搭建一个生产级K8S高可用集群（1）

不多说了，2019年底再开始~~

一、K8S特性

①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；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端的请求，确保服务不中断。

②弹性伸缩

使用命令、UI管控或者基于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，以最小成本运行业务。

③自动部署和回滚

K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个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。

④服务发现和负载均衡

K8S为多个容器提供一个统一的访问入口（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。

⑤机密和配置管理

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。

⑥存储编排

挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网路存储（如NFS，ClusterFS，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。

⑦批处理

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。

二、K8S集群架构和组件

mark
  • Master

Master主要负责资源调度，控制副本，和提供统一访问集群的入口。

  • Node

Node由Master管理，并汇报容器状态给Master，同时根据Master要求管理容器生命周期。

  • Pod

Docker最小部署单元是容器，而Kubernetes最小部署单元是Pod，一个Pod有一个或多个容器组成，Pod中容器共享存储和网络，一个Pod在同一台Node上运行。

  • Service

Service一个应用服务抽象，定义了Pod逻辑集合和访问这个Pod集合的策略。Service代理Pod集合对外表现是为一个访问入口，分配一个集群IP地址，来自这个IP的请求将负载均衡转发到后端Pod中的容器。 用过负载均衡器的朋友可能很好理解，其实Service就是一个抽象的负载均衡器。 Service通过Lable Selector选择一组Pod提供服务。

  • Lable

标签是一个key=value的键值对，附加在某个资源上，每个对象可以有多个标签，然后根据这个lable关联、查询和筛选。 就像Service与Pod，当多个Service、多个Pod情况下，访问某个Service怎么就知道转发到指定Pod呢？

  • Volume

数据卷，挂载宿主机文件、目录或者外部存储到Pod中，为应用服务提供存储，也可以Pod中容器之间共享数据。

  • Namespace

命名空间将资源对象逻辑上分配到不同Namespace，可以是不同的项目、用户等区分管理，并设定控制策略，从而实现多租户。命名空间也称为虚拟集群。

2.1、Master组件

  • kube-apiserver

Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储。

  • kube-controller-manager

处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。

  • kube-scheduler

根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署,可以部署在同一个节点上,也可以部署在不同的节点上。

  • etcd

分布式键值存储系统。用于保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息。

2.2、Node组件

  • kubelet

kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器。 cadvise:监控容器和节点资源

  • kube-proxy

service 在逻辑上代表了后端的多个 Pod，外界通过 service 访问 Pod。service 接收到的请求是如何转发到 Pod 的呢？这就是 kube-proxy 要完成的工作。 每个 Node 都会运行 kube-proxy 服务，它负责将访问 service 的 TCP/UPD 数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy 会实现负载均衡。

三、下面是更高层次抽象对象：

  • ReplicaSet（确保预期的Pod副本数量）

确保任何给定时间指定的Pod副本数量，并提供声明式更新等功能。

  • Deployment（无状态应用部署）

Deployment是一个更高层次的API对象，它管理ReplicaSets和Pod，并提供声明式更新等功能。 官方建议使用Deployment管理ReplicaSets，而不是直接使用ReplicaSets，这就意味着可能永远不需要直接操作ReplicaSet对象，因此Deployment将会是使用最频繁的资源对象。

  • StatefulSet（有状态应用部署）

StatefulSet适合持久性的应用程序，有唯一的网络标识符（IP），持久存储，有序的部署、扩展、删除和滚动更新。 典型场景：++Zookeper集群++

  • DaemonSet（确保所有Node运行同一个Pod）

DaemonSet确保所有节点运行同一个Pod。当节点加入Kubernetes集群中，Pod会被调度到该节点上运行，当节点从集群中移除时，DaemonSet的Pod会被删除。删除DaemonSet会清理它所有创建的Pod。 典型场景：++在每个节点部署日志收集程序（如filebeat），监控程序（agent）++

  • Job（一次性任务）

一次性任务，运行完成后Pod销毁，不再重新启动新容器。还可以任务定时运行。

  • Cron Job（定时任务）

定时任务，一个CronJob对象就像一个crontab文件的一行。给定时间定期运行，以Cron格式编写。 典型场景：数据库备份，发送邮件