我第一次接觸容器編排調(diào)度工具是 Docker 自家的 Docker Swarm，主要解決當(dāng)時公司內(nèi)部業(yè)務(wù)項目部署繁瑣的問題鸥昏，我記得當(dāng)時項目實現(xiàn)容器化之后，花在項目部署運維的時間大大減少了涌韩，當(dāng)時覺得這玩意還挺新鮮的盆均，原來自動化運維可以這么玩。后面由于工作原因肩碟，很久沒碰過容器方面的知識了强窖。最近在公司的數(shù)據(jù)同步項目中，需要使用到分布式調(diào)度數(shù)據(jù)同步執(zhí)行單元削祈，目前使用的方案是將數(shù)據(jù)同步執(zhí)行單元打包成鏡像翅溺，使用 K8s 進行調(diào)度，正好趁這個機會了解一下 K8s髓抑，下面我就用圖解的形式將我所理解的 K8s 分享給大家咙崎。
K8s 三大核心功能
K8s 是一個輕便的和可擴展的開源平臺，用于管理容器化應(yīng)用和服務(wù)吨拍。通過 K8s 能夠進行應(yīng)用的自動化部署和擴縮容褪猛。
K8s 是比容器更上一層的架構(gòu)，它可以支持多種容器技術(shù)羹饰，比如我們熟悉的 Docker伊滋，K8s 定位是一個容器調(diào)度工具，它主要具備以下三大核心能力：
1队秩、自動調(diào)度
k8s 將用戶部署提交的容器放到 k8s 集群的任意一個節(jié)點中笑旺，k8s 可以根據(jù)容器所需要的資源大小，以及節(jié)點的負載情況來決定容器放在哪個節(jié)點上面馍资。
2筒主、自動修復(fù)
當(dāng) k8s 的健康檢查機制發(fā)現(xiàn)某個節(jié)點出現(xiàn)問題，它會自動將該節(jié)點上的資源轉(zhuǎn)移到其它節(jié)點上面完成自動恢復(fù)鸟蟹。
3乌妙、橫向自動擴縮容
在 k8s 1.1+ 版本中，有一個功能叫 “ Horizontal Pod Autoscaler”建钥，簡稱 “HPA”藤韵，意思是 Pod自動擴容，它可以預(yù)先定義 Pod 的負載指標(biāo)锦针，當(dāng)達到預(yù)期設(shè)定的負載指標(biāo)后荠察，就會根據(jù)指標(biāo)自動觸發(fā)自動動態(tài)擴容/縮容行為置蜀。
1）橫向自動擴容
2）橫向自動縮容
節(jié)點
從上面的圖可以看出來，k8s 集群的節(jié)點有兩個角色悉盆，分別為 Master 節(jié)點和 Node 節(jié)點盯荤，整個 K8s 集群Master 和 Node 節(jié)點關(guān)系如下圖所示：
1、Master 節(jié)點
Master 節(jié)點也稱為控制節(jié)點焕盟，每個 k8s 集群都有一個 Master 節(jié)點負責(zé)整個集群的管理控制秋秤，我們上面介紹的 k8s 三大能力都是經(jīng)過 Master 節(jié)點發(fā)起的，Master 節(jié)點包含了以下幾個組件：
- API Server：提供了 HTTP Rest 接口的服務(wù)進程脚翘，所有資源對象的增灼卢、刪、改来农、查等操作的唯一入口鞋真；
- Controller Manager：k8s 集群所有資源對象的自動化控制中心；
- Scheduler：k8s 集群所有資源對象自動化調(diào)度控制中心沃于；
- ETCD：k8s 集群注冊服務(wù)發(fā)現(xiàn)中心涩咖，可以保存 k8s 集群中所有資源對象的數(shù)據(jù)。
2繁莹、Node
Node 節(jié)點的作用是承接 Master 分配的工作負載檩互，它主要有以下幾個關(guān)鍵組件：
- kubelet：負責(zé) Pod 對應(yīng)容器的創(chuàng)建、啟停等操作咨演，與 Master 節(jié)點緊密協(xié)作闸昨；
- kube-porxy：實現(xiàn) k8s 集群通信與負載均衡的組件。
從圖上可看出薄风，在 Node 節(jié)點上面饵较，還需要一個容器運行環(huán)境，如果使用 Docker 技術(shù)棧遭赂，則還需要在 Node 節(jié)點上面安裝 Docker Engine告抄，專門負責(zé)該節(jié)點容器管理工作。
Pod
Pod 是 k8s 最重要而且是最基本的一個資源對象嵌牺，它的結(jié)構(gòu)如下：
從以上 Pod 的結(jié)構(gòu)圖可以看出，它其實是容器的一個上層包裝結(jié)構(gòu)龄糊，這也就是為什么 K8s 可以支持多種容器類型的原因逆粹，基于這方面，我理解 k8s 的定位就是一個編排與調(diào)度工具炫惩，而容器只是它調(diào)度的一個資源對象而已僻弹。
Pod 可包含多個容器在里面，每個 Pod 至少會有一個 Pause 容器他嚷，其它用戶定義的容器都共享該 Pause 容器蹋绽，Pause 容器的主要作用是用于定義 Pod 的 ip 和 volume芭毙。
Pod 在 k8s 集群中的位置如下圖所示：
Label
Label 在 k8s 中是一個非常核心的概念，我們可以將 Label 指定到對應(yīng)的資源對象中卸耘，例如 Node退敦、Pod、Replica Set蚣抗、Service 等侈百，一個資源可以綁定任意個 Label，k8s 通過 Label 可實現(xiàn)多維度的資源分組管理翰铡，后續(xù)可通過 Label Selector 查詢和篩選擁有某些 Label 的資源對象钝域，例如創(chuàng)建一個 Pod，給定一個 Label锭魔，workerid=123例证，后續(xù)可通過 workerid=123 刪除擁有該標(biāo)簽的 Pod 資源。
Replica Set
Replica Set 目的是為了定義一個期望的場景迷捧，比如定義某種 Pod 的副本數(shù)量在任意時刻都處于 Peplica Set 期望的值织咧，假設(shè) Replica Set 定義 Pod 的副本數(shù)目為：replicas=2，當(dāng)該 Replica Set 提交給 Master 后党涕，Master 會定期巡檢該 Pod 在集群中的數(shù)目烦感，如果發(fā)現(xiàn)該 Pod 掛掉了一個，Master 就會嘗試依據(jù) Replica Set 設(shè)置的 Pod 模版創(chuàng)建 Pod膛堤，以維持 Pod 的數(shù)量與 Replica Set 預(yù)期的 Pod 數(shù)量相同手趣。
通過 Replica Set，k8s 集群實現(xiàn)了用戶應(yīng)用的高可用性肥荔，而且大大減少了運維工作量绿渣。因此生產(chǎn)環(huán)境一般用 Deployment 或者 Replica Set 去控制 Pod 的生命周期和期望值，而不是直接單獨創(chuàng)建 Pod燕耿。
類似 Replica Set 的還有 Deployment中符，它的內(nèi)部實現(xiàn)也是通過 Replica Set 實現(xiàn)的，可以說 Deployment 是 Replica Set 的升級版誉帅，它們之間的 yaml 配置文件格式大部分都相同淀散。
Service
Service 是 k8s 能夠?qū)崿F(xiàn)微服務(wù)集群的一個非常重要的概念，顧名思義蚜锨，k8s 的 Service 就是我們平時所提及的微服務(wù)架構(gòu)中的“微服務(wù)”档插，本文上面提及的 Pod、Replica Set 等都是為 Service 服務(wù)的資源亚再， 如下圖表示 Service郭膛、Pod、Replica Set 的關(guān)系：
從上圖可看出氛悬，Service 定義了一個服務(wù)訪問的入口则剃，客戶端通過這個入口即可訪問服務(wù)背后的應(yīng)用集群實例，而 Service 則是通過 Label Selector 實現(xiàn)關(guān)聯(lián)與對接的棍现，Replica Set 保證服務(wù)集群資源始終處于期望值调煎。
以上只是一個微服務(wù)轴咱，通常來說一個應(yīng)用項目會由多個不同業(yè)務(wù)能力而又彼此獨立的微服務(wù)組成，多個微服務(wù)間組成了一個強大而又高可用的應(yīng)用服務(wù)集群朴肺。
Namespace
Namespace 顧名思義是命名空間的意思，在 k8s 中主要用于實現(xiàn)資源隔離的目的戈稿，用戶可根據(jù)不同項目創(chuàng)建不同的 Namespace，通過 k8s 將資源分配到不同 Namespace 中鞍盗，即可實現(xiàn)不同項目的資源隔離：
作者簡介
作者張乘輝，擅長消息中間件技能般甲，負責(zé)公司百萬 TPS 級別 Kafka 集群的維護，作者維護的公號「后端進階」不定期分享 Kafka敷存、RocketMQ 系列不講概念直接真刀真槍的實戰(zhàn)總結(jié)以及細節(jié)上的源碼分析；同時作者也是阿里開源分布式事務(wù)框架 Seata Contributor锚烦，因此也會分享關(guān)于 Seata 的相關(guān)知識觅闽；當(dāng)然公號也會分享 WEB 相關(guān)知識比如 Spring 全家桶等。內(nèi)容不一定面面俱到涮俄，但一定讓你感受到作者對于技術(shù)的追求是認真的蛉拙！
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