Kubernetes初探 ：總體概述及使用示例
Kubernetes是Google開源的容器集群管理系統(tǒng)。它構(gòu)建于docker技術(shù)之上，為容器化的應(yīng)用提供資源調(diào)度、部署運行、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、擴(kuò)容縮容等整一套功能，本質(zhì)上可看作是基于容器技術(shù)的mini-PaaS平臺。本文旨在梳理Kubernetes的架構(gòu)、概念及基本工作流，并且通過運行一個簡單的示例應(yīng)用來介紹如何使用Kubernetes。
如下圖所示是我初步閱讀文檔和源代碼之后整理的總體概覽，基本上可以從如下三個維度來認(rèn)識Kubernetes。
操作對象
Kubernetes以RESTFul形式開放接口，用戶可操作的REST對象有三個：
•pod：是Kubernetes最基本的部署調(diào)度單元，可以包含container，邏輯上表示某種應(yīng)用的一個實例。比如一個web站點應(yīng)用由前端、后端及數(shù)據(jù)庫構(gòu)建而成，這三個組件將運行在各自的容器中，那么我們可以創(chuàng)建包含三個container的pod。
•service：是pod的路由代理抽象，用于解決pod之間的服務(wù)發(fā)現(xiàn)問題。因為pod的運行狀態(tài)可動態(tài)變化(比如切換機(jī)器了、縮容過程中被終止了等)，所以訪問端不能以寫死IP的方式去訪問該pod提供的服務(wù)。service的引入旨在保證pod的動態(tài)變化對訪問端透明，訪問端只需要知道service的地址，由service來提供代理。
•replicationController：是pod的復(fù)制抽象，用于解決pod的擴(kuò)容縮容問題。通常，分布式應(yīng)用為了性能或高可用性的考慮，需要復(fù)制多份資源，并且根據(jù)負(fù)載情況動態(tài)伸縮。通過replicationController，我們可以指定一個應(yīng)用需要幾份復(fù)制，Kubernetes將為每份復(fù)制創(chuàng)建一個pod，并且保證實際運行pod數(shù)量總是與該復(fù)制數(shù)量相等(例如，當(dāng)前某個pod宕機(jī)時，自動創(chuàng)建新的pod來替換)。
可以看到，service和replicationController只是建立在pod之上的抽象，最終是要作用于pod的，那么它們?nèi)绾胃鷓od聯(lián)系起來呢？這就要引入label的概念：label其實很好理解，就是為pod加上可用于搜索或關(guān)聯(lián)的一組key/value標(biāo)簽，而service和replicationController正是通過label來與pod關(guān)聯(lián)的。如下圖所示，有三個pod都有l(wèi)abel為"app=backend"，創(chuàng)建service和replicationController時可以指定同樣的label:"app=backend"，再通過label selector機(jī)制，就將它們與這三個pod關(guān)聯(lián)起來了。例如，當(dāng)有其他frontend pod訪問該service時，自動會轉(zhuǎn)發(fā)到其中的一個backend pod。
功能組件
如下圖所示是官方文檔里的集群架構(gòu)圖，一個典型的master/slave模型。
master運行三個組件：
•apiserver：作為kubernetes系統(tǒng)的入口，封裝了核心對象的增刪改查操作，以RESTFul接口方式提供給外部客戶和內(nèi)部組件調(diào)用。它維護(hù)的REST對象將持久化到etcd（一個分布式強(qiáng)一致性的key/value存儲）。
•scheduler：負(fù)責(zé)集群的資源調(diào)度，為新建的pod分配機(jī)器。這部分工作分出來變成一個組件，意味著可以很方便地替換成其他的調(diào)度器。
•controller-manager：負(fù)責(zé)執(zhí)行各種控制器，目前有兩類：
◦endpoint-controller：定期關(guān)聯(lián)service和pod(關(guān)聯(lián)信息由endpoint對象維護(hù))，保證service到pod的映射總是***的。
◦replication-controller：定期關(guān)聯(lián)replicationController和pod，保證replicationController定義的復(fù)制數(shù)量與實際運行pod的數(shù)量總是一致的。
slave(稱作minion)運行兩個組件：
•kubelet：負(fù)責(zé)管控docker容器，如啟動/停止、監(jiān)控運行狀態(tài)等。它會定期從etcd獲取分配到本機(jī)的pod，并根據(jù)pod信息啟動或停止相應(yīng)的容器。同時，它也會接收apiserver的HTTP請求，匯報pod的運行狀態(tài)。
•proxy：負(fù)責(zé)為pod提供代理。它會定期從etcd獲取所有的service，并根據(jù)service信息創(chuàng)建代理。當(dāng)某個客戶pod要訪問其他pod時，訪問請求會經(jīng)過本機(jī)proxy做轉(zhuǎn)發(fā)。
工作流
上文已經(jīng)提到了Kubernetes中最基本的三個操作對象：pod, replicationController及service。 下面分別從它們的對象創(chuàng)建出發(fā)，通過時序圖來描述Kubernetes各個組件之間的交互及其工作流。
使用示例
***，讓我們進(jìn)入實戰(zhàn)模式，這里跑一個最簡單的單機(jī)示例(所有組件運行在一臺機(jī)器上)，旨在打通基本流程。
搭建環(huán)境
***步，我們需要Kuberntes各組件的二進(jìn)制可執(zhí)行文件。有以下兩種方式獲取：
- 下載源代碼自己編譯：
- git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes.git cd kubernetes/build ./release.sh
- 直接下載人家已經(jīng)編譯打包好的tar文件：
- wget https://storage.googleapis.com/kubernetes/binaries.tar.gz
自己編譯源碼需要先安裝好golang，編譯完之后在kubernetes/_output/release-tars文件夾下可以得到打包文件。直接下載的方式不需要安裝其他軟件，但可能得不到***的版本。
第二步，我們還需要etcd的二進(jìn)制可執(zhí)行文件，通過如下方式獲取：
- wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v0.4.6/etcd-v0.4.6-linux-amd64.tar.gz tar xvf etcd-v0.4.6-linux-amd64.tar.gz
第三步，就可以啟動各個組件了：
etcd
- cd etcd-v0.4.6-linux-amd64
- ./etcd
apiserver
- ./apiserver \
- -address=127.0.0.1 \
- -port=8080 \
- -portal_net="172.0.0.0/16" \
- -etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 \
- -machines=127.0.0.1 \
- -v=3 \
- -logtostderr=false \
- -log_dir=./log
scheduler
- ./scheduler -master 127.0.0.1:8080 \
- -v=3 \
- -logtostderr=false \
- -log_dir=./log
controller-manager
- ./controller-manager -master 127.0.0.1:8080 \
- -v=3 \
- -logtostderr=false \
- -log_dir=./log
kubelet
- ./kubelet \
- -address=127.0.0.1 \
- -port=10250 \
- -hostname_override=127.0.0.1 \
- -etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 \
- -v=3 \
- -logtostderr=false \
- -log_dir=./log
創(chuàng)建pod
搭好了運行環(huán)境后，就可以提交pod了。首先編寫pod描述文件，保存為redis.json：
- {
- "id": "redis",
- "desiredState": {
- "manifest": {
- "version": "v1beta1",
- "id": "redis",
- "containers": [{
- "name": "redis",
- "image": "dockerfile/redis",
- "imagePullPolicy": "PullIfNotPresent",
- "ports": [{
- "containerPort": 6379,
- "hostPort": 6379
- }]
- }]
- }
- },
- "labels": {
- "name": "redis"
- }
- }
然后，通過命令行工具kubecfg提交：
- ./kubecfg -c redis.json create /pods
提交完后，通過kubecfg查看pod狀態(tài)：
- # ./kubecfg list /pods
- ID Image(s) Host Labels Status
- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
- redis dockerfile/redis 127.0.0.1/ name=redis Running
Status是Running表示pod已經(jīng)在容器里運行起來了，可以用"docker ps"命令來查看容器信息：
- # docker ps
- CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
- ae83d1e4b1ec dockerfile/redis:latest "redis-server /etc/r 19 seconds ago Up 19 seconds k8s_redis.caa18858_redis.default.etcd_1414684622_1b43fe35
創(chuàng)建replicationController
- {
- "id": "redisController",
- "apiVersion": "v1beta1",
- "kind": "ReplicationController",
- "desiredState": {
- "replicas": 1,
- "replicaSelector": {"name": "redis"},
- "podTemplate": {
- "desiredState": {
- "manifest": {
- "version": "v1beta1",
- "id": "redisController",
- "containers": [{
- "name": "redis",
- "image": "dockerfile/redis",
- "imagePullPolicy": "PullIfNotPresent",
- "ports": [{
- "containerPort": 6379,
- "hostPort": 6379
- }]
- }]
- }
- },
- "labels": {"name": "redis"}
- }},
- "labels": {"name": "redis"}
- }
然后，通過命令行工具kubecfg提交：
- ./kubecfg -c redisController.json create /replicationControllers
提交完后，通過kubecfg查看replicationController狀態(tài)：
- # ./kubecfg list /replicationControllers
- ID Image(s) Selector Replicas
- ---------- ---------- ---------- ----------
- redisController dockerfile/redis name=redis 1
同時，1個pod也將被自動創(chuàng)建出來，即使我們故意刪除該pod，replicationController也將保證創(chuàng)建1個新pod。
本文源自：http://blog.csdn.net/zhangjun2915/article/details/40598151
