【Kubernetes】Kubernetes核心概念

本文將會簡單介紹 Kubernetes的核心概念。由於這些定義能夠在Kubernetes的文檔中找到，因此文章也會避免用大段的枯燥的文字介紹。相反，咱們會使用一些圖表（其中一些是動畫）和示例來解釋這些概念。咱們發現一些概念（好比Service）若是沒有圖表的輔助就很難全面地理解。在合適的地方咱們也會提供Kubernetes文檔的連接以便讀者深刻學習。
這就開始吧。

2. 什麼是Kubernetes？

Kubernetes（k8s）是自動化容器操做的開源平臺，這些操做包括部署，調度和節點集羣間擴展。若是你曾經用過Docker容器技術部署容器，那麼能夠將Docker當作Kubernetes內部使用的低級別組件。Kubernetes不只僅支持Docker，還支持Rocket，這是另外一種容器技術。
使用Kubernetes能夠：

自動化容器的部署和複製
隨時擴展或收縮容器規模
將容器組織成組，而且提供容器間的負載均衡
很容易地升級應用程序容器的新版本
提供容器彈性，若是容器失效就替換它，等等...

實際上，使用Kubernetes只需一個部署文件，使用一條命令就能夠部署多層容器（前端，後臺等）的完整集羣：

$ kubectl create -f single-config-file.yaml

kubectl是和Kubernetes API交互的命令行程序。如今介紹一些核心概念。html

3. 集羣

集羣是一組節點，這些節點能夠是物理服務器或者虛擬機，之上安裝了Kubernetes平臺。下圖展現這樣的集羣。注意該圖爲了強調核心概念有所簡化。這裏能夠看到一個典型的Kubernetes架構圖。前端

上圖能夠看到以下組件，使用特別的圖標表示Service和Label：git

Pod
Container（容器）
Label()（標籤）
Replication Controller（複製控制器）
Service（）（服務）
Node（節點）
Kubernetes Master（Kubernetes主節點）

4. Pod

Pod（上圖綠色方框）安排在節點上，包含一組容器和卷。同一個Pod裏的容器共享同一個網絡命名空間，可使用localhost互相通訊。Pod是短暫的，不是持續性實體。你可能會有這些問題：github

若是Pod是短暫的，那麼我怎麼才能持久化容器數據使其可以跨重啓而存在呢？是的，Kubernetes支持卷的概念，所以可使用持久化的卷類型。
是否手動建立Pod，若是想要建立同一個容器的多份拷貝，須要一個個分別建立出來麼？能夠手動建立單個Pod，可是也可使用Replication Controller使用Pod模板建立出多份拷貝，下文會詳細介紹。
若是Pod是短暫的，那麼重啓時IP地址可能會改變，那麼怎麼才能從前端容器正確可靠地指向後臺容器呢？這時可使用Service，下文會詳細介紹。

5. Lable

正如圖所示，一些Pod有Label（）。一個Label是attach到Pod的一對鍵/值對，用來傳遞用戶定義的屬性。好比，你可能建立了一個"tier"和「app」標籤，經過Label（tier=frontend, app=myapp）來標記前端Pod容器，使用Label（tier=backend, app=myapp）標記後臺Pod。而後可使用Selectors選擇帶有特定Label的Pod，而且將Service或者Replication Controller應用到上面。服務器

6. Replication Controller

是否手動建立Pod，若是想要建立同一個容器的多份拷貝，須要一個個分別建立出來麼，可否將Pods劃到邏輯組裏？

Replication Controller確保任意時間都有指定數量的Pod「副本」在運行。若是爲某個Pod建立了Replication Controller而且指定3個副本，它會建立3個Pod，而且持續監控它們。若是某個Pod不響應，那麼Replication Controller會替換它，保持總數爲3.以下面的動畫所示：網絡

若是以前不響應的Pod恢復了，如今就有4個Pod了，那麼Replication Controller會將其中一個終止保持總數爲3。若是在運行中將副本總數改成5，Replication Controller會馬上啓動2個新Pod，保證總數爲5。還能夠按照這樣的方式縮小Pod，這個特性在執行滾動升級時頗有用。

當建立Replication Controller時，須要指定兩個東西：架構

Pod模板：用來建立Pod副本的模板
Label：Replication Controller須要監控的Pod的標籤。

如今已經建立了Pod的一些副本，那麼在這些副本上如何均衡負載呢？咱們須要的是Service。app

7. Service

若是Pods是短暫的，那麼重啓時IP地址可能會改變，怎麼才能從前端容器正確可靠地指向後臺容器呢？

Service是定義一系列Pod以及訪問這些Pod的策略的一層抽象。Service經過Label找到Pod組。由於Service是抽象的，因此在圖表裏一般看不到它們的存在，這也就讓這一律念更難以理解。

如今，假定有2個後臺Pod，而且定義後臺Service的名稱爲‘backend-service’，lable選擇器爲（tier=backend, app=myapp）。backend-service 的Service會完成以下兩件重要的事情：負載均衡

會爲Service建立一個本地集羣的DNS入口，所以前端Pod只須要DNS查找主機名爲 ‘backend-service’，就可以解析出前端應用程序可用的IP地址。
如今前端已經獲得了後臺服務的IP地址，可是它應該訪問2個後臺Pod的哪個呢？Service在這2個後臺Pod之間提供透明的負載均衡，會將請求分發給其中的任意一個（以下面的動畫所示）。經過每一個Node上運行的代理（kube-proxy）完成。這裏有更多技術細節。

下述動畫展現了Service的功能。注意該圖做了不少簡化。若是不進入網絡配置，那麼達到透明的負載均衡目標所涉及的底層網絡和路由相對先進。若是有興趣，這裏有更深刻的介紹。frontend

有一個特別類型的Kubernetes Service，稱爲'LoadBalancer'，做爲外部負載均衡器使用，在必定數量的Pod之間均衡流量。好比，對於負載均衡Web流量頗有用。

8. Node

節點（上圖橘色方框）是物理或者虛擬機器，做爲Kubernetes worker，一般稱爲Minion。每一個節點都運行以下Kubernetes關鍵組件：

Kubelet：是主節點代理。
Kube-proxy：Service使用其將連接路由到Pod，如上文所述。
Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技術來建立容器。

9. Kubernetes Master

集羣擁有一個Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集羣的獨特視角，而且擁有一系列組件，好比Kubernetes API Server。API Server提供能夠用來和集羣交互的REST端點。master節點包括用來建立和複製Pod的Replication Controller。

下一步

如今咱們已經瞭解了Kubernetes核心概念的基本知識，你能夠進一步閱讀Kubernetes 用戶手冊。用戶手冊提供了快速而且完備的學習文檔。
若是火燒眉毛想要試試Kubernetes，可使用Google Container Engine。Google Container Engine是託管的Kubernetes容器環境。簡單註冊/登陸以後就能夠在上面嘗試示例了。

原文連接：Learn the Kubernetes Key Concepts in 10 Minutes（翻譯：崔婧雯）