简单认识一下Kubernetes，并搭建自己的集群
发布时间：2021-08-17 18:55:09 所属栏目：云计算 来源：互联网
导读：Kubernetes是什么 Kubernetes是由Google在2014年开源的生产级别的容器编排系统，或者说是微服务和云原生平台。虽说14年才开源，但实际上Kubernetes是Google内部的容器编排系统Borg的开源版本，在Google内部已经用了十多年了。下面是一个关于Kubernetes的Logo
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Kubernetes是什么
Kubernetes是由Google在2014年开源的生产级别的容器编排系统，或者说是微服务和云原生平台。虽说14年才开源，但实际上Kubernetes是Google内部的容器编排系统Borg的开源版本，在Google内部已经用了十多年了。下面是一个关于Kubernetes的Logo来源的小插曲。
Kubernetes由谷歌在2014年首次对外宣布 。它的开发和设计都深受谷歌的Borg系统的影响，它的许多顶级贡献者之前也是Borg系统的开发者。在谷歌内部，Kubernetes的原始代号曾经是Seven，即星际迷航中友好的Borg(博格人)角色。Kubernetes标识中舵轮有七个轮辐就是对该项目代号的致意。
不过也有一个说法是，Docker的Logo是一个驮着集装箱的鲸鱼，也就是运输船，Kubernetes的Logo是一个船舵，旨在引领着Docker(或者说容器技术)走向远方。
简单了解Kubernetes
看了很多官方文章，是真官方。官方什么意思呢，就是有可能看完了约等于没有看，一样的啥都不知道。
所以我想写这样一篇文章，给那些看完文档仍然不太理解或者说完全没了解过Kubernetes的老铁一点小帮助。那么让我们回到最初对Kubernetes的定义，它是一个微服务框架。
说到微服务框架，我们就不得不提一下目前业界十分主流的微服务框架，与这些你十分熟悉的框架进行对比，你就会很清晰的知道Kubernetes能做什么了。目前很主流的微服务框架和平台有Spring Cloud、Dubbo和Kubernetes。
Spring Cloud来自Netflix，Dubbo来自阿里，而Kubernetes则来自Google。说的直观一点，这三个框架都是针对微服务的解决方案。可能有人会说，Kubernetes不是一个容器编排系统吗?怎么跟Spring Cloud这种软件层面上的微服务框架做起了对比呢?
老铁别慌，等我们慢慢深入这个概念。
我们都知道，如果我们需要使用微服务，那么肯定少不了一些底层的基础设施的支撑，例如服务注册与发现、负载均衡、日志监控、配置管理、集群自愈和容错、弹性伸缩……等等。我没有列举完，如其实这些组件都可以统称为微服务的公共关注点。那我们是不是可以说，只要能够提供的这些功能，它就算一个微服务框架呢?
以上的大多数功能，Kubernetes都是内置的。故我们可以说Kubernetes是一个与Docker Swarm相类似的容器编排系统，但是由于Kubernetes内置了微服务的解决方案，它同时也是一个功能完备的微服务框架。
Pod的概念
在Docker Swarm中，调度的最小单位是容器，而在Kubernetes中，调度的最小是Pod，那啥是Pod呢?
Pod是Kubernetes设计的一个全新的概念，在英文中的原意是表达一群鲸鱼或者是一个豌豆荚的意思。换句话说，一个Pod中可以运行一个或者多个容器。
在一个集群中，Kubernetes会为每个Pod都分配一个集群内唯一的IP地址。因为Kubernetes要求底层网络支持集群内的任意节点之间的两个Pod能够直接通信。这些容器共享当前Pod的文件系统和网络。而这些容器之所以能够共享，是因为Pod中有一个叫Pause的根容器，其余的用户业务容器都是共享这个根容器的IP和Volume。所以这些容器之间都可以通过localhost进行通信。
有人可能会问，为什么要引入根容器这个概念?那是因为如果没有根容器的话，当一个Pod中引入了多个容器的时候，我们应该用哪一个容器的状态来判断Pod的状态呢?所以才要引入与业务无关且不容易挂掉的Pause容器作为根容器，用根容器的状态来代表整个容器的状态。
熟悉Spring Cloud或者微服务的都知道，微服务中最忌讳的就是出现单点的情况。
所以针对同一个服务我们一般会部署2个或者更多个实例。在Kubernetes中，则是会部署多个Pod副本，组成一个Pod集群来对外提供服务。
而我们前面提过，Kubernetes会为每一个Pod提供一个唯一的IP地址，客户端就需要通过每个Pod的唯一IP+容器端口来访问到具体的Pod，这样一来，如果客户端把调用地址写死，服务器就没有办法做负载均衡，而且，Pod重启之后IP地址是会变的，难道每次重启都要通知客户端IP变更吗?
为了解决这个问题，就要引出Service的概念了。
Service
Service是Kubernetes中最核心的资源对象之一，就是用于解决上面提到的问题。我个人认为与Swarm中的Service概念没有太大的区别。
一旦Service被创建，Kubernetes会为其分配一个集群内唯一的IP，叫做ClusterIP，而且在Service的整个生命周期中，ClusterIP不会发生变更，这样一来，就可以用与Docker Swarm类似的操作，建立一个ClusterIP到服务名的DNS域名映射即可。
值得注意的是，ClusterIP是一个虚拟的IP地址，无法被Ping，仅仅只限于在Kubernetes的集群内使用。
而Service对客户端，屏蔽了底层Pod的寻址的过程。并且由kube-proxy进程将对Service的请求转发到具体的Pod上，具体到哪一个，由具体的调度算法决定。这样以来，就实现了负载均衡。
而Service是怎么找到Pod的呢?这就需要继续引入另外一个核心概念Label了。
Label
Lable本质上是一个键值对，具体的值由用户决定。Lable就是标签，可以打在Pod上，也可以打到Service上。总结来说，Label与被标记的资源是一个一对多的关系。
例如，我们给上面所描述的Pod打上了role=serviceA的标签，那么只需要在Service中的Label Selector中加入刚刚那个标签，这样一来，Service就可以通过Label Selector找到打了同一Label的Pod副本集了。
接下来，再简单的介绍一下其他的Kubernetes核心概念。
Replica Set
上面提到过部署多个Pod，是怎么一回事呢?Kubernetes最开始有一个概念叫Replication Controller，不过现在已经慢慢的被Replica Set所替代，RS也叫下一代的RC。简单来说Replica Set定义了一种期望的场景，即让任何时候集群内的Pod副本数量都符合预期的值。
一旦被创建，集群就会定期的检测当前存活的Pod数量，如果多了，集群就会停掉一些Pod。相反，如果少了就会创建一些Pod。这样一来可以避免什么问题呢?假设某个服务有两个实例在运行，其中一个意外挂掉了，如果我们设置了副本数量是2，那么集群就会自动创建一个Pod，以保证集群内始终有两个Pod在运行。
Kubernetes的东西就简单的介绍这么多，接下来让我们进入集群的搭建环节。
搭建Kubernetes的准备工作
不知道从哪篇博客开始，不是很愿意写这种纯TODO类的博文，但是我自己躺坑之后发现，我自己这个还真是我目前见过最简单的。
我看到的有些安装分了很多种情况，但是当一个初学者来看的时候，可能反而会让他看懵逼。所以接下来的安装会有些硬核。不分情况，就只有一种情况，一把梭安装就完事。
系统 版本 Ubuntu 18.04
Kubernetes 版本 v1.16.3
Docker 版本 v19.03.5
Flannel 版本 v0.11.0
如果你问我，如果没有机器看了你的文章也能的拥有自己的集群吗?
准备工作
我们先假设以下的情况成立。
机器：有2-3台物理机或虚拟机
系统：Ubuntu 18.04且已换好国内的源
如果以上基本不成立，本篇文章到此结束，谢谢观看……
安装Docker
我也不需要介绍各种情况了，直接登上机器，创建一个shell脚本，例如叫install_docker.sh，一把梭代码如下。
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates
curl gnupg-agent software-properties-common
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
sudo apt-get update
sudo apt-get -y install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
然后执行sh install_docker.sh，等待命令跑完，验证Docker是否安装好即可。直接敲docker +回车。
安装Kubernetes
同理，新建一个shell脚本，例如install_k8s.sh。一把梭代码如下：
sudo curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo apt-get update
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl --allow-unauthenticated
然后执行sh install_k8s.sh，等待命令跑完，验证Kubernetes是否安装好即可。直接敲kubectl +回车。
关闭Swap
先给出一把梭，不要耽误了正在安装的老铁。为什么要关闭后面再说。
暂时关闭，直接使用命令sudo swapoff -a，但是重启之后会生效。会导致Kubernetes无法正常运行。
永久关闭，建议一劳永逸，sudo vim /etc/fstab将有swap.img那行注释掉，保存即可。
那么，swap是啥呢?它是系统的交换分区，你可以理解为虚拟内存。当系统内存不足的时候，会将一部分硬盘空间虚拟成内存使用。那为什么Kubernetes需要将其关掉呢?可以从下图看看访问内存和访问硬盘速度上的差异就知道了。
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