Kubernetes学习之路（⼆⼗）之K8S组件运⾏原理详解总结⽬录
⼀、看图说K8S
先从⼀张⼤图来观看⼀下K8S是如何运作的，再具体去细化K8S的概念、组件以及⽹络模型。
从上图，我们可以看到K8S组件和逻辑及其复杂，但是这并不可怕，我们从宏观上先了解K8S是怎么⽤的，再进⾏庖丁解⽜。从上图我们可以看出：
Kubernetes集主要由Master和Node两类节点组成
Master的组件包括：apiserver、controller-manager、scheduler和etcd等⼏个组件，其中apiserver是整个集的⽹关。
Node主要由kubelet、kube-proxy、docker引擎等组件组成。kubelet是K8S集的⼯作与节点上的代理组件。
⼀个完整的K8S集，还包括CoreDNS、Prometheus（或HeapSter）、Dashboard、Ingress Controller等⼏个附加组件。其中cAdivsor组件作⽤于各个节点（master和node节点）之上，⽤于收集及收集容器及节点的CPU、内存以及磁盘资源的利⽤率指标数据，这些统计数据由Heapster聚合后，可以通过apiserver访问。
要了解K8S的所有组件，没去⾛⼀遍，永远不知道它是怎么跑起来的，那么下⾯就带着⼏个新⼿疑问来看K8S
1、K8S是如何对容器编排？
在K8S集中，容器并⾮最⼩的单位，K8S集中最⼩的调度单位是Pod，容器则被封装在Pod之中。由此可知，⼀个容器或多个容器可以同属于在⼀个Pod之中。
2、Pod是怎么创建出来的？
Pod并不是⽆缘⽆故跑出来的，它是⼀个抽象的l逻辑概念，那么Pod是如何创建的呢？Pod是由Pod控制器进⾏管理控制，其代表性的Pod控制器有Deployment、StatefulSet等。这⾥我们先有这样的⼀个概念，后⾯再详细解刨。
3、Pod资源组成的应⽤如何提供外部访问的？
Pod组成的应⽤是通过Service这类抽象资源提供内部和外部访问的，但是service的外部访问需要端⼝的映射，带来的是端⼝映射的⿇烦和操作的繁琐。为此还有⼀种提供外部访问的资源叫做Ingress。
4、Service⼜是怎么关联到Pod呢？
在上⾯说的Pod是由Pod控制器进⾏管理控制，对Pod资源对象的期望状态进⾏⾃动管理。⽽在Pod控制器是通过⼀个YAML的⽂件进⾏定义Pod资源对象的。在该⽂件中，还会对Pod资源对象进⾏打标签，⽤于Pod的辨识，⽽Servcie就是通过标签选择器，关联⾄同⼀标签类型的Pod资源对象。这样就实现了从service-->pod-->container的⼀个过程。
5、Pod的怎么创建逻辑流程是怎样的？
（1）客户端提交创建请求，可以通过API Server的Restful API，也可以使⽤kubectl命令⾏⼯具。⽀持的数据类型包括JSON和YAML。
（2）API Server处理⽤户请求，存储Pod数据到etcd。
（3）调度器通过API Server查看未绑定的Pod。尝试为Pod分配主机。
（4）过滤主机(调度预选)：调度器⽤⼀组规则过滤掉不符合要求的主机。⽐如Pod指定了所需要的资源量，那么可⽤资源⽐Pod需要的资源量少的主机会被过滤掉。
（5）主机打分(调度优选)：对第⼀步筛选出的符合要求的主机进⾏打分，在主机打分阶段，调度器会考虑⼀些整体优化策略，⽐如把容⼀个Replication Controller的副本分布到不同的主机上，使⽤最低负载的主机等。
（6）选择主机：选择打分最⾼的主机，进⾏binding操作，结果存储到etcd中。
（7）kubelet根据调度结果执⾏Pod创建操作：绑定成功后，scheduler会调⽤APIServer的API在etcd中创建⼀个boundpod对象，描述在⼀个⼯作节点上绑定运⾏的所有pod信息。运⾏在每个⼯作节点上的ku
belet也会定期与etcd同步boundpod信息，⼀旦发现应该在该⼯作节点上运⾏的boundpod对象没有更新，则调⽤Docker API创建并启动pod内的容器。
从上⾯的⼏个疑问，⼤致了解了K8S怎么⼯作的，那么现在再从三个⾯去了解Kubernetes，分别是Kubernetes概念和术语、集组件、⽹络模型。
⼆、K8S的概念和术语
Kubernetes是利⽤共享⽹络将多个物理机或者虚拟机组成⼀个集，在各个服务器之间进⾏通信，该集是配置Kubernetes的所有租⾦啊啊、功能和负载的物理平台。
⼀个Kubernetes集由master和node组成。如下图：
Master：是集的⽹关和中枢枢纽，主要作⽤：暴露API接⼝，跟踪其他服务器的健康状态、以最优⽅式调度负载，以及编排其他组件之间的通信。单个的Master节点可以完成所有的功能，但是考虑单点故障的痛点，⽣产环境中通常要部署多个Master 节点，组成Cluster。
Node：是Kubernetes的⼯作节点，负责接收来⾃Master的⼯作指令，并根据指令相应地创建和销毁Pod对象，以及调整⽹络规则进⾏合理路由和流量转发。⽣产环境中，Node节点可以有N个。
Kubernetes从宏观上看分为2个⾓⾊：Master和Node，但是在Master节点和Node节点上都存在着多个组件来⽀持内部的业务逻辑，其包括：运⾏应⽤、应⽤编排、服务暴露、应⽤恢复等等，在Kubernetes中这些概念被抽象为Pod、Service、Controller等资源类型。先来了解⼀下这些常⽤概念和术语：
（1）Pod
从上图，我们可以看到K8S并不直接地运⾏容器，⽽是被⼀个抽象的资源对象--Pod所封装，它是K8S最⼩的调度单位。这⾥要注意的是，Pod可以封装⼀个活多个容器！同⼀个Pod中共享⽹络名称空间和存储资源，⽽容器之间可以通过本地回环接⼝：lo 直接通信，但是彼此之间⼜在Mount、User和Pid等名称空间上保持了隔离。
（2）资源标签（Label）
标签（Label）是将资源进⾏分类的标识符，就好像超市的商品分类⼀般。资源标签具体化的就是⼀个键值型（key/values)数据，相信了解redis的友友应该知道什么是键值数据。使⽤标签是为了对指定对象进⾏辨识，⽐如Pod对象。标签可以在对象创建时进⾏附加，也可以创建后进⾏添加或修改。要知道的是⼀个对象可以有多个标签，⼀个标签页可以附加到多个对象。如图：
（3）标签选择器（Selector）
有标签，当然就有标签选择器，它是根据Label进⾏过滤符合条件的资源对象的⼀种机制。⽐如将含有标签role: backend的所有Pod对象挑选出来归并为⼀组。通常在使⽤过程中，会通过标签对资源对象进⾏分类，然后再通过标签选择器进⾏筛选，最常见的应⽤就是讲⼀组这样的Pod资源对象创建为某个Service的端点。如图：
负载均衡器的作用
（4）Pod控制器（Controller）
虽然Pod是K8S的最⼩调度单位，但是K8S并不会直接地部署和管理Pod对象，⽽是要借助于另外⼀个抽象资源--Controller进⾏管理。其实⼀种管理Pod⽣命周期的资源抽象，并且它是⼀类对象，并⾮单个的资源对象，其中包括：
ReplicationController、ReplicaSet、Deployment、StatefulSet、Job等。
以Deployment为例，它负责确保定义的Pod对象的副本数量符合预期的设置，这样⽤户只需要声明应⽤的期望状态，控制器就会⾃动地对其进⾏管理。如图：
（5）服务资源（Service）
Service是建⽴在⼀组Pod对象之上的资源对象，在前⾯提过，它是通过标签选择器选择⼀组Pod对象，并为这组Pod对象定义⼀个统⼀的固定访问⼊⼝（通常是⼀个IP地址），如果K8S存在DNS附件（如coredns）它就会在Service创建时为它⾃动配置⼀个DNS 名称，⽤于客户端进⾏服务发现。
通常我们直接请求Service IP，该请求就会被负载均衡到后端的端点，即各个Pod对象，从这点上，是不是有点像负载均衡器呢，因此Service本质上是⼀个4层的代理服务，另外Service还可以将集外部流量引⼊⾄集，这就需要节点对Service的端⼝进⾏映射了。
（6）存储卷（Volume）
在使⽤容器时，我们知道，当数据存放于容器之中，容器销毁后，数据也会随之丢失。这就是需要⼀个外部存储，以保证数据的持久化存储。⽽存储卷就是这样的⼀个东西。
存储卷（Volume）是独⽴于容器⽂件系统之外的存储空间，常⽤于扩展容器的存储空间并为其提供持久存储能⼒。存储卷在K8S中的分类为：临时卷、本地卷和⽹络卷。临时卷和本地卷都位于Node本地，⼀旦Pod被调度⾄其他Node节点，此类型的存储卷将⽆法被访问，因为临时卷和本地卷通常⽤于数据缓存，持久化的数据通常放置于持久卷（persistent volume）之中。
（7）Name和Namespace
名称（Name）是K8S集中资源对象的标识符，通常作⽤于名称空间（Namespace），因此名称空间是名称的额外的限定机制。在同⼀个名称空间中，同⼀类型资源对象的名称必须具有唯⼀性。
名称空间通常⽤于实现租户或项⽬的资源隔离，从⽽形成逻辑分组。关于此概念可以参考：

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