Kubernetes

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Kubernetes

What is Kubernetes?

• 介紹

  官網對Kubernetes的描述為:

  Automated container deployment, scaling, and management.

  • Deployment

  同時部署多個容器到多台server。

  • Scaling

  服務的承載量有變化時，可以對容器自動擴展。

  • Management

  管理多個容器的狀態，自動偵測並重啟故障的容器。

• 目的

  抽象化管理一組容器的複雜性。透過與Kubernetes REST API交互，你可以描述應用程序理想的狀態，K8s將做一切必要工作，使實際部署狀態與理想狀態相符。

What Kubernetes provides? // TODO

• Service discovery and load balancing
• Storage orchestration
• Automated rollouts and rollbacks
• Automatic bin packing
• Self-healing
• Secret and configuration management

Design Principles // TODO

• Workload Scalability
• High Available
• Security
• portability

https://thenewstack.io/kubernetes-an-overview/

Core Concept

• Architecture

  Kubernetes是一個cluster，由多台實體或虛擬主機組成。一個Kubernetes最少會有一個worker node和最少一個master node。

  • Worker node

  host the pods.

  • Master node

  管理the worker nodes和pods。

• Master Server Components

  • etcd

  • key-value store

  • 用於儲存所有cluster的數據

  • kube-apiserver

  • 公開Kubernetes RESTful API

  • 負責請求的身份認證和授權

  • kube-controller-manager

  調節cluster狀態，執行例行任務，由多個controller組成：

  • Node Controller

    負責節點故障時的通知和響應。

  • Replication Controller

    負責為系統中每個replication controller object維護正確的pod數量。

  • Endpoints Controller

    填充endpoints對象（join Services & Pods）。

  • Service Account & Token Controllers

    為新的namespace創建默認account和API access token。

  • kube-scheduler

  監視未分配node的新創建的Pod，選擇一個要在其上運行的node，考量因素包含：

  • 個人和集體資源需求

  • hardware / software / policy限制

  • affinity and anti-affinity specifications // TODO

  • data locality

  • inter-workload interface

  • deadlines

  • cloud-controller-manager // TODO

• Node Server Components

  • kubelet

  在每個node上運行的代理，確保container在pod中運行。

  kubelet包含通過各種機制取得的一組PodSpecs（主要透過kube-api-server），確保這些PodSpecs中描述的容器運行正常。

  • kube-proxy

  是network proxy運行於cluster中的每個node。

  kube-proxy維護節點上的網絡規則。這些網絡規則允許從cluster內部或是外部與Pod進行網絡通信。

  • Container Runtime

  負責運行container，Kubernetes支持多種container runtime，包含：

  • Docker
  • conatinerd
  • rktlet

• Workloads

  透過Kubernetes中的兩種基本結構pods和controllers，能夠構件任何複雜的容器化程序。

  • Pods

  • 為Kubernetes創建或部署最小的執行單元。

  • 一個pod object內封裝一個或多個緊密耦合的container。

  • 在同一個pod裡的containers共享environment, volumes, IP address, network ports。

  • 很少直接使用。

  • Controllers

  controllers是為pod設置部署規則的object，根據這些規則，K8s執行部署並使用應用程序當前的狀態更新controllers。controllers讓你定義應用的scheduling, scaling, upgrade規則。

  • Controller Types
  • Deployments
    • 適合無狀態應用
    • 由controllers管理的pod可被視為獨立且可被拋棄
    • 如遇到pod中斷，K8s會將其刪除，然後重新創建
    • 示例應用: Nginx web server
  • StatefulSets
    • 與deployments相反，適用於有狀態的應用
    • 適用於應用需要維護其身份或是儲存資料
    • 示例應用：Zookeeper - 需要database儲存資料
  • DaemonSets
    • 確保cluster中的每個node都運行一個copy of pod
    • 用例：log collection on every node, minitoring on every node
  • Jobs
    • task-based workload
    • 當運行得容器一旦完成其工作，則預計將在一段時間後成功退出
    • 適用於完成有限任務
  • CronJobs
    • 根據時間安排創建jobs

• Services

  將運行在多個pods的應用公開為網路服務的抽象方法。

  • Service Types
  • ClusterIP
  • NodePort
  • LoadBalancer
  • ExternalName

• Volumes and Peresistent Volumes // TODO

• Labels and Annotations // TODO

Reference

• https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/

• https://www.digitalocean.com/community/tutorials/an-introduction-to-kubernetes#node-server-components

• https://www.aquasec.com/wiki/display/containers/Kubernetes+Architecture+101

• https://medium.com/@C.W.Hu/kubernetes-basic-concept-tutorial-e033e3504ec0

• https://rancher.com/docs/rancher/v2.x/en/k8s-in-rancher/workloads/

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https://www.youtube.com/watch?v=X48VuDVv0do&t=871&ab_channel=TechWorldwithNana

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https://ithelp.ithome.com.tw/users/20129600/ironman/3179?page=1