【Kubernetes理论篇】容器集群管理系统Kubernetes（K8S）

Kubernetes集群部署+基本管理实战

这么好的机会，还在等什么！

01、Kubernetes 概述

K8S是什么

K8S 的全称为 Kubernetes (K12345678S)，PS：“嘛，写全称也太累了吧，写”。不如整个缩写

K8s 作为缩写的结果来自计算“K”和“s”之间的八个字母，简称为K8S

k8s就是一种跨主机的容器集群编排工具

k8s他的全称Kubernetes 简称k8s，它是一种开源容器编排平台，用于自动化部署，扩展和管理化应用程序。它提供了种容器编排和管理的方式，还可以帮助开发人员更轻松的管理我们的应用程序。

K8S作用

K8S用于自动部署、扩展和管理“容器化（containerized）应用程序”的开源系统。

可以理解成 K8S 是负责自动化运维管理多个容器化程序（比如 Docker）的集群，是一个生态极其丰富的容器编排框架工具。

由来：

K8S由google的Borg系统(博格系统，google内部使用的大规模容器编排工具)作为原型，后经GO语言延用Borg的思路重写并捐献给CNCF基金会开源。

含义：

词根源于希腊语的 舵手、飞行员

官网：https://kubernetes.io

GitHub：https://github.com/kubernetes/kubernetes

K8S版本

目前一般是1.18~1.20，1.24版本后丢弃了docker(如需要使用需要第三方插件配合)，目前最新版本是1.30，版本一年更新四次，1.24版本之后支持ivp6、还有集群化、添加了令牌重载授权服务

为什么要用 K8S

试想下传统的后端部署办法：把程序包（包括可执行二进制文件、配置文件等）放到服务器上，接着运行启动脚本把程序跑起来，同时启动守护脚本定期检查程序运行状态、必要的话重新拉起程序。

设想一下，如果服务的请求量上来，已部署的服务响应不过来怎么办？传统的做法往往是，如果请求量、内存、CPU超过阈值做了告警，运维人员马上再加几台服务器，部署好服务之后，接入负载均衡来分担已有服务的压力。

这样问题就出现了：从监控告警到部署服务，中间需要人力介入！那么，有没有办法自动完成服务的部署、更新、卸载和扩容、缩容呢？

而这就是 K8S 要做的事情：自动化运维管理容器化（Docker）程序。

K8S 的目标是让部署容器化应用简单高效。

K8S 解决了裸跑Docker 的若干痛点:

单机使用，无法有效集群

随着容器数量的上升，管理成本攀升

没有有效的容灾、自愈机制

没有预设编排模板，无法实现快速、大规模容器调度

没有统一的配置管理中心工具

没有容器生命周期的管理工具

没有图形化运维管理工具

K8S是Google开源的容器集群管理系统，在Docker等容器技术的基础上，为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性。

其主要功能如下：

使用 Docker 等容器技术对应用程序包装（package）、实例化（instantiate）、运行（run）。

以集群的方式运行、管理跨机器的容器。

解决 Docker 跨机器容器之间的通讯问题。

K8S 的自我修复机制使得容器集群总是运行在用户期望的状态。

k8s的主要功能

跨主机编排容器。

更充分地利用硬件资源来最大化地满足企业应用的需求。

控制与自动化应用的部署与升级。

为有状态的应用程序挂载和添加存储器。

线上扩展或缩减容器化应用程序与它们的资源。

声明式的容器管理，保证所部署的应用按照我们部署的方式运作。

通过自动布局、自动重启、自动复制、自动伸缩实现应用的状态检查与自我修复。

为多个容器提供服务发现和负载均衡，使得用户无需考虑容器IP问题。（通过service）

K8S 的特性

弹性伸缩

使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务。

假设2 台机器， 提供 web 服务网站高并发， 根据系统资源占比来自动扩展机器 、高并发一旦过去了，他就会自动收机器

自我修复

在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检査失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。

业务机器一旦坏掉 ，如果用户期望值是1台，他会自动重拉起一个1台机器

服务发现和负载均衡

K8S为多个容器提供一个统一访问入口(内部IP地址和一个DNS名称)，并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。

如果有一台服务器坏了，它会通过标签+ip地址绑定新的服务器

自动发布（默认滚动发布模式）和回滚

K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个或者部分Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不影响业务。

K8S可以在线更新，假设我有3台nginx版本需要升级，他会先自动更新1台，对外发布两台，

如果更新好了，没问题了，再更新下一台

集中化配置管理和密钥管理

管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性。并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用。

存储编排，支持外挂存储并对外挂存储资源进行编排

挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网络存储（如NFS、Glusterfs、Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。

任务批处理运行

提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。

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