K8s - Kubernetes重要概念介紹（Cluster、Master、Node、Pod、Controller、Service、Namespace）

 

    Kubernetes 是目前發展最快、市場占有率最高的容器編排引擎產品，並且還在快速地開發和迭代之中。我們在學習 Kubernetes 之前，需要理解它的幾個重要概念，它們是組成 Kubernetes 集群的基石。

一、Cluster、Master、Node 介紹

1，Cluster

• Cluster（集群） 是計算、存儲和網絡資源的集合，Kubernetes 利用這些資源運行各種基於容器的應用。
• 最簡單的 Cluster 可以只有一台主機（它既是 Mater 也是 Node）

2，Master

• Master 是 Cluster 的大腦，它的主要職責是調度，即決定將應用放在哪里運行。
• Master 運行 Linux 操作系統，可以是物理機或者虛擬機。
• 為了實現高可用，可以運行多個 Master。

3，Node

• Node 的職責是運行容器應用。
• Node 由 Master 管理，Node 負責監控並匯報容器的狀態，並根據 Master 的要求管理容器的生命周期。
• Node 運行在 Linux 操作系統，可以是物理機或者是虛擬機。

二、Pod 介紹

1，Pod

• Pod 是 Kubernetes 的最小工作單元。
• 每個 Pod 包含一個或多個容器。Pod 中的容器會作為一個整體被 Master 調度到一個 Node 上運行。

2，Kubernetes 引入 Pod 的兩個目的

（1）可管理性

• 有些容器天生就是需要緊密聯系，一起工作。Pod 提供了比容器更高層次的抽象，將它們封裝到一個部署單元中。
• Kubernetes 以 Pod 為最小單位進行調度、擴展、共享資源、管理生命周期。

（2）通信和資源共享

• Pod 中的所有容器使用同一個網絡 namespace，即相同的 IP 地址和 Port 空間。它們可以直接用 localhost 通信。
• 同樣的，這些容器可以共享存儲，當 Kubernetes 掛載 volume 到 Pod，本質上是將 volume 掛載到 Pod 中的每一個容器。

3，Pod 的兩種使用方式

（1）運行單一容器

• one-container-per-Pod 是 Kubernetes 最常見的模型，這種情況下，只是將單個容器簡單封裝成 Pod。
• 即便是只有一個容器，Kubernetes 管理的也是 Pod 而不是直接管理容器。

（2）運行多個容器

• 對於那些聯系非常緊密，而且需要直接共享資源的容器，應該放在一個 Pod 中。
• 比如下面這個 Pod 包含兩個容器：一個 File Puller，一個是 Web Server。File Puller 會定期從外部的 Content Manager 中拉取最新的文件，將其存放在共享的 volume 中。Web Server 從 volume 讀取文件，響應 Consumer 的請求。這兩個容器是緊密協作的，它們一起為 Consumer 提供最新的數據；同時它們也通過 volume 共享數據。所以放到一個 Pod 是合適的。

 

三、Controller

1，基本介紹

    Kubernetes 通常不會直接創建 Pod，而是通過 Controller 來管理 Pod 的。 Controller 中定義了 Pod 的部署特性，比如有幾個副本，在什么樣的 Node 上運行等。為了滿足不同的業務場景， Kubernetes 提供了多種 Controller，包括 Deployment、 ReplicaSet、 DaemonSet、 StatefuleSet、 Job 等。

2，各個 Controller 介紹

（1） Deployment

• Deployment 是最常用的 Controller，比如我們可以通過創建 Deployment 來部署應用的。
• Deployment 可以管理 Pod 的多個副本，並確保 Pod 按照期望的狀態運行。

（2） ReplicaSet

• ReplicaSet 實現了 Pod 的多副本管理。
• 使用 Deployment 時會自動創建 ReplicaSet，也就是說 Deployment 是通過 ReplicaSet 來管理 Pod 的多個副本，我們通常不需要直接使用 ReplicaSet。

（3） DaemonSet

• DaemonSet 用於每個 Node 最多只運行一個 Pod 副本的場景。正如其名稱所揭示的，DaemonSet 通常用於運行 daemon。

（4） StatefuleSet

• StatefuleSet 能夠保證 Pod 的每個副本在整個生命周期中名稱是不變的。而其他 Controller 不提供這個功能，
• 當某個 Pod 發生故障需要刪除並重新啟動時，Pod 的名稱會發生變化。同時 StatefuleSet 會保證副本按照固定的順序啟動、更新或者刪除。

（5） Joba

• Job 用於運行結束就刪除的應用。而其他 Controller 中的 Pod 通常是長期持續運行。

四、Service、Namespace

1，Service

• Deployment 可以部署多個副本，每個 Pod 都有自己的 IP。而 Pod 很可能會被頻繁地銷毀和重啟，它們的 IP 會發生變化，用 IP 來訪問 Deployment 副本不太現實。
• Service 定義了外界訪問一組特定 Pod 的方式。Service 有自己的 IP 和端口，Service 為 Pod 提供了負載均衡。

2，Namespace

（1） Namespace 可以將一個物理的 Cluster 邏輯上划分成多個虛擬 Cluster，每個 Cluster 就是一個 Namespace。不同 Namespace 里的資源是完全隔離的。

（2） Kubernetes 默認創建了兩個 Namespace：

• default：創建資源時如果不指定，將被放到這個 Namespace 中。
• kube-system：Kubernetes 自己創建的系統資源將放到這個 Namespace 中。