Docker集群管理系统Kubernetes

一、 Kubernetes 简介

Kubernetes 是Google开源的容器集群管理系统，基于Docker构建一个容器的调度服务，提供资源调度、均衡容灾、服务注册、动态扩缩容等功能套件，利用Kubernetes能方便地管理跨机器运行容器化的应用。而且Kubernetes支持GCE、vShpere、CoreOS、OpenShift、Azure等平台上运行，也可以直接部署在物理主机上。

二、Kubernetes架构

1. Pod

在Kubernetes系统中，调度的最小颗粒不是单纯的容器，而是抽象成一个Pod，Pod是一个可以被建、销毁、调度、管理的最小的部署单元;

Pod是kubernetes的最小操作单元，一个Pod可以由一个或多个容器组成; 

同一个Pod只能运行在同一个主机上;

同一个Pod共享着相同的volumes,network命名空间。

2. ReplicationController（RC）

RC是用来管理Pod的，每个RC可以由一个或多个的Pod组成，在RC被创建后，系统将会保持RC中的可用Pod的个数与创建RC时定义的Pod个数一致，如果Pod个数小于定义的个数，RC会启动新的Pod，反之则会杀死多余的Pod;

RC通过定义的Pod模板被创建，创建后对象叫做Pods(也可以理解为RC)，可以在线的修改Pods的属性，以实现动态缩减/扩展Pods的规模或属性; 

RC通过label关联对应的Pods，通过修改Pods的label可以删除对应的Pods 

在需要对Pods中的容器进行更新时，RC采用一个一个的替换原则来更新整个Pods中的Pod.

3、Service

Services是Kubernetes最外围的单元，通过虚拟一个访问IP及服务端口，可以访问我们定义好的Pod资源;

Service也是Kubernetes的最小操作单元，是真实应用服务的抽象; 

Service通常用来将浮动的资源与后端真实提供服务的容器进行关联; 

Service对外表现为一个单一的访问接口，外部不需要了解后端的规模与机制。 

Service其实是定义在集群中一组运行Pod集合的抽象资源，它提供所有相同的功能。当一个Service资源被创建后，将会分配一个唯一的IP(也叫集群IP)，这个IP地址将存在于Service的整个生命周期，Service一旦被创建，整个IP无法进行修改。Pod可以通过Service进行通信，并且所有的通信将会通过Service自动负载均衡到所有的Pod中的容器。

4、Label

Labels是用于区分Pod、Service、Replication Controller的key/value键值对，仅使用在Pod、Service、 Replication Controller之间的关系识别，但对这些单元本身进行操作时得使用name标签;

Pod、Service、RC可以有多个label，但是每个label的key只能对应一个value;

整个系统都是通过Label进行关联，得到真正需要操作的目标。

5、Proxy

Proxy不但解决了同一主宿机相同服务端口冲突的问题，还提供了Service转发服务端口对外提供服务的能力，Proxy后端使用了随机、轮循负载均衡算法。

三、Kubernetes相关组件

Kubernetes主要包括:kubectl、kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、kube-proxy、kubelet，当然这些并不能组成一个完整的kubernetes系统，整个系统中的信息还需要一个存储介质Etcd，网络服务Flannel(可选)

1.Kubectl

一个命令行工具，将接收到的命令，格式化后，发送给kube-apiserver，作为对整个平台操作的入口。

2.Kube-apiserver

作为整个系统的控制入口，以RESTAPI的形式公开。它可以横向扩展在高可用架构中。

3.Kube-controller-manager

用来执行整个系统中的后台任务，它其实是多个控制进程的合体。大致包括如下:

Node Controller    ##负责整个系统中node up或down的状态的响应和通知

Replication Controller    ##负责维持Pods中的正常运行的pod的个数

Endpoints Controller       ##负责维持Pods和Service的关联关系

Service Account & Token Controllers     ##负责为新的命名空间创建默认的账号和API访问Token

4.Kube-scheduler              

负责监视新创建的Pods任务，下发至未分配的节点运行该任务

5.Kube-proxy

kube-proxy运行在每个节点上，它负责整个网络规则的连接与转发，使kubernetes中的service更加抽象化

6.Kubelet

kubelet运行在每个节点上，作为整个系统的agent，监视着分配到该节点的Pods任务，(通过apiserver或者本地配置文件)，负责挂载Pods所依赖的卷组，下载Pods的秘钥，运行Pods中的容器(通过docker)，周期获取所有容器的可用状态，通过导出Pod和节点的状态反馈给REST系统

7.Pod

一组共享上下文的应用程序叫做一个pod，在上下文中，程序也可以应用单独的cgroup隔离。一个pod的模型就是一组运行指定应用的容器环境(逻辑主机)，他可以容纳一个或多个应用程序，但是在一个容器世界里，这表现的相对较耦合。它们会运行在相同的物理主机或虚拟主机上

pod中的上下文是结合Linux命令空间来定义的，这里包含:

pod namespace(pod中的应用程序可以看到其他的进程)

network namespace(应用程序获得相同的IP和端口空间)

ipc namespace(pod中应用程序可以使用SystemV IPC或者POSIX消息队列来通信)

uts namespace(pod中的应用程序共享主机名)

资源共享和通信

pod中所有的应用程序使用相同的网络命名空间，应用程序间可以使用localhost来发现其他程序及通信。每一个pod都有一个IP地址，用来和其他物理节点及跨网络的容器进行通信。

pod作为部署的最小单位，支持水平扩展和复制.

四、kubernetes各组件功能介绍

角色             组件                                       功能

Master         apiserver                         提供PESTful接口

Master         scheduler              负责调度，将Pod分配到Slave节点

Master     controller-manager            负责Master的其他功能

Master           etcd                  存储配置信息，节点信息，pod信息等

Slave           kubelet                     负责管理Pod、容器和容器镜像

Slave            proxy      将访问Service的请求转发给对应的Pod，做一些负载均衡

客户端          kubectl              命令行工具，向apiserver发起创建Pod等请求

五、kubernetes安装

1.yum安装

# yum -y install etcd kubernetes

2.升级(覆盖bin文件即可)

①升级etcd

# curl -L  https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v2.2.3/etcd-v2.2.3-linux-amd64.tar.gz -o etcd-v2.2.3-linux-amd64.tar.gz # tar -zxvf etcd-v2.2.3-linux-amd64.tar.gz  # cd etcd-v2.2.3-linux-amd64 # cp etcd* /bin/ # etcd -version etcd Version: 2.2.3 Git SHA: 05b564a Go Version: go1.5.2 Go OS/Arch: linux/amd64 # etcd > /var/log/etcd.log 2>&1 &                ##启动etcd # curl 127.0.0.1:4001/version {"etcdserver":"2.2.3","etcdcluster":"2.2.0"} #  etcdctl member list                ##查看etcd集群 ce2a822cea30bfca: name=default peerURLs=http://localhost:2380,http://localhost:7001 clientURLs=http://localhost:2379,http://localhost:4001

②升级kubernetes

# wget https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/releases/download/v1.2.0-alpha.5/kubernetes.tar.gz # tar -zxvf kubernetes.tar.gz # cd kubernetes/server # tar -zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz # cd kubernetes/server/bin/ # cp -a kubectl kubelet kube-controller-manager kube-scheduler kube-apiserver kube-proxy /usr/bin/

a.运行kube-apiserver[systemctl start kube-apiserver]

# kube-apiserver --address=0.0.0.0 --insecure-port=8080 --service-cluster-ip-range='10.254.0.0/16' --kubelet_port=10250 --v=0 --logtostderr=false --log_dir=/var/log/kube --etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 --allow_privileged=false & # kubectl version Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"2+", GitVersion:"v1.2.0-alpha.5", GitCommit:"9c0e7775672b26ab2005db8651890a60253478e2", GitTreeState:"clean"} Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"2+", GitVersion:"v1.2.0-alpha.5", GitCommit:"9c0e7775672b26ab2005db8651890a60253478e2", GitTreeState:"clean"} # ss -tlnp|grep apiserver LISTEN     0      128                      :::6443                    :::*      users:(("kube-apiserver",1811,27)) LISTEN     0      128                      :::8080                    :::*      users:(("kube-apiserver",1811,26))

b.运行kube-scheduler[systemctl start kube-scheduler]

# kube-scheduler --v=0 --logtostderr=false --log_dir=/var/log/kube --master='127.0.0.1:8080' & # ss -tlnp|grep scheduler LISTEN     0      128               127.0.0.1:10251                    *:*      users:(("kube-scheduler",1933,9))

c.运行kube-controller-manager[systemctl start kube-controller-manager]

# kube-controller-manager --v=0 --logtostderr=false --log_dir=/var/log/kube  --port=10252 --master=127.0.0.1:8080 & # ss -tlnp|grep controller LISTEN     0      128               127.0.0.1:10252                    *:*      users:(("kube-controller",1880,9))

Minion(需先启动docker才能运行kubelet)

a.运行kube-proxy[systemctl start kube-proxy]

# kube-proxy --v=0 --logtostderr=false --log_dir=/var/log/kube --master=http://master:8080 & # ss -tlnp|grep proxy LISTEN     0      128               127.0.0.1:10249                    *:*      users:(("kube-proxy",1635,3)) LISTEN     0      128                      :::54921                   :::*      users:(("kube-proxy",1635,7))

b.运行kubelet[systemctl start kubelet]

# kubelet --v=0 --logtostderr=false --allow-privileged=false --log_dir=/var/log/kube --address=0.0.0.0 --port=10250 --register-node=true --api_servers=mastr:8080 & # ss -tlnp|grep kubelet LISTEN     0      128               127.0.0.1:10248                    *:*      users:(("kubelet",6277,14)) LISTEN     0      128                      :::4194                    :::*      users:(("kubelet",6277,11)) LISTEN     0      128                      :::10250                   :::*      users:(("kubelet",6277,18)) LISTEN     0      128                      :::10255                   :::*      users:(("kubelet",6277,15))

Master

# kubectl get nodes              ##查看node清单 NAME                    LABELS                         STATUS    AGE 127.0.0.1      kubernetes.io/hostname=127.0.0.1       NotReady   23d localhost.localdomain   kubernetes.io/hostname=localhost.localdomain   NotReady   21d minion        kubernetes.io/hostname=minion           NotReady   21d # kubectl get pods                ##查看pods清单 NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE # kubectl get services             ##查看service清单 NAME         CLUSTER_IP   EXTERNAL_IP   PORT(S)   SELECTOR   AGE kubernetes   10.254.0.1   <none>        443/TCP   <none>     4d # kubectl get replicationcontrollers   ##查看replicationControllers清单 CONTROLLER   CONTAINER(S)   IMAGE(S)   SELECTOR   REPLICAS