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第 12 屆 iThome 鐵人賽

DAY 1
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什麼是 Kubernetes

Kubernetes 是一個集群管理系統,它擁有可移植、擴展和高可用等特性。它用於管理容器(container),然而容器的出現改變了佈署方式。容器類似於 VM 與主機共享內核(kernel),容器有自己的檔案系統(filesystem)、CPU、記憶體(memory)、行程空間(process space)等。因為它們與基礎架構分離,因此可以跨雲(公、私有或混合雲中)和作業系統進行移植。然而容器佈署的數量越多管理難度明顯的會提升,使用者必須對容器進行分組,並對其分配網路、監控或安全等服務。藉由 Kubernetes 提供的編排和管理功能,以便完成大規模佈署,且 Kubernetes 提供了資源調度、容器擴展等管理功能,這些的作用讓 Kubernetes 可以管理容器應用程式的生命週期。

Kubernetes 架構

Kubernetes 匯集多個物理機、虛擬機將其變成一個集群。如下圖

  • master
    • 是用戶端與集群之間的核心聯絡重要位置
    • 追蹤其它服務器的健康狀態
    • 以最佳方式調度工作的負載
    • 編排其它組件之間的任務
  • node
    • 集群中的工作節點,負責接收來自 master 的工作調度
      • 創建或銷毀 POD
      • 調整網路好讓路由與轉發流量
  • POD
    • Kubernetes 中嘴小運算單元
    • 封裝多個容器
    • 一個 POD 中的容器共享 namespace 和儲存資源,但彼此又在 mountuserPID 等名稱空間保持隔離

在 kubernetes 中有很多的組件會來支撐整個集群的運作邏輯,像是編排、暴露、恢復等,之後文章會慢慢的提到。

master 組件

API Server

負責輸出 RESTful 的 Kubernetes API,負責接收和驗證相關的請求,其狀態資源會被存入 etcd 中。

etcd

etcd 會確保生產環境的可用性。它會提供監聽的機制,用於推送和監聽變更。只要有發生變化便會與 API Server 溝通,並做出適當的動作向客戶端輸出。

Controller Manager

控制器完成的功能包括生命週期API 一些邏輯。

  • 生命週期
    • namespace 創建
    • Event 垃圾回收
    • POD 終止相關垃圾回收
    • 等等
  • API
    • ReplicaSet
    • DaemonSet
    • 等等

Scheduler

API Server 確認 POD 對象的建立請求後,需要由 Scheduler 根據集群內各節點的可用資源狀態,以及要運行的容器資源需求做出調度決策。總而言之就是幫助 API Server 尋找合適節點部署。

使用以下流程進行容器佈署

  • Filtering
    • 淘汰不適合的節點
    • 可能從以下資源進行過濾
      • CPU
      • Memory
      • GPU
  • Scoring
    • 進行加權,將過濾的節點進行,分數比較。可能是不要跟某節點一起等
  • Deploying
    • scoring 選擇最高分數,並回傳 API Server 由它處裡

Node 組件

kubelete

運行於工作節點之上的一個進程,從 API Server 接收關於 POD 對象的配置訊息並確保處於期望的狀態。同時也會向 master 報告節點資源狀態。kubelet 依賴於 CRI 來創建容器。

kube-proxy

工作節點的進程,按需為 Service 資源對象生成 iptablesipvs 規則,進而擷取存取當前 ServiceClusterIP 的流量並將其轉發至正確的 POD 上。總而言之網路部分由它負責。

Container-runtime

  • CRI
    • 是抽象的,因為能運行的容器不只有 Docker,而每個容器的設計都不一樣,因此提出一個介面讓大家可以實作自己的運行方式
  • 負責建立 container

其他

  • CoreDNS
    • 用於服務發現和註冊的動態名稱解析服務
  • Prometheus
    • 資源監控
  • Ingress Controller
    • 負載均衡器,實現在第七層

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