0.Devops核心要点及K8S概述

一、DevOps

编排：执行一系列预定的工作流。容器编排是指自动化容器应用的部署、管理、扩展和联网的一系列管控操作。

标准化 - 自动化 - Devops - AIops

ansible  saltstack puppet  应用编排工具

Devops  MicroServices Blockchain

 

docker compose   docker swarm（调度）  docker machine(初始化主机为docker使用的主机)   --- 使用少

mesos  资源分配工具 marathon   使用少

kubernetes 容器编排工具   占据80%的市场份额  - 舵手，  OpenShift = k8s发行版，提供Devops需要的一系列软件，资源。（paas平台即服务）

RKT 类似docker的容器。

 

设计 - 代码编写 - 构建 - 自动化测试 -  交付

 

CI  持续集成（代码编写提交后到交付给运维上线整个过程流水线完成，自动实现，没有人工干预）

CD 持续交付（Delivery）（在自动化测试完成后可以将项目打包提供出来）

CD 持续部署（Deployment）（交付后自动发布到线上去）  

 二、K8S架构介绍

1、k8s的特性：

自动装箱，自我修复，自动实现水平扩展，服务发现和负载均衡，自动发布和回滚

密钥和配置管理（基于同一个镜像运行不同配置的容器，容器去加载第三方配置中心的配置来启动服务。 ），存储编排（存储卷动态），批量处理执行

2、k8s环境架构

组合多台主机的资源统一对外提供存储等能力的集群。master/nodes(worker)

PS: 集群模型（p2p - redis，有中心节点的集群）

master （冗余3个）处理创建启动容器的请求，调度器分析现有资源的各状态，将其调度到对应节点

node 运行启动容器，管理容器。

etcd 共享存储，键值存储仓库，类似zk，存储集群对象的状态信息，用于配置共享和服务发现。需要两套ca证书：etcd内部通信，与api-server通信（restful风格：https） 

3、组件：

来源：《https://blog.csdn.net/weixin_44296862/article/details/108138482》

Kubernetes在架构上主要由Master和Node两种类型的节点组成，这两种节点分别对应着控制节点和计算节点。其中Master即控制节点，是整个Kubernetes集群的大脑，主要负责编排、管理和调度用户提交的作业，并能根据集群系统资源的整体使用情况将作业任务自动分发到可用Node计算节点。具体看Master节点主要由三个紧密协作的独立组件组合而成，它们分别是：
kube-apiserver：是Kubernetes集群API服务的入口，主要提供资源访问操作、认证、授权、访问控制及API注册和发现等功能机制。
kube-scheduler：负责Kubernetes的资源调度，能按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上。
kube-controller-manager：负责容器编排及Kubernetes集群状态的维护，例如故障检测、自动扩展、滚动更新等。

 

需要说明的是，上述组件在工作状态下还会产生许多需要进行持久化的数据，这些数据会通过kube-apiserver处理后统一保存到Etcd存储服务中。所以从这个角度看kube-apiserver不仅是外部访问Kubernetes集群的入口，也是维护整个Kubernetes集群状态的信息中枢。

而在Kubernetes计算节点中，除了上述3个系统组件外，其他基本与Master节点相同，而其中最核心的部分就是kubelet组件。它的核心功能具如下：
通过CRI(Container Runtime Interface)远程接口同容器运行时（如Docker）进行交互，对容器生命周期进行维护。其中CRI接口会定义了容器运行时的各项核心操作，例如启动容器所需的命令及参数等。
通过GRPC协议同Device Plugin插件交互，实现Kubernetes对宿主机物理设备的管理。
此外kubelet另一个重要的功能则是通过CNI（Container Networking Interface）来调用网络插件为容器配置网络，以及通过CSI（Container Storage Interface）和存储插件交互为容器配置持久化存储。

 

master组件：

kube-apiserver：接收，解析，处理请求

kube-scheduler：调度容器创建的请求，根据用户请求创建容器所需的最低资源，确定合适的节点node； 两级评选（筛选哪些节点符合；在符合节点中优选，由调度算法的优选算法决定）

kube-controller-manager 控制器管理器：保证控制器的正常运行，控制器确保已创建的pod为健康状态。（容器控制器，可用性探测机制，持续性探测，确保容器运行状态为用户所期望的，当pod状态不符合期望，进行处理，比如node宕机，在其他node上重建）除了容器控制器，还有其他类型的控制器。

addons插件：

                CoreDNS 

                网络插件（flannel calico）

                用户UI（kube-danshboard）

                监控（prometheus grafana）

                日志收集（ElasticSearch Kibana) 

                ......

 

node组件：

kubelet 负责确保容器始终处于运行状态。管理已分配给node的pod，Pod对应的容器的创建启停等。

kube-proxy：K8S Service的通信负载均衡，Kube-proxy是一个简单的网络代理和负载均衡器，它的作用主要是负责Service的实现，具体来说，就是实现了内部从Pod到Service和外部的从NodePort向Service的访问，每台机器上都运行一个 kube-proxy 服务，它监听 API server 中 service 和 endpoint 的变化情况，并通过 iptables 等来为服务配置负载均衡（仅支持 TCP 和 UDP）。

docker

fluentd 日志收集工具

4、基础概念

pod：k8s中最小的可操作的单元。一个pod中可运行多个容器，这些多个容器共享同一个namespace（net,uts,ipc） (user,pid，)的namespace互相隔离，并且共享同一个存储卷，存储卷不属于容器，属于pod。一般来说，一个pod 内只放一个容器。

Label（标签）     Label selecter（标签选择器）

 

Pod：自主式pod，控制器管理的pod。有生命周期的对象

pod控制器：确保不同类型的应用支持符合人们期望的方式进行运行。pod数量精确符合人的期望；滚动更新容器；支持回滚  

ReplicationController  --> ReplicaSet  ---声明式更新的控制器 deployment（管理无状态的应用）  statefulSet(管理有状态的应用)

DaemonSet（守护进程） cronjob(时间不固定的操作，根据job运行状态)

HPA（HorizontalPodAutoscaler自动伸缩控制器，二级pod控制器）根据资源使用率，自动增加或减少pod。

 

提供相同服务的pod 与客户端之间的中间层service 为固定的，service不会变，不会删除，提供稳定的功能，也有调度作用。service 关联后端的pod不是根据ip地址或主机名，是根据label来关联后端的pod的，关联后动态探测后端的ip等信息。service手动创建，可创建为集群内部访问，也可创建为共有访问。

service 名可以解析为service的ip，需要dns来解析。service的地址仅存在于集群内部。

AddOns：附件,k8s自身运行需要的pod，基础性服务。dns算一种，动态删除，动态创建，动态更新，假如手动改了service的名字，dns会自动更新解析记录。

service 转发后端pod用的是端口代理（dnat），1.0为iptables，目前为nat模型的ipvs，用户可指定调度算法，提高了调度性能。

 

监控系统：prometheus + grafana 也应该运行成pod

 

k8s名称空间：一类pod运行在一类空间中，管理的边界。

 

Pod的不同阶段：

    Pending：写数据到etcd，调度，pull镜像，启动容器四阶段之一

    Running：Pod已绑定在NOde，并且所有容器正常启动，或者至少一个容器在运行或重启

    Succeeded：所有容器已经全部正常自行退出并且k8s永远不会重启

    Failed：所有容器已经停止，至少有一个容器终止于失败，非正常退出。

    Unknown：通常由于与运行Pod的Node通信错误。

 

k8s中的常用资源对象：

    Deployment、event、Endpoint、Job、Pod、Secret、Service、ResourceQuota、Node、Namespace等

三、客户端管理工具kubectl

kubectl是通过master上的api-server对集群上的资源进行管理（唯一入口），有很多的子命令。

节点 增加污点（taints）与高级调度相关，能容忍污点的pod才能被调度到节点上。master上有很多的污点，其他pod都不能容忍，保证master上只运行api-server,scheduler等几个重要资源。

创建pod:(nginx-deploy为deployment控制器的名字)
kubectl run --help 查看创建命令帮助
kubectl run nginx-deploy --image=nginx:1.14-alpine --port=80 --replicas=3 --dry-run=true 
kubectl get deployment -o wide
kubectl get pods --show-labels -n kube-system -o wide
kubectl describe deployment nginx-deploy
 
创建service：
kubectl expose --help
kubectl expose deployment nginx-deploy --name=nginx --port=80 --target-port=80 --protocol=TCP 
kubectl get service 或 kubectl get svc
 
kubectl get pods -n kube-system -o wide
kubectl describe svc nginx
 
kubectl edit service nginx  #编辑service资源
kubectl delete svc nginx #删除名为nginx的这个service
 
kubectl scale --help 动态扩展pod数量(可增可减)
kubectl scale --replicas=5 deployment nginx
 
kubectl set image --help # 改变容器用的镜像的版本，滚动更新
kubectl describe pods pod_name #查看容器的名称等信息
kubectl set image deployment myapp myapp=ikubernetes/myapp:v2 #更新名为myapp的deployment控制器下容器名为myapp的镜像版本为ikubernetes/myapp:v2
kubectl rollout status deployment myapp  #查看myapp的deployment 的更新过程
kubectl rollout undo --help #回滚版本
kubectl rollout undo deployment myapp #回滚myapp控制器的版本