Kubernetes：核心概念

• 2019 年 12 月 4 日
• 筆記

最初在Medium上發布。

https://medium.com/yld-engineering-blog/kubernetes-core-concepts-324ea7028c29

作者：Tom Gallacher， YLD工程師

不需要很難

掌握Kubernetes是非常困難的，因為有如此多的資訊漂浮在互聯網的海洋上，有時很難找到理解Kubernetes的「核心」資訊，尤其是當看到Kubernetes.io的概念頁和文檔上的資訊多麼密集時。在這個「Kubernetes」部落格系列的第一部分中，我們將探索Kubernetes的核心概念，以獲得基本的知識，這樣我們就可以一起揭開Kubernetes的神秘面紗。

Kubernetes是什麼？

Kubernetes提供了基本基礎和構建塊，為你的團隊構建一個可用於開發和發布的可用平台。

用戶可以通過圖形用戶介面，以及命令式和聲明式命令行介面管理Kubernetes集群，旨在管理你的容器化應用程式和服務的整個生命周期。

可以上下伸縮應用程式、執行滾動部署並管理哪些服務應該響應某些請求。它還提供了一個可擴展的開發框架，允許你的團隊擴展核心kubernetes基本功能，直到他們高興為止！以及創建自己概念的選項。

但是，與大多數框架一樣，它的缺點之一是缺少了許多現成的功能，無法分類作為一站式解決方案。在標準發行版中，它不包含關於服務如何相互通訊的方法（甚至不包含網路組件！），但有其他發行版存在，你也可以構建自己的發行版。

容器（Container）

容器是一個獨立的、可執行的軟體，它包含運行容器所需的所有內容。例如程式碼、庫和任何外部依賴項。它確保運行的內容是相同的，即使運行在不同的環境中也是如此。這是通過將運行程式碼與其執行環境隔離來實現的。

這在Linux中是通過使用稱為cgroup的API來分割Linux內核的子集來實現的。這提供了與作業系統的高度隔離，但沒有虛擬化環境運行時性能的影響，如VMWare、KVM等。

Pod

Pod是Kubernetes中最基本的物件。

Pod是容器的集合，共享存儲和網路，有關於如何運行它們的規範。每個Pod獲分配自己的IP地址。Pod中的容器共享這個IP地址、埠空間，並且可以通過localhost彼此查找。

Pod應該被看作是短暫的基本功能。

Replicaset

一個replicaset根據提供的模板運行n個Pod。

Replicaset不被直接使用，但是需要理解該資源，因為它是用於在Kubernetes上構建應用程式的基本構建。

Replicaset可以（在指示下）按比例增加或減少所需的Pod數量。

服務（Service）

由於Pod是短暫的（Replicaset通過上下伸Pod的數量來實現這一點），就出現了一個問題；現在，如果沒有跟蹤拓撲變化的複雜邏輯，幾乎不可能引用單個pod。

服務通過提供對Pod的抽象和提供與Pod通訊的可定址方法來解決這個問題。

服務在OSI模型中「第4層」（IP上的TCP/UDP）操作。

部署（Deployment）

部署管理Replicaset，並可用於在應用程式的不同版本之間運行滾動升級。

這是最常用的資源類型，它通過一個介面提供了對Replicaset和Pod的抽象。

在更新此部署的情況下，也就是說，部署應用程式的新版本，部署控制器將創建一個新的Replicaset，並管理從舊版本到新版本的滾動升級。

在Kubernetes 1.11發行版中，部署目前不自動處理回滾。

ConfigMap

設計良好的應用程式應該遵循12因素的應用程式聲明，對於應用程式的配置，應該將配置存儲在「環境」中。儘管現在常見的安全實踐指出，在環境中存儲配置可能會導致機密的意外泄漏，因為一些應用程式在失敗時拋出了它們的環境，但是配置應該與構建的應用程式分開存儲，因為每個環境都有配置更改。(開發、臨時、生產)。

ConfigMap允許將配置文件作為環境變數或文件系統掛載到Pod中，從而解決了這個問題。

秘密（Secret）

Secret非常類似於ConfigMap，它們跟名稱一樣，是「秘密」[1][2][3][4]。

Daemonset

Daemonset確保所有節點運行特定的Pod。這對於在所有節點上運行諸如fluentd之類的日誌代理非常有用。

也可以通過使用污點（Taint）略過某些節點。

入口（Ingress）

在大多數情況下，服務和Pod的IP地址只能從Kubernetes集群中訪問。服務與互聯網流量隔離。

「入口是允許入站連接到達集群服務的規則集合。」

它可以用於負載平衡、終止TLS、提供外部可路由URL等等。一個入口只是另一個Kubernetes資源，然而，在大多數情況下，它需要有一個入口控制器（Ingress Controller）像Nginx或Træfik等。

Kubernetes是一個用於自動化容器編排的平台，使應用程式能夠在大量平台上大規模運行，這些平台可以包含處理器體系結構和作業系統的組合，由實現者決定。

使用這些核心概念，Kubernetes可以將Pod編排到適當的節點上，由Kubernetes實現多種演算法（如Bin Packing）來控制，以確保Pod的最大密度，從而實現更高的硬體容量利用率。

[1] https://medium.com/google-cloud/kubernetes-configmaps-and-secrets-68d061f7ab5b

[2] https://medium.com/google-cloud/kubernetes-configmaps-and-secrets-part-2-3dc37111f0dc

[3] https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/secret/

[4] https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/encrypt-data/

作者：Tom Gallacher – YLD工程師。