情况下与所有其他容器通信 2）所有节点都可以在没有NAT的情况下与所有容器通信（反之亦然） 3）容器和容器之间的IP被视为同一内网 其中，容器也可以理解成Pod，因为它们都共享同一网络。

Flannel overlay network（https://blog.laputa.io/kubernetes-flannel-networking-6a1cb1f8ec7c）

因此，我们可以理解成K8s网络主要包括三种： 1）物理节点之间的节点网络，对应物理机的物理网卡 2）Pod之间通信用的Pod网络 2）Service网络，存在于iptables和ipvs规则当中，实现Pod之间通信、Pod与外部客户端之间的通信时作为流量的管理、整型、地址转换的组件使用。