最近公司在开发云原生相关的产品，项目里面对kubernetes使用甚多，从集群部署到基于API的自主开发，也算是重新把kubernetest撸了一遍，所以想着接着这个机会写一写k8s的专栏，希望和同行们互相交流，话不多少，直接上货。本篇作为Kubernetes专栏的开篇同时也是基础概念篇，主要是针对k8s的一些基本知识，对于一些刚接入k8s的同学可以了解一下。
Kubernetes是什么
Kubernetes是谷歌十几年来大规模容器技术应用的重要成果，是谷歌严格保密十几年的秘密武器——Borg的一个开源版本。它是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是容器云的优秀平台选型方案，已成为新一代的基于容器技术的PaaS平台的重要底层框架，也是云原生技术生态圈的核心，它的功能可以从三个方面来概述
基于容器技术实现的自动化平台
所有的应用APP在kubernetes集群里都以容器的形式存在，整个集群就像一个大总管，管理着所有的容器应用。kubernetes实现了一个容器编排引擎，提供了应用部署、规划、更新和维护的一套机制，实现了应用部署和运维的全自动化一个开放的开发平台
与J2EE不同，它不局限于任何一种语言，没有限定任何编程接口，所以不论是用Java、Go、C++还是用Python编写的服务，都可以被映射为Kubernetes的Service（服务），并通过标准的TCP通信协议进行交互。同时kubernetes对我们现有的系统和框架没有任何的侵入性，所以系统可以很好的移植到kubernetes上一个完备的分布式系统支撑平台
Kubernetes具有完备的集群管理能力，包括多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和服务发现机制、内建的智能负载均衡器、强大的故障发现和自我修复能力、服务滚动升级和在线扩容能力、可扩展的资源自动调度机制，以及多粒度的资源配额管理能力，是一个全新的基于容器技术的分布式架构解决方案
Kubernetes系统架构
为什么要使用Kubernetes
IT行业从来都是由新技术来驱动的，新的技术带来了新的解决方案，解决了研发过程中的一些技术、流程等痛点问题，Kubernetes也不例外，那现在就看看我们使用kubernetes可以得到什么
减少开发和发布时间
Kubernetes极大地简化了开发、发布和部署过程。例如，它支持容器集成，或者简化了对来自不同提供者的存储资源访问的管理软件的可伸缩性和可用性
Kubernetes能够根据组织的突发需求，向上或向下扩展应用程序和底层基础设施资源，促进峰值的动态管理
微服务架构实践
Kubernetes本身就实现了一套微服务的架构体系，包括服务注册发现、服务负载均衡等，研发人员再也不用为选什么服务治理框架而头疼，Kubernetes已经给我们提供了基于service之间的相互调用机制多云环境中的灵活性
使实现新的混合和多云环境的承诺成为可能，保证在任何公共和私有环境中运行应用程序，而不会造成功能或性能损失云的可移植性
Kubernetes可以简化和加速应用程序从本地环境迁移到公共或私有云(由任何提供商提供)的过程
Kubernetes资源对象
Kubernetes定义了很多资源对象，比如Node、Service以及Pod等，资源对象和自身实现的一些核心组件完成整个集群的使命，而kubernetes对资源的管理就是对这些资源对象的具体的操作，所以了解资源对象是学习kubernetes的基础，按照用途大致可以将资源分为以下几类：
集群类
Master集群的控制节点，在每个k8s集群中都需要有至少一个或者一组Master节点，负责整个集群的管理和控制，Master节点上运行着一些关键进程，
Kubernetes API Server（kube-apiserver）：提供HTTP RESTfulAPI接口的主要服务，是Kubernetes里对所有资源进行增、删、改、查等操作的唯一入口，也是集群控制的入口进程
Kubernetes Controller Manager（kube-controller-manager）：Kubernetes里所有资源对象的自动化控制中心
Kubernetes Scheduler（kube-scheduler）：负责资源调度（Pod调度）的进程，相当于公交公司的调度室
NodeNode作为真正应用工作的地方，可以是一台物理机或者虚拟机，每个Node都会被Master分配一些工作负载（Docker容器），Node宕机后其上面的工作负载会被转移到其他的Node节点，Node上运行的进程包括：kubelet：负责Pod对应容器的创建、启停等任务，同时与Master密切协作，实现集群管理的基本功能。kube-proxy：实现Kubernetes Service的通信与负载均衡机制的服务应用类容器运行时（如Docker）：负责本机的容器创建和管理
应用类
Pod
k8s的最小部署单元，不是一个程序/进程，而是一个环境(包括容器、存储、网络ip:port、容器配置)。其中可以运行1个或多个container（docker或其他容器），在一个pod内部的container共享所有资源，包括共享pod的ip:port和磁盘Service
Service位于Pod上一个层面，由于pod的创建是临时的，比如重启或者新创建的都会分配新的podIp，这样外面程序的访问就会出现问题，所以k8s抽象出service的概念，由service来提供服务访问功能，同时每一个service都会对应一组pod（根据Label select来确定）Container
容器就是我们具体的业务服务运行的地方了，在k8s环境里，称为容器运行时，其部署在pod里面，每一个pod里可以有多个容器。这里特别说明一下Pause容器，在每个Pod中都运行着一个特殊的被称为Pause的容器，所有的业务容器都共享Pause容器的网络栈和Volume挂载卷Endpoint
Endpoint具体来说并不能算是一个资源对象，而是一种访问节点，外部需要访问我们的业务程序，最终对应的就是endpoint，具体到一个pod下的某一个container，即podIp+containerPort组成了一个EndpointNamespace
命名空间可以理解为一个集群里面的另外一个虚拟化集群，每个命名空间之间可以做到资源隔离，每个空间里有Node、service、pod等这些对象，都是独立的，大多数k8s集群都会有以下几个nacespace:
1、default：service和app默认被创建于此
2、kube-system：kubernetes系统组件使用
3、kube-public：公共资源使用。但实际上现在并不常用Label
资源标签，k8s系统里抽象出用来标识资源的一种对象，每个对象都可以贴上资源标签，格式是key:valueLabel Select
标签选择器，有了标签的设计，资源之间的对应关系就可以通过标签选择器来定义，比如service对应的是哪组pod，通过在service的Label select中定义pod的Label值，就可以将service和pod关联起来Deployment
同其中文含义一样：部署，这里可以理解为对集群部署的一种支持，比如定义好Pod的模板，总不能手动一个个去创建，这个时候可以定义Deployment对象，在里面可以定义我们需要创建的资源类型以及资源数量
- 存储类
存储类的资源对象主要包括Volume、Persistent Volume、PVC和StorageClass，这里看下基础的存储类资源对象-Volume（存储卷）
Volume
Volume是Pod中能够被多个容器访问的共享目录，被一个Pod里的多个容器挂在到具体的问题目录下。容器中的磁盘文件都是短暂的，当容器崩溃时，kubelet会重新启动容器，但最初的文件将会丢失，容器会以最干净的状态启动。另外，当一个pod运行多个容器时，各个容器可能需要共享一些文件，kubernetes volume可以解决这两个问题基于Pause容器的挂载
集群中的每一个Pod里都会有一个Pause容器，这个容器是系统默认创建的，同一个pod中的容器都共享pause容器的网络名称空间以及IPC和UTS，这样一来我们要想给pod里的容器提供存储卷，首先要把存储卷关联到pause容器，然后在容器里挂载pause里的存储卷即可；如下图所示：
安全类
我们知道Kubernetes集群中所有对资源对象的操作都是基于API-SERVER，为了确保集群的安全，API-SERVER都会对客户端进行完全认证，这个认证的基础依赖于ServiceAccount这个资源对象。
Service Account：ServiceAccount是一种账号，给运行在Pod里面的进程提供必要的身份证明。该账号是基于Namespace维度的，每创建一个Namespace，系统就会默认创建创建一个ServiceAccount，同时系统会为这个ServiceAccount生成一个Token，作为该Namespace下的Pod访问API-SERVER的身份标识
作为kubernetes的初学者，最重要的是要了解各种资源对象，在后续文章中作者会剖析各种资源对象在Kubernetes内部是如何工作的，想学习跟多kubernetes相关知识请关注作者个人技术公众号，不定时更新技术干货！
