容器技術(shù)是微服務(wù)技術(shù)的核心技術(shù)之一疼约，并隨著微服務(wù)的流行而迅速成為主流。Docker是容器技術(shù)的先驅(qū)和奠基者果正，它出現(xiàn)之后迅速占領(lǐng)市場炎码，幾乎成了容器的代名詞。但它在開始的時候并沒有很好地解決容器的集群問題秋泳。Kubernetes抓住了這個機遇，以容器編排者（Container Orchestration）的身份出現(xiàn)攒菠，對容器集群進行管理和調(diào)度迫皱，現(xiàn)在已經(jīng)打敗了Docker成為了容器技術(shù)事實上的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然K8s內(nèi)部還是需要Docker的辖众，但它的功能范圍被大大壓縮了卓起，只是負責(zé)底層的容器引擎和鏡像（Docker Image）管理，成為了容器體系中不可缺少, 但沒有存在感的一部分凹炸。而絕大部分的對外接口都是由k8s來負責(zé)戏阅。
K8s核心對象：
相對于簡單易學(xué)的Docker來說，k8s系統(tǒng)龐雜而且概念眾多啤它，同一個功能有很多不同方法來完成奕筐，讓你無所適從，學(xué)習(xí)起來要困難的多变骡。對于普通碼農(nóng)來講不需要建立完整的生產(chǎn)環(huán)境离赫，只需要搭建一個本地開發(fā)環(huán)境，這時你只需要了解k8s的核心概念就夠了塌碌，這樣可以大大縮短學(xué)習(xí)時間渊胸。k8s的一切都是對象（Object），它的核心概念一共只有4個台妆，Pod翎猛，部署（Deployment），服務(wù)（Service）和節(jié)點（Node）接剩。另外再加上一個容器鏡像（Docker Image）切厘，這個是Docker引擎的核心。掌握了這五個核心概念搂漠，就對容器技術(shù)有了基本了解迂卢，打下了扎實的基礎(chǔ)。
Windows安裝環(huán)境：
Windows10的企業(yè)版, 專業(yè)版, 和教育版是可以支持直接安裝K8s的，但電腦是要支持Hyper-V的, 詳見這里而克。由于我的Windows是家庭版靶壮，只能先安裝虛擬機（VirtualBox），再在虛擬機上安裝k8s员萍。我用的k8s是Minikube腾降，是k8s的簡化版。另外還安裝了Vagrant（它是管理虛擬機的一個軟件）作為界面來管理VirtualBox碎绎。
容器鏡像（Docker Image）:
任何程序都在容器中運行螃壤，k8s支持多種容器，其中Docker是最流行的筋帖。容器鏡像（Docker Image）是一個以文件形式存在的運行環(huán)境奸晴，它的里面是分層的，每一層都在上一層的基礎(chǔ)上不斷疊加新的功能日麸。容器鏡像是由Dockerfile創(chuàng)建的寄啼。Dockerfile是一個文件，里面包含一組已經(jīng)定義好的Docker命令（與Linux命令比較相似）代箭。當(dāng)運行Dockerfile時墩划，里面的命令被依次執(zhí)行，最后生成需要的容器鏡像嗡综。你再調(diào)用Docker命令（Docker run）運行容器鏡像來生成Docker容器乙帮，完成之后，應(yīng)用程序就已經(jīng)在容器里部署好了极景。這種方式能夠保證每次得到的環(huán)境都是一樣的察净。容器比虛擬機強的地方在于，它占用系統(tǒng)資源更少戴陡，生成時間更短塞绿。創(chuàng)建一個容器的耗時一般是秒級的，而虛擬機是分鐘級的恤批。容器鏡像的創(chuàng)建效率取決于它的大小异吻，一般來講容器鏡像越小，它的生成時間越短喜庞。
下面就是一個“nginx”的Dockerfile示例诀浪。
FROM alpine:3.2
EXPOSE 80 443
RUN apk add --update nginx && \
rm -rf /var/cache/apk/* && \
mkdir -p /tmp/nginx/client-body
COPY ./nginx.conf /etc/nginx/nginx.conf
VOLUME ["/etc/nginx/sites-enabled", "/etc/nginx/certs", "/etc/nginx/conf.d"]
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
任何Dockerfile的第一句總是“FROM 。延都。雷猪。”晰房，就是要創(chuàng)建一個Linux的運行環(huán)境求摇。一般有以下幾種：
- FROM ubuntu:18.04： 按照Linux的具體版本來創(chuàng)建鏡像射沟，這樣的Linux運行環(huán)境是比較完整的，鏡像的大小是百兆級別的与境。
- FROM alpine:latest : alpine是一個 精簡了的Linux運行環(huán)境验夯，它的大小是十兆級別的。
- FROM scratch : scratch是最小Linux運行環(huán)境摔刁，創(chuàng)建非郴幼快，但它的問題是你不能通過shell登錄到容器內(nèi)部共屈，因此我一般不用它绑谣。
當(dāng)用Vagrant管理虛擬機時，可以先用Vagrant命令啟動虛擬機拗引，然后敲入vagrant ssh借宵，進入虛擬機，系統(tǒng)顯示：
PS E:\app2\kub> vagrant ssh
Last login: Sat Sep 28 06:56:11 2019 from 10.0.2.2
然后鍵入“docker run --name docker-nginx -p 8001:80 nginx”運行Nginx鏡像寺擂。"docker-nginx"是容器的名字暇务，“--name”是名字的參數(shù)選項≌恚“-p”表示端口映射，把虛擬機的“8001”端口映射到容器的“80”端口（Nginx的缺省端口）择镇〉脖疲“nginx”是鏡像的名字，如果本地沒有找到“Nginx”鏡像腻豌，系統(tǒng)會自動從Docker鏡像庫里下載Nginx鏡像到本地家坎，然后再運行，這個鏡像有比較完整的Linux系統(tǒng)吝梅，因此文件比較大（100M）虱疏，但也可以湊活著用。命令運行之后苏携，顯示：
vagrant@ubuntu-xenial:~$ docker run --name docker-nginx -p 8001:80 nginx
這時Nginx已經(jīng)運行做瞪，但還沒有任何請求，控制臺沒有輸出右冻。如果名字為“docker-nginx”的容器以前已經(jīng)被運行装蓬，那么你需要刪除原來的，再運行上面命令纱扭‰怪悖可以先敲入“docker ps -a”找到所有運行過的容器，再敲入“docker rm 1ec2e3d63537”進行刪除乳蛾，其中“ 1ec2e3d63537”是容器ID.
切換到另一個虛擬機窗口暗赶，敲入curl localhost:8001鄙币，顯示：
vagrant@ubuntu-xenial:/usr/bin$ curl localhost:8001
...
<h1>Welcome to nginx!</h1>
...
這時就出現(xiàn)了Nginx的首頁，表示Docker容器中的Nginx已經(jīng)正常運行蹂随。
換回原容器顯示窗口十嘿，這時有了請求，控制臺輸出Nginx日志糙及。
vagrant@ubuntu-xenial:~$ docker run --name docker-nginx -p 8001:80 nginx
172.17.0.1 - - [28/Sep/2019:07:02:25 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 612 "-" "curl/7.47.0" "-"
這時已驗證Docker鏡像是好的详幽，敲入“CTRL-C”退出。
Pod:
Pod是k8是的最基本概念浸锨，你可以把它看成是對容器（container）的一個封裝唇聘，用來管理容器。一個Pod里可以有一個或多個容器柱搜，但一般是一個迟郎。Pod里的所有容器都共享Pod的資源和網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個Pod不能滿足用戶需求時聪蘸，你可以把Pod作為復(fù)制的最小單元來復(fù)制出一個同樣的Pod來處理用戶請求宪肖。Pod支持多種容器，不過一般是用Docker健爬。你可以用單獨的Pod配置文件創(chuàng)建Pod, 也可以把Pod的配置信息放在其他的對象（例如Deployment）的配置文件里面控乾，并與其他對象一起創(chuàng)建，后者更為常見娜遵。每一個Pod都有一個唯一的IP地址蜕衡，Pod一旦生成就可以通過IP地址進行訪問。但一般不這么做设拟，而是通過服務(wù)（Service）去間接地去訪問慨仿。下面就是Pod的配置文件。它的解釋放在后面的Deployment里面纳胧。
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
labels:
app: nginx-app
spec:
containers:
- name: nginx-container
image: nginx:latest
restartPolicy: Never
Pod模板（Pod Templates）
Pod模板是嵌入在其他K8s對象（Object）中的Pod的配置說明镰吆，例如Replication Controllers, Jobs, 和DaemonSets. 這時，Pod不是單獨創(chuàng)建的跑慕，而是由其它對象來創(chuàng)建万皿，其中最常用的是Deployment。
部署（Deployment）:
Deployment是比Pod更高一層的對象相赁，它的主要作用是管理Pod集群相寇，它里面可以有一個或多個Pod, 每一個Pod在功能上都是等同的。一般在Deployment里配置多個Pod以實現(xiàn)負載均衡和容錯钮科。在配置Deployment時唤衫，你需要指定Pod拷貝的個數(shù)，Deployment會自動管理它里面的Pod绵脯。當(dāng)某個Pod宕機時佳励，Deployment能自動復(fù)制一個新的Pod并替換宕機的Pod休里，
下面就是Deployment的配置文件（nginx-deployment.yaml）。在正方形灰框內(nèi)（從template開始）的是嵌入在Deployment里的Pod的設(shè)置赃承，灰框上面的是部署（Deployment）的設(shè)置妙黍。當(dāng)你運行這個配置文件時，它會創(chuàng)建一個Deployment瞧剖，同時也會創(chuàng)建嵌入在里面的Pod拭嫁。這就是為什么我們一般不需要單獨的Pod的配置文件，因為已經(jīng)把它嵌入在了Deployment里了抓于。
鍵入“kubectl create -f nginx-deployment.yaml”來運行這個部署做粤，顯示：
vagrant@ubuntu-xenial:~/dockerimages/kubernetes/nginx$ kubectl create -f nginx-deployment.yaml
deployment.apps/nginx-deployment created
這時部署已經(jīng)成功，現(xiàn)在就可以訪問它了捉撮。每個Pod都有自己的k8s集群內(nèi)部IP地址怕品，我們這時只能在K8s內(nèi)部用IP地址進行訪問。鍵入下面命令查看Pod地址巾遭，里面有兩個“Nginx”Pod肉康，因為Deployment里面是兩個Pod的集群。
vagrant@ubuntu-xenial:~/nginx$ kubectl get pods -o=custom-columns=NAME:.metadata.name,IP:.status.podIP
NAME IP
hello-minikube-856979d68c-74c65 172.17.0.3
nginx-deployment-77fff558d7-bhbbt 172.17.0.10
nginx-deployment-77fff558d7-v6zqw 172.17.0.9
打開另一個窗口灼舍，連入虛擬機吼和，然后鍵入以下命令“kubectl exec -ti hello-minikube-856979d68c-74c65 -- /bin/sh”登錄到k8s集群內(nèi)部，就能訪問Nginx了骑素。這里“hello-minikube-856979d68c-74c65”是"Minikube"Pod的名字纹安。“172.17.0.10”是其中一個Pod的內(nèi)部IP地址砂豌。
vagrant@ubuntu-xenial:~$ kubectl exec -ti hello-minikube-856979d68c-74c65 -- /bin/sh
# curl 172.17.0.10
服務(wù)（Service）:
Service是最上層的k8s的對象，可以看成我們平常說的微服務(wù)光督。對服務(wù)來講最重要的就是服務(wù)注冊和發(fā)現(xiàn)阳距。在k8s中，Service就是用來實現(xiàn)這個功能的结借。下面就是Service的配置文件（nginx-service.yaml）筐摘。一般來說調(diào)用服務(wù)需要知道三個東西，IP地址船老，協(xié)議和端口咖熟，例如"http://10.0.2.1:80". 但我們不想用IP，而是用名字來尋址柳畔，這就需要DNS馍管。DNS在k8s集群內(nèi)部實現(xiàn)了基于服務(wù)名的尋址。下面是Service的配置文件薪韩。Service通過“selector”來與Pod進行綁定确沸，這里它把請求轉(zhuǎn)發(fā)給標(biāo)簽“app”是“nginx-app”的Pod捌锭。“nodePort”給服務(wù)創(chuàng)建了一個外部可以訪問的端口罗捎，這樣在虛擬機上就可以直接訪問服務(wù)观谦，而不必登錄到k8s集群里。
運行以下命令“kubectl create -f nginx-service.yaml”創(chuàng)建服務(wù)桨菜。
vagrant@ubuntu-xenial:~/$ kubectl create -f nginx-service.yaml
service/nginx-service created
服務(wù)創(chuàng)建完成之后豁状，運行以下命令顯示當(dāng)前的所有服務(wù)， 現(xiàn)在就有了“nginx-service”服務(wù)倒得⌒汉欤“80”是服務(wù)的內(nèi)部端口，“30163”是服務(wù)的外部端口屎暇。
vagrant@ubuntu-xenial:~/$ kubectl get services
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 35d
nginx-service NodePort 10.109.7.249 <none> 80:30163/TCP 18s
因為已經(jīng)通過“NodePort”對外開放了端口承桥，現(xiàn)在不必登錄到k8s內(nèi)部，在虛擬機上就可以訪問服務(wù)了. 你可以鍵入“l(fā)ocalhost”
curl localhost:30163
Service 和Deployment的區(qū)別：
Deployment是用來管理集群的根悼，與Pod綁定凶异，但你不能直接訪問Deployment。服務(wù)（Service）是為了方便用名字（而不是IP地址）訪問挤巡。但這也只是在集群內(nèi)部剩彬。你可以登錄k8s集群內(nèi)部，然后鍵入下面命令訪問服務(wù)矿卑。
# curl nginx-service
但在虛擬機上（k8s外面）就不行, 這時只能用IP地址喉恋。因為DNS只是在k8s內(nèi)部才起作用。
節(jié)點（Node）：
Node剛開始接觸時容易和Pod搞混母廷，但它相當(dāng)于虛擬機或物理機轻黑，而Pod相當(dāng)于容器。所有的的Pod或容器都是部署在Node上面琴昆。Minikube只支持單Node氓鄙，但你可以在它里面部署多個Pod。下面是Node示意圖业舍。
k8s核心概念之間的關(guān)系：
對象間關(guān)系：
下面是k8s的一個簡單結(jié)構(gòu)圖：
圖中每個菱形是一個Node抖拦，中間的Node是Master Node，其余三個是Worker Node舷暮。Master Node負責(zé)管理Worker Node态罪。 Worker Node是真正干活的Node。Master Node里有各種控制器下面，Deployment就是由控制器來管理的复颈，它在中間的管理Node里，他里面有兩個部署诸狭，A和B券膀，分別對應(yīng)服務(wù)A和服務(wù)B君纫。“服務(wù)A”部署在最下面的Node里芹彬，它里面只有一個Pod蓄髓。“服務(wù)B”部署在上面的兩個Node里舒帮，左邊的Node只有一個Pod会喝，右邊的Node有兩個Pod，這是一個有三個Pod的集群玩郊。當(dāng)一個部署里有多個Pod時肢执，一般是把它們部署在不同的Node上，這樣即使一個Node宕機译红，Deployment仍然可用预茄。
對象綁定：
下圖是介紹對象之間如何綁定的關(guān)系圖。
每個對象都有多個標(biāo)簽（Label）侦厚，“app”就是一個用來標(biāo)識Pod對象的標(biāo)簽耻陕。圖里有兩個Pod，它們的“app”標(biāo)簽的值分別為“A”和“B”刨沦，其中Pod “B”是集群诗宣，而Pod “A”不是。服務(wù)（Service）和部署（Deployment）都通過標(biāo)簽選擇器（Label Selector）來綁定與之匹配的Pod想诅。
附錄：
你最好是已經(jīng)安裝了k8s和Docker環(huán)境召庞，那就可以依次運行本文中的示例。如果你沒有環(huán)境来破，新建一個也不難篮灼。如果你不愿意創(chuàng)建環(huán)境, k8s的官網(wǎng)有一個練習(xí)環(huán)境，可以直接用來運行命令徘禁，詳見這里
索引：
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