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k8s全称kubernetes#xff0c;是为容器服务而生的一个可移植容器的编排管理工具。k8s目前已经主导了云业务流程#xff0c;推动了微服务架构等热门技术的普及和落地。 k8s是自动化容器操作的开源平台。这些容器操作包括#xff1a;部署、调度和节点集群间扩展。…一、K8S简介
k8s全称kubernetes是为容器服务而生的一个可移植容器的编排管理工具。k8s目前已经主导了云业务流程推动了微服务架构等热门技术的普及和落地。 k8s是自动化容器操作的开源平台。这些容器操作包括部署、调度和节点集群间扩展。 具体功能 1、自动化容器部署和复制 2、实时弹性收缩容器规模 3、容器编排成组并提供容器间的负载均衡 调度容器在哪个机器上运行。
二、k8s组成
1、kubectl客户端命令行工具作为整个系统的操作入口。 2、kube-apiserver以REST API 服务形式提供接口作为整个系统的控制入口。 3、kube-controller-manager执行整个系统的后台任务包括节点状况状态、Pod个数、Pods和Service的关联等 4、kube-scheduler负责节点资源管理接受来自kube-apiserver创建Pods任务并分配到某个节点。 5、etcd负责节点间的服务发现和配置共享。 6、kube-proxy运行在每个计算节点上负责Pod网络代理。定时从etcd获取到service信息来做相应的策略。 7、kubelet运行在每个计算节点上作为agent接收分配该节点的Pods任务及管理容器周期性获取容器状态反馈给kube-apiserver。 8、DNS一个可选的DNS服务用于为每个Service对象创建DNS记录这样所有的Pod就可以通过DNS访问服务了。
三、两地三中心
两地三中心包括本地生产中心、本地灾备中心、异地灾备中心 两地三中心要解决的一个重要问题就是数据一致性问题。K8s使用etcd组件作为一个高可用、强一致性的服务发现存储仓库。用于配置共享和服务发现。 它作为一个受到Zookeeper和doozer启发而催生的项目。除了拥有他们的功能之外还拥有以下4个特点 1、简单基于httpjson的api让你用curl命令就可以轻松使用。 2、安全可选SSL客户认证机制。 3、快速每个实例每秒支持一千次写操作。 4、可信使用Raft算法充分实现了分布式。
四、四层服务发现
k8s提供了两种方式进行服务发现 环境变量当创建一个Pod的时候kubelet会在该Pod中注入集群内所有的Service的相关环境变量、要注意的是要想一个Pod中注入某个Service的环境变量则必须Service先要比该Pod创建。这一点几乎使得这种方法进行服务发现不可用。 比如一个ServiceName为redis-master的Service对应的ClusterIP:Port为10.0.0.11:6379,则对应的环境变量为 DNS可以通过cluster add-on的方式轻松的创建KubeDNS来对集群内的Service进行服务发现。 以上两种方式一个是基于tcp众所周知DNS是基于UDP的它们都建立在四层协议之上。
五、五种Pod共享资源
Pod是K8s最基本的操作单元包含一个或多个紧密相关的容器一个POD可以被一个容器化的环境看作应用层的“逻辑宿主机”一个POD中的多个容器应用通常是紧密耦合的Pod在Node上被创建、启动或者销毁每个Pod里运行着一个特殊的被称之为Volume挂载卷因此他们之间通信和数据交换更为高效在设计时我们可以利用这一特性将一组密切相关的服务放入同一个Pod中。 同一个Pod里的容器之间仅需通过localhost就能互相通信。 一个Pod里的应用容器共享五种资源 PID命名空间Pod中的不同应用程序可以看到其他应用程序的进程ID。 网络命名空间Pod中的多个容器能够访问同一个IP和端口范围。 IPC命名空间Pod中的多个容器能够使用SystemV IPC或POSIX消息队列进行通信。 UTS命名空间Pod中的多个容器共享一个主机名。 Volumes共享存储卷Pod中的各个容器可以访问在Pod级别定义的Volumes。 Pod的生命周期通过Replication Controller来管理通过模板进行定义然后分配到一个Node上运行在Pod所包含容器运行结束后Pod结束。 Kubernetes为Pod设计了一套独特的网络配置包括为每个Pod分配一个IP地址使用Pod名作为容器间通信的主机名等。
六、六个CNI常用插件
CNIContainer Network Interface容器网络接口是Linux容器网络配置的一组标准和库用户需要根据这些标准和库来开发自己的容器网络插件。CNI只专注解决容器连接和容器销毁时的资源释放提供一套框架所以CNI可以支持大量不通的网络模式并且容器实现。 下图表示六个CNI常用插件
七、七层负载均衡
提负载均衡就不得不先提服务器之间的通信 IDCInternet Data Center也可称数据中心、机房用来放置服务器。IDC网络是服务器间通信的桥梁。
具体作用 路由器、交换机、MGW/NAT都是网络设备按照性能、内外网划分不通的角色。 内网接入交换机也称为TOR(top of rack)是服务器接入网络的设备。每台内网接入交换机下联40-48台服务器使用一个掩码/24的网段作为服务器内网网段。 内网核心交换机负责IDC内各内网接入交换机的流量转发及跨IDC流量转发。 MGW/NATMGW即LVS用来做负载均衡NAT用于内网设置访问外网时做地址转换。 外网核心路由器通过静态互联运营商或BGP互联美团统一外网平台。
先说说各层负载均衡 二层负载均衡基于MAC地址的二层负载均衡。 三层负载均衡基于IP地址的负载均衡。 四层负载均衡基于IP端口的负载均衡。 七层负载均衡基于URL等应用层信息的负载均衡。 上面四层服务发现讲的主要是k8s原生的kube-proxy方式。 K8s关于服务的暴露方式主要是通过NodePort方式通过绑定minion主机的某个端口然后进行pod的请求转发和负载均衡。
Service可能有很多个如果每个都绑定一个node主机端口的话主机需要开放外围的端口进行服务调用管理混乱。无法应用很多公司要求的防火墙规则。 理想的方式是通过一个外部的负载均衡器绑定固定的端口比如80然后根据域名或者服务名向后面的Service ip转发Nginx很好的解决了这个需求Nginx很好的解决了这个需求但问题是如果有新的服务加入如何去修改nginx的配置并且加载这些配置呢 Kubernetes给出的解决方案是Ingress。这是一个基于7层的方案。
八、九个网络模型原则
K8s网络模型要符合4个基础原则3个网络要求原则1个架构原则1个IP原则。 每个Pod都拥有一个独立的IP地址而且假定所有Pod都在一个可以直接连通的、扁平的网络空间中不管是否运行在同一Node上都可以通过Pod的IP来访问。 K8s中的Pod的IP是最小粒度IP。同一个Pod内所有的容器共享一个网络堆栈该模型成为IP-per-Pod模型。
Pod由docker0实际分配的IPPod内部看到IP地址和端口与外部保持一致同一个Pod内的不同容器共享网络可以通过localhost来访问对方的端口类似同一个VM内不同的进程。 IP-per-Pod模型从端口分配、域名解析、服务发现、负载均衡、应用配置等角度看Pod可以看作是一台独立的VM或物理机。所有容器都可以不同NAT的方式与别的容器通信所有节点都可以在不同NAT方式下同所有容器通信反之亦然。容器的地址和别人看到的地址是同一个地址
要符合下面的架构 由上图架构引申出来IP概念从集群外部到集群内部
