Kubernetes学习基础架构

kubectl是一个Kubernetes提供的客户端工具，是用于操作kubernetes集群的命令行接口，通过利用kubectl的各种命令可以实现各种功能,是在使用kubernetes中非常常用的工具，该工具内部就是对Kubernetes API的调用。

kubecfg是一个命令行客户端，连接到master来管理kubenetes集群

注：在新版Kubernetes中，所有的操作命令都整合至kubectl，包括kubecfg、kubectl.sh、kubecfg.sh等

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基础组成架构：Master+Node

 1,Master　　

Master节点上面主要由四个模块组成：APIServer、scheduler、controller manager、etcd。

　　　　APIServer。APIServer负责对外提供RESTful的Kubernetes API服务，它是系统管理指令的统一入口，任何对资源进行增删改查的操作都要交给APIServer处理后再提交给etcd。kubectl是直接和APIServer交互的。

1. 提供了资源对象的唯一操作入口，其他所有组件都必须通过它提供的API来操作资源数据，只有API Server与存储通信，其他模块通过API Server访问集群状态。实现集群故障检测和恢复的自动化工作，负责执行各种控制器，主要有：

   1. 第一，是为了保证集群状态访问的安全。

   2. 第二，是为了隔离集群状态访问的方式和后端存储实现的方式：API Server是状态访问的方式，不会因为后端存储技术etcd的改变而改变。

2. 作为kubernetes系统的入口，封装了核心对象的增删改查操作，以RESTFul接口方式提供给外部客户和内部组件调用。对相关的资源数据“全量查询”+“变化监听”，实时完成相关的业务功能

　　　　schedule。scheduler的职责很明确，就是负责调度pod到合适的Node上。如果把scheduler看成一个黑匣子，那么它的输入是pod和由多个Node组成的列表，输出是Pod和一个Node的绑定，即将这个pod部署到这个Node上。Kubernetes目前提供了调度算法，但是同样也保留了接口，用户可以根据自己的需求定义自己的调度算法。

1. Scheduler收集和分析当前Kubernetes集群中所有Minion/Node节点的资源(内存、CPU)负载情况，然后依此分发新建的Pod到Kubernetes集群中可用的节点。

2. 实时监测Kubernetes集群中未分发和已分发的所有运行的Pod。

3. Scheduler也监测Minion/Node节点信息，由于会频繁查找Minion/Node节点，Scheduler会缓存一份最新的信息在本地。

4. 最后，Scheduler在分发Pod到指定的Minion/Node节点后，会把Pod相关的信息Binding写回API Server。

　　　　controller manager。如果说APIServer做的是“前台”的工作的话，那controller manager就是负责“后台”的。每个资源一般都对应有一个控制器，而controller manager就是负责管理这些控制器的。比如我们通过APIServer创建一个pod，当这个pod创建成功后，APIServer的任务就算完成了。而后面保证Pod的状态始终和我们预期的一样的重任就由controller manager去保证了。

　　实现集群故障检测和恢复的自动化工作，负责执行各种控制器，主要有： 

• 1. endpoint-controller：定期关联service和pod(关联信息由endpoint对象维护)，保证service到pod的映射总是最新的。

  2. replication-controller：定期关联replicationController和pod，保证replicationController定义的复制数量与实际运行pod的数量总是一致的。

　　　　etcd。etcd是一个高可用的键值存储系统，Kubernetes使用它来存储各个资源的状态，从而实现了Restful的API。

Master工作流程：

 

1) Kubecfg将特定的请求，比如创建Pod，发送给Kubernetes Client。

2) Kubernetes Client将请求发送给API server。

3) API Server根据请求的类型，比如创建Pod时storage类型是pods，然后依此选择何种REST Storage API对请求作出处理。

4) REST Storage API对的请求作相应的处理。

5) 将处理的结果存入高可用键值存储系统Etcd中。

6) 在API Server响应Kubecfg的请求后，Scheduler会根据Kubernetes Client获取集群中运行Pod及Minion信息。

7) 依据从Kubernetes Client获取的信息，Scheduler将未分发的Pod分发到可用的Minion节点上。

 

2, Node

每个Node节点主要由三个模块组成：kubelet、kube-proxy、runtime。

　　　　runtime。runtime指的是容器运行环境，目前Kubernetes支持docker和rkt两种容器。

　　　　kube-proxy。该模块实现了Kubernetes中的服务发现和反向代理功能。反向代理方面：kube-proxy支持TCP和UDP连接转发，默认基于Round Robin算法将客户端流量转发到与service对应的一组后端pod。服务发现方面，kube-proxy使用etcd的watch机制，监控集群中service和endpoint对象数据的动态变化，并且维护一个service到endpoint的映射关系，从而保证了后端pod的IP变化不会对访问者造成影响。另外kube-proxy还支持session affinity。

　　　　kubelet。Kubelet是Master在每个Node节点上面的agent，是Node节点上面最重要的模块，它负责维护和管理该Node上面的所有容器，但是如果容器不是通过Kubernetes创建的，它并不会管理。本质上，它负责使Pod得运行状态与期望的状态一致。

1. 1. 负责Node节点上pod的创建、修改、监控、删除等全生命周期的管理
   2. 定时上报本Node的状态信息给API Server。
   3. kubelet是Master API Server和Minion之间的桥梁，接收Master API Server分配给它的commands和work，与持久性键值存储etcd、file、server和http进行交互，读取配置信息。
   4. 具体的工作如下：
   • 设置容器的环境变量、给容器绑定Volume、给容器绑定Port、根据指定的Pod运行一个单一容器、给指定的Pod创建network 容器。
   • 同步Pod的状态、同步Pod的状态、从cAdvisor获取Container info、 pod info、 root info、 machine info。
   • 在容器中运行命令、杀死容器、删除Pod的所有容器。