基本概念

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。

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。

1.API server

资源操作的唯一入口，接受用户输入的命令，提供认证，授权、API注册和发现等机制

2.Scheduler

负责集群资源的调度，按照预定的调度策略将pod调度到相应的node节点上

3.Controller-manager

负责维护集群的状态，比程序部署安排，故障检测，自动扩展，滚动更新等

4.Etcd

负责存储集群中各种资源对象的信息

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，同时根据Master的要求管理容器的生命周期。Node运行在Linux操作系统上，可以是物理机或者是虚拟机。

1.kubelet

作用：管理本机的容器

2.kube-proxy

作用：负责提供集群内部的服务发现和负载均衡

3.docker

作用：负责节点上容器的各种操作

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：

1）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。

2）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：

1）运行单一容器。 one-container-per-Pod是Kubernetes最常见的模型，这种情况下，只是将单个容器简单封装成Pod。即便是只有一个容器，Kubernetes管理的也是Pod而不是直接管理容器。

2）运行多个容器。 问题在于：哪些容器应该放到一个Pod中？ 答案是：这些容器联系必须非常紧密，而且需要直接共享资源。 举个例子，Pod包含两个容器：一个是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。同时它们之间是通过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。

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，逐一讨论。

1.Deployment

Deployment是最常用的Controller，比如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。

2.ReplicaSet

（2）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的多个副本的，我们通常不需要直接使用ReplicaSet。

3.DaemonSet

（3）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。

4.StatefuleSet

（4）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。

4.Job

（5）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。

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。

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，如图2-3所示。 图2-3 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。

Label

Label 是识别 Kubernetes 对象的标签，以 key/value 的方式附加到对象上（key 最长不能超过 63 字节，value 可以为空，也可以是不超过 253 字节的字符串）。

Label 不提供唯一性，并且实际上经常是很多对象（如 Pods）都使用相同的 label 来标志具体的应用。

Label 定义好后其他对象可以使用 Label Selector 来选择一组相同 label 的对象（比如 ReplicaSet 和 Service 用 label 来选择一组 Pod）。Label Selector 支持以下几种方式：

• 等式，如 app=nginx 和 env!=production
• 集合，如 env in (production, qa)
• 多个 label（它们之间是 AND 关系），如 app=nginx,env=test

Annotations

Annotations 是 key/value 形式附加于对象的注解。不同于 Labels 用于标志和选择对象，Annotations 则是用来记录一些附加信息，用来辅助应用部署、安全策略以及调度策略等。比如 deployment 使用 annotations 来记录 rolling update 的状态。