k8s简介与底层原理
# 一、k8s是什么？
K8S （Kubernetes），是负责自动化运维管理多个容器化程序的集群
服务发现与负载均衡：无需修改你的应用程序即可使用陌生的服务发现机制。
存储编排：自动挂载所选存储系统，包括本地存储。
Secret和配置管理：部署更新Secrets和应用程序的配置时不必重新构建容器镜像，且不必将软件堆栈配置中的秘密信息暴露出来。
批量执行：除了服务之外，Kubernetes还可以管理你的批处理和CI工作负载，在期望时替换掉失效的容器。
水平扩缩：使用一个简单的命令、一个UI或基于CPU使用情况自动对应用程序进行扩缩。
滚动更新与回滚：Kubernetes会分步骤地将针对应用或其配置的更改上线，同时监视应用程序运行状况以确保你不会同时终止所有实例。
自动装箱：根据资源需求和其他约束自动放置容器，同时避免影响可用性。
自我修复：重新启动失败的容器，在节点死亡时替换并重新调度容器，杀死不响应用户定义的健康检查的容器。
# 二、K8S 核心架构原理
这里，我们从宏观架构上来学习 K8S 的设计思想。首先看下图： 
K8S 是属于主从设备模型（Master-Slave 架构），即 Master Node负责核心的调度、管理和运维，Worker Node则执行用户的程序。
注意：Master Node 和 Worker Node 是分别安装了 K8S 的 Master 和 Woker 组件的实体服务器，每个 Node 都对应了一台实体服务器（虽然 Master Node 可以和其中一个 Worker Node 安装在同一台服务器，但是建议 Master Node 单独部署），所有 Master Node 和 Worker Node 组成了 K8S 集群，同一个集群可能存在多个 Master Node 和 Worker Node。
首先来看Master Node都有哪些组件：
API Server。K8S 的请求入口服务。
API Server 负责接收 K8S 所有请求（来自 UI 界面或者 CLI 命令行工具），然后，API Server 根据用户的具体请求，去通知其他组件干活。
Controller Manager。K8S 所有 Worker Node 的监控器。
Controller Manager 有很多具体的 Controller， Node Controller、Service Controller、Volume Controller 等。Controller 负责监控和调整在 Worker Node 上部署的服务的状态，比如用户要求 A 服务部署 2 个副本，那么当其中一个服务挂了的时候，Controller 会马上调整，让 Scheduler 再选择一个 Worker Node 重新部署服务。
Scheduler。K8S 所有 Worker Node 的调度器。
当用户要部署服务时，Scheduler 会选择最合适的 Worker Node（服务器）来部署。
etcd。K8S 的存储服务。
etcd 存储了 K8S 的关键配置和用户配置，K8S 中仅 API Server 才具备读写权限，其他组件必须通过 API Server 的接口才能读写数据。
接着来看Worker Node的组件：
Kubelet。Worker Node 的监视器，以及与 Master Node 的通讯器。
Kubelet 是 Master Node 安插在 Worker Node 上的“眼线”，它会定期向 Master Node 汇报自己 Node 上运行的服务的状态，并接受来自 Master Node 的指示采取调整措施。负责控制所有容器的启动停止，保证节点工作正常。
Kube-Proxy。K8S 的网络代理。
Kube-Proxy 负责 Node 在 K8S 的网络通讯、以及对外部网络流量的负载均衡。
Container Runtime。Worker Node 的运行环境。
即安装了容器化所需的软件环境确保容器化程序能够跑起来，比如 Docker Engine运行环境。
在大概理解了上面几个组件的意思后，我们来看下上面用K8S部署Nginx的过程中，K8S内部各组件是如何协同工作的：
我们在master节点执行一条命令要master部署一个nginx应用(kubectl create deployment nginx --image=nginx)
- 这条命令首先发到master节点的网关api server，这是matser的唯一入口
- api server将命令请求交给controller mannager进行控制
- controller mannager 进行应用部署解析
- controller mannager 会生成一次部署信息，并通过api server将信息存入etcd存储中
- scheduler调度器通过api server从etcd存储中，拿到要部署的应用，开始调度看哪个节点有资源适合部署
- scheduler把计算出来的调度信息通过api server再放到etcd中
- 每一个node节点的监控组件kubelet，随时和master保持联系（给api-server发送请求不断获取最新数据），拿到master节点存储在etcd中的部署信息
- 假设node2的kubelet拿到部署信息，显示他自己节点要部署某某应用
- kubelet就自己run一个应用在当前机器上，并随时给master汇报当前应用的状态信息
- node和master也是通过master的api-server组件联系的
- 每一个机器上的kube-proxy能知道集群的所有网络，只要node访问别人或者别人访问node，node上的kube-proxy网络代理自动计算进行流量转发