四、k8s 重要概念
? 在实践之前,必须先学习 Kubernetes 的几个重要概念,它们是组成 Kubernetes 集群的基石。
(一)Cluster
? Cluster 是计算、存储和网络资源的集合,Kubernetes 利用这些资源运行各种基于容器的应用。
(二)Master
? Master 是 Cluster 的大脑,它的主要职责是调度,即决定将应用放在哪里运行。Master 运行 Linux 操作系统,可以是物理机或者虚拟机。为了实现高可用,可以运行多个 Master。
(三)Node
? Node 的职责是运行容器应用。Node 由 Master 管理,Node 负责监控并汇报容器的状态,并根据 Master 的要求管理容器的生命周期。Node 运行在 Linux 操作系统,可以是物理机或者是虚拟机。
? 在前面交互式教程中我们创建的 Cluster 只有一个主机 host01
, 它既是 Master 也是 Node。
$ kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
minikube Ready master 57m v1.17.3
$ hostname
minikube
$
(四)Pod
? Pod 是 Kubernetes 的最小工作单元。每个 Pod 包含一个或多个容器。Pod 中的容器会作为一个整体被 Master 调度到一个 Node 上运行。
Kubernetes 引入 Pod 主要基于下面两个目的:
-
可管理性。
有些容器天生就是需要紧密联系,一起工作。Pod 提供了比容器更高层次的抽象,将它们封装到一个部署单元中。Kubernetes 以 Pod 为最小单位进行调度、扩展、共享资源、管理生命周期。
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通信和资源共享。
Pod 中的所有容器使用同一个网络 namespace,即相同的 IP 地址和 Port 空间。它们可以直接用 localhost 通信。同样的,这些容器可以共享存储,当 Kubernetes 挂载 volume 到 Pod,本质上是将 volume 挂载到 Pod 中的每一个容器。
Pods 有两种使用方式:
举个例子。
下面这个 Pod 包含两个容器:一个 File Puller,一个是 Web Server。

? File Puller 会定期从外部的 Content Manager 中拉取最新的文件,将其存放在共享的 volume 中。Web Server 从 volume 读取文件,响应 Consumer 的请求。
? 这两个容器是紧密协作的,它们一起为 Consumer 提供最新的数据;同时它们也通过 volume 共享数据。所以放到一个 Pod 是合适的。
? 再来看一个反例:是否需要将 Tomcat 和 MySQL 放到一个 Pod 中?
? Tomcat 从 MySQL 读取数据,它们之间需要协作,但还不至于需要放到一个 Pod 中一起部署,一起启动,一起停止。同时它们是之间通过 JDBC 交换数据,并不是直接共享存储,所以放到各自的 Pod 中更合适。
(五)Controller
? Kubernetes 通常不会直接创建 Pod,而是通过 Controller 来管理 Pod 的。Controller 中定义了 Pod 的部署特性,比如有几个副本,在什么样的 Node 上运行等。为了满足不同的业务场景,Kubernetes 提供了多种 Controller,包括 Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、Job 等,我们逐一讨论。
(六)Deployment
? Deployment 是最常用的 Controller,比如前面在线教程中就是通过创建 Deployment 来部署应用的。Deployment 可以管理 Pod 的多个副本,并确保 Pod 按照期望的状态运行。
(七)ReplicaSet
? ReplicaSet 实现了 Pod 的多副本管理。使用 Deployment 时会自动创建 ReplicaSet,也就是说 Deployment 是通过 ReplicaSet 来管理 Pod 的多个副本,我们通常不需要直接使用 ReplicaSet。
(八)DaemonSet
? DaemonSet 用于每个 Node 最多只运行一个 Pod 副本的场景。正如其名称所揭示的,DaemonSet 通常用于运行 daemon。
(九)StatefuleSet
? StatefuleSet 能够保证 Pod 的每个副本在整个生命周期中名称是不变的。而其他 Controller 不提供这个功能,当某个 Pod 发生故障需要删除并重新启动时,Pod 的名称会发生变化。同时 StatefuleSet 会保证副本按照固定的顺序启动、更新或者删除。
(十)job
? Job 用于运行结束就删除的应用。而其他 Controller 中的 Pod 通常是长期持续运行。
(十一)service
? Deployment 可以部署多个副本,每个 Pod 都有自己的 IP,外界如何访问这些副本呢?
? 通过 Pod 的 IP 吗?要知道 Pod 很可能会被频繁地销毁和重启,它们的 IP 会发生变化,用 IP 来访问不太现实。
? 答案是 Service。
Kubernetes Service 定义了外界访问一组特定 Pod 的方式。Service 有自己的 IP 和端口,Service 为 Pod 提供了负载均衡。
? Kubernetes 运行容器(Pod)与访问容器(Pod)这两项任务分别由 Controller 和 Service 执行。
(十二)Namespace
? 如果有多个用户或项目组使用同一个 Kubernetes Cluster,如何将他们创建的 Controller、Pod 等资源分开呢?
? 答案就是 Namespace。
Namespace 可以将一个物理的 Cluster 逻辑上划分成多个虚拟 Cluster,每个 Cluster 就是一个 Namespace。不同 Namespace 里的资源是完全隔离的。Kubernetes 默认创建了两个 Namespace。
? default
-- 创建资源时如果不指定,将被放到这个 Namespace 中。
? kube-system
-- Kubernetes 自己创建的系统资源将放到这个 Namespace 中。