K8S功能详解

K8S

K8S全称是"Kubernetes"，是一个容器编排平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理，由谷歌(Google)开发。

K8S主要解决以下4点问题：

1.容器编排：Kubernetes(K8S)的核心功能之一，容器编排可以自动管理、协调容器化应用程序的部署、扩展和运行。
2.弹性收缩：根据应用程序的需求和负载，Kubernetes可以自动调整运行容器的数量，实现弹性伸缩。
3.自我修复：当容器或节点故障时，Kubernetes可以自动重启、替换这些组件，确保应用程序的高可用性。
4.资源管理：Kubernetes能够有效管理、分配和计算资源(比如：CPU、内存等)从而提高资源利用率。

K8S架构

Kubernetes采用主从(Master-Node)架构，主要由2大组件组成：Master节点和工作节点(Node)。

如下图所示：

第一大组件：是Master组件(大脑)。

Master类似集群的"大脑"，负责管理整个集群的状态和协调所有的工作负载。
主要会涉及到，包括：API服务器、控制器管理器、调度器…等组件。

1.API Server

API Server：是Kubernetes控制平面的前端，处理所有API请求。
K8S所有的控制请求，都通过API Server处理和转发。

API Server主要解决：

• 处理集群中所有的REST操作请求(例如：创建、更新、删除…等)
• 提供集群状态和资源的查询接口；
• 进行请求认证和授权。

2.Kube-Controller-manager

负责运行控制器进程，这些控制器，包括：节点控制器、复制控制器、端点控制器…等，确保集群状态与期望状态一致。

如下图所示：有多个控制器：

负责维护集群的状态，例如：确保指定数量的Pod在工作，处理节点故障以及进行滚动、更新…等。

3.Kube-Sechduler

负责将新创建的Pod分配到合适的Node上运行。
以及，监控未绑定到节点的Pod，并根据预定义的策略和约束，将其分配到合适的节点上。
总之，调度决策的核心，是找到满足Pod资源需求和其他约束条件的最优节点。

第二大组件：子节点(Node)

Kubernetes工作节点(Node)通过：Kubelet、Kube-proxy和容器运行时等组件，提供了强大的容器运行环境。

1、Kubelet

Kubelet是每个节点上的主要代理进程，负责：管理该节点上的Pod和容器。
Kubelet是节点上所有容器操作的核心，直接与容器运行时交互。

2、Kube-proxy

Kube-proxy是Kubernetes网络代理，负责：维护网络规则以便Pod间通信。
通过iptables管理节点上的网络规则，处理服务的负载均衡和网络转发。

3、容器运行时(Container Runtime)

容器运行时是负责：拉取镜像并在节点上运行容器的软件，比如：

• Docker
• containerd

主要管理容器的生命周期，比如：创建、启动、停止和删除容器。

Kubernetes(K8S)应用

Kubernetes在各类应用场景中发挥着重要作用，比如：
1、微服务架构：通过将应用程序拆分为多个小型、独立的服务，K8S可以结合Istio来解决微服务架构；
2、应用的容器化：将应用容器化后部署在K8S上，可以提升应用的可扩展性和管理效率；
3、持续集成和持续部署(CI/CD)：结合 CI/CD 工具，K8S可以实现自动化的应用构建、测试和部署等流程；
4、混合云和多云部署：Kubernetes提供了跨不同云提供商的一致性，使得混合云和多云环境的管理更加方便；

总之，K8S是一个强大、灵活且可扩展的容器编排平台，能够满足各种规模的应用部署和管理需求。