2015-01-04 18:54:16 +08:00
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# 基本架构和基本概念
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任何优秀的项目都离不开好的架构和设计蓝图，在本小节，我们将来看一看Kubernetes是如何规划它的架构。为了理解和使用Kubernets，我们需要了解Kubernetes的基本概念和作用。
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## 架构设计
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2015-02-26 17:27:57 +08:00
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* [节点](#nodes)：一个节点是一个运行Kubernetes中的主机。
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* [容器组](#pods)：一个Pod对应于由若干容器组成的一个容器组，同个组内的容器共享一个存储卷(volume)。
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* [容器组生命周期](#pos-states)：包含所有容器状态集合，包括容器组状态类型，容器组生命周期，事件，重启策略，以及replication controllers。
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* [Replication Controllers](#replication-controllers)：主要负责指定数量的pod在同一时间一起运行。
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* [服务](#services)：一个Kubernetes服务是容器组逻辑的高级抽象，同时也对外提供访问容器组的策略。
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* [卷](#volumes)：一个卷就是一个目录，容器对其有访问权限。
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* [标签](#labels)：标签是用来连接一组对象的，比如容器组。标签可以被用来组织和选择子对象。
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* [接口权限](#accessing_the_api)：端口，ip地址和代理的防火墙规则。
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* [web界面](#ux)：用户可以通过web界面操作Kubernetes。
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* [命令行操作](#cli)：`kubecfg`命令。
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<h3 id="nodes">节点</h3>
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### 什么是节点
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在Kubernetes中，节点是实际工作的点，以前叫做Minion。节点可以是虚拟机或者物理机器，依赖于一个集群环境。每个节点都有一些必要的服务以运行容器组，并且它们都可以通过主节点来管理。必要服务包括docker，kubelet和网络代理。
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### 容器状态
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容器状态用来描述节点的当前状态。现在，其中包含三个信息：
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##### 主机IP
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主机IP需要云平台来查询，Kubernetes把它作为状态的一部分来保存。如果Kubernetes没有运行在云平台上，节点ID就是必需的。IP地址可以变化，并且可以包含多种类型的IP地址，如公共IP，私有IP，动态IP，ipv6等等。
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##### 节点周期
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通常来说节点有 `Pending`，`Running`，`Terminated`三个周期，如果Kubernetes发现了一个节点并且其可用，那么Kubernetes就把它标记为 `Pending`。然后在某个时刻，Kubernetes将会标记其为 `Running`。节点的结束周期称为 `Terminated`。一个已经terminated的节点不会接受和调度任何请求，并且已经在其上运行的容器组也会删除。
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##### 节点状态
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节点的状态主要是用来描述处于 `Running`的节点。当前可用的有 `NodeReachable` 和 `NodeReady` 。以后可能会增加其他状态。`NodeReachable` 表示集群可达。`NodeReady`表示kubelet返回 StatusOk并且HTTP状态检查健康。
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##### 节点管理
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节点并非Kubernetes创建，而是由云平台创建，或者就是物理机器、虚拟机。在Kubernetes中，节点仅仅是一条记录，节点创建之后，Kubernetes会检查其是否可用。在Kubernetes中，节点用如下结构保存：
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```
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{
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"id": "10.1.2.3",
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"kind": "Minion",
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"apiVersion": "v1beta1",
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"resources": {
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"capacity": {
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"cpu": 1000,
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"memory": 1073741824
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},
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},
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"labels": {
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"name": "my-first-k8s-node",
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},
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}
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```
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Kubernetes校验节点可用依赖于id。在当前的版本中，有两个接口可以用来管理节点：节点控制和Kube管理。
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##### 节点控制
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在Kubernetes主节点中，节点控制器是用来管理节点的组件。主要包含：
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* 集群范围内节点同步
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* 单节点生命周期管理
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节点控制有一个同步轮寻，主要监听所有云平台的虚拟实例，会根据节点状态创建和删除。可以通过 `--node_sync_period`标志来控制该轮寻。如果一个实例已经创建，节点控制将会为其创建一个结构。同样的，如果一个节点被删除，节点控制也会删除该结构。在Kubernetes启动时可用通过 `--machines`标记来显示指定节点。同样可以使用 `kubectl`来一条一条的添加节点，两者是相同的。通过设置 `--sync_nodes=false`标记来禁止集群之间的节点同步，你也可以使用api/kubectl 命令行来增删节点。
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<h3 id="pods">容器组</h3>
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在Kubernetes中，使用的最小单位是容器组，容器组是创建，调度，管理的最小单位。
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#### 什么是容器组
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一个容器组使用相同的Dokcer容器并共享卷（挂载点）。一个容器组是一个特定运用的打包集合，包含一个或多个容器。
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和运行的容器类似，一个容器组被认为只有很短的运行周期。容器组被调度到一组节点运行，知道容器的生命周期结束或者其被删除。如果节点死掉，运行在其上的容器组将会被删除而不是重新调度。（也许在将来的版本中会添加容器组的移动）。
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### 容器组设计的初衷
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#### 资源共享和通信
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容器组主要是为了数据共享和它们之间的通信。
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在一个容器组中，容器都使用相同的网络地址和端口，可以通过本地网络来相互通信。每个容器组都有独立的ip，可用通过网络来和其他物理主机或者容器通信。
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容器组有一组存储卷（挂载点），主要是为了让容器在重启之后可以不丢失数据。
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#### 容器组管理
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容器组是一个运用管理和部署的高层次抽象，同时也是一组容器的接口。容器组是部署、水平放缩的最小单位。
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### 容器组的使用
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容器组可以通过组合来构建复杂的运用，其本来的意义包含：
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* 内容管理，文件和数据加载以及本地缓存管理等。
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* 日志和检查点备份，压缩，快照等。
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* 监听数据变化，跟踪日志，日志和监控代理，消息发布等。
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* 代理，网桥
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* 控制器，管理，配置以及更新
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### 替代方案
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为什么不在一个单一的容器里运行多个程序？
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* 1.透明化。为了使容器组中的容器保持一致的基础设施和服务，比如进程管理和资源监控。这样设计是为了用户的便利性。
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* 2.解偶软件之间的依赖。每个容器都可能重新构建和发布，Kubernetes必须支持热发布和热更新（将来）。
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* 3.方便使用。用户不必运行独立的程序管理，也不用担心每个运用程序的退出状态。
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* 4.高效。考虑到基础设施有更多的职责，容器必须要轻量化。
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<h3 id="pos-states">容器组生命周期</h3>
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本小结将会简单描述容器状态类型，容器组生命周期，事件，重启策略和复制控制器。
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### 什么容器组状态
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容器组的状态不是来源于
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<h3 id="replication-controllers">Replication Controllers</h3>
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<h3 id="services">服务</h3>
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<h3 id="volumes">卷</h3>
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<h3 id="labels">标签</h3>
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<h3 id="accessing_the_api">接口权限</h3>
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<h3 id="ux">web界面</h3>
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<h3 id="cli">命令行操作</h3>
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