Kubernetes 学习笔记

笔记用于知识组织, 语言尽量精炼, 直达问题核心并提供关键操作关联资源. 不是教程

1. Kubernetes 基本概念

   1. 核心理念

      Kubernetes(k8s)是一个容器应用管理系统, 用于帮助用户自动化的完成大部分应用及其基础设施管理工作.

      Kubernetes一方面对底层基础设施资源, 包括主机, 网络, 存储进行抽象, 向应用层暴露一个资源池; 另一方面对应用层的可容器化应用进行自动化的管理, 包括但不限于编排, 调度, 部署, 自动伸缩, 滚动更新, 故障恢复等; 更进一步对微服务架构应用提供了部分基本的服务治理功能, 包括服务注册与发现, 配置管理, 反向代理及软负载均衡等.

      用户声明期望状态, 系统自动对实际状态进行收敛并最终符合期望状态 的核心理念.

   2. Kubernetes基本架构 及 系统组件

      kubernetes主机集群逻辑上分为master节点和node节点. master节点是集群全局管控节点. node节点是集群工作负载管理及实际负载运行节点. 二者分别运行着若干kubernetes组件进程用于实现对应节点角色的功能.在master节点上运行着:

      ​ etcd: 分布式一致性kv存储解决方案, 主要用于存储k8s资源对象定义.

      ​ kube-apiserver: 集群功能接口访问入口, 集群通信中枢.

      ​ kube-controller-manager: 控制器集合, 调整资源对象的实际状态以期符合用户提交的预期状态.

      ​ kube-scheduler: 决定新Pod运行于哪个node节点.

      在node上运行着:

      ​ kubelet: Pod声明周期管理, 向apiserver上报node, pod等状态

      ​ kube-proxy: 集群流量管理, 用于为应用提供方向代理, ipvs, iptables, userspace proxy

      另外集群中还可能运行一些其他Addon进程以提供额外功能:

      ​ core-dns: dns服务

      ​ dashboard: 为k8s功能访问提供web ui

   3. Kubernetes API

      Kubernetes对外暴露了一组声明式API, 用于用户访问系统功能. 该组API由kube-apiserver进程以restful接口的形式提供, 其核心就是一组资源对象, Kubernetes利用这组资源对象完成了对基础设施, 应用管理任务及其他功能的抽象. 使用Kubernetes的功能实际上就是完成对这些资源对象的增删查改.

      基本资源对象包括:

      ​ Node: 集群节点

      ​ Namespace: 多租户资源隔离机制

      ​ Pod: 应用, 容器组

      ​ Volume: 存储卷

      ​ Service: 服务, 一组应用副本访问入口

      常用控制器资源对象:

      ​ Deployment & ReplicaSet: 无状态应用管理

      ​ StatefulSet: 有状态应用管理

      ​ DaemonSet: 每Node后台服务管理

      ​ Job & CornJob: 批处理任务及定时任务管理

2. Kubernetes 部署及维护

   1. Kubernetes部署

      全部基于Linux环境部署与维护, 为了记录方便不考虑其他环境

   2. kubectl

   3. Kubernetes安全管理

      基于双向认证的https通信

      RBAC

      准入任务管理

   4. Kubernetes网络管理

      flannel

   5. Kubernetes存储管理

      Volume, PersistenceVolume, PersistenceVolumeClaim, StorageClass, rook项目

   6. 监控

      prometheus

   7. 日志

      efk

   8. 故障排查定位

      kube-debug

      各系统组件日志

3. 基于Kubernetes的应用管理

   1. Pod: 容器声明周期, 存活及就绪探针, 资源分配
   2. Service: ClusterIP, NodePort, LoadBalancer, Headless service
   3. Deployment & ReplicaSet
   4. StatefulSet
   5. DaemonSet
   6. Job & CronJob
   7. Ingress

4. 基于Kubernetes API的扩展开发

   1. CRD
   2. Admission Control

5. Kubernetes原理 及 源码分析

   1. 容器, docker, 容器运行时
   2. kubeadm
   3. ectd
   4. kube-apiserver
   5. kube-controller-manager
   6. kube-scheduler
   7. kubelet
   8. kube-proxy

6. 面向Kubernetes的应用设计

   1. spring-cloud-kubernetes
   2. istio

7. Kubernetes实践案例

   基于kubernetes的devops流水线

   gitops实践

   各大企业是如何利用k8s解决开发, 测试, 部署问题的