作為運維工程師，堅持學習才是寒冬中的生存之道。Kubernetes的浪潮已經來了，不管我們是否願意，生産中是否使用，Kubernetes已經不知不覺成為運維必備技能。本文介紹Kubernetes架構，作為入門的第一篇文章。
Kubernetes介紹
Kubernetes源于希臘語，意為“舵手”或“飛行員”，是用于自動部署，擴充和管理容器化應用程式的開源系統，由于K和S之間有8個字母，被簡稱為K8S。
Kubernetes建構在Google 15年生産環境經驗基礎之上，可以将Kubernetes看作為Google内部的容器管理平台Borg和Omega的開源版本，當然他們之間是有一些差異的。
Kubernetes系統架構
Kubernetes被設計為Master和Node兩個角色，Master為控制節點，Node為計算節點或者叫工作節點，在Master節點上有一個API Server服務，對外提供标準的RestAPI，這也是Kubernetes叢集的入口，意外着隻要和叢集進行互動必須連接配接到API Server上。
Master節點介紹
Kubernetes Master節點主要有4個元件，API Server、Scheduler、Controller、etcd。如下圖所示：
- API Server：提供Kubernetes API接口，主要處理Rest操作以及更新Etcd中的對象。是所有資源增删改查的唯一入口。
- Scheduler：綁定Pod到Node上，主要做資源排程。
- Controller Manager：所有其他群集級别的功能，目前由控制器Manager執行。資源對象的自動化控制中心，Kubernetes叢集有很多控制器。
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Etcd：所有持久化的狀态資訊存儲在- Etcd中，這個是Kubernetes叢集的資料庫。
Node節點介紹
Node節點是Kubernetes叢集的工作節點，在Node節點上主要運作了Docker、Kubelet、kube-proxy三個服務（Fluentd請先忽略），如下圖所示：
- Docker Engine：負責節點的容器的管理工作，最終建立出來的是一個Docker容器。
- Kubelet：安裝在Node上的代理服務，和API Server進行通信，用來管理Pods以及容器、鏡像、Volume等，實作對叢集對節點的管理。
- Kube-proxy：安裝在Node上的網絡代理服務，提供網絡代理以及負載均衡，實作與Service通訊。
Kubernetes邏輯架構
在上面的介紹中提到像Pod、Service這些概念，在Kubernetes的系統架構圖中并沒有展現出來，這些可以了解為Kubernetes邏輯架構中的元件。也就是在Master和Node上并不具體存在的一個服務或者程序，但卻是Kubernetes的元件，也是我們的管理對象。主要有Pod、Service和各種控制器等。 PodPod是Kubernetes的最小管理單元，一個Pod可以包含一組容器和卷。雖然一個Pod裡面可以包含一個或者多個容器，但是Pod隻有一個IP位址，而且Pod重新開機後，IP位址會發生變化。
Controller一個應用如果可以有一個或者多個Pod，就像你給某一個應用做叢集，叢集中的所有Pod是一模一樣的。Kubernetes中有很多控制器可以來管理Pod，例如下圖的Replication Controller可以控制Pod的副本數量，進而實作橫向擴充。
Kubernetes中有很多控制器，後面的章節我們會逐漸講到，常用的控制器如下：
- Replication Controller（新版本已經被ReplicaSet所替代）
- ReplicaSet（新版本被封裝在Deployment中）
- Deployment：封裝了Pod的副本管理、部署更新、復原、擴容、縮容等功能。
- DaemonSet：保證所有的Node上有且隻有一個Pod在運作。
- StatefulSet：有狀态的應用，為Pod提供唯一的辨別，它可以保證部署和scale的順序。
- Job：使用Kubernetes運作單一任務。
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CronJob：使用Kubernetes運作定時任務。
Service
由于Pod的生命周期是短暫的，而且每次重新開機Pod的IP位址都會發生變化，而且一個Pod有多個副本，也就是說一個叢集中有了多個節點，就需要考慮負載均衡的問題。Kubernetes使用Service來實作Pod的通路，而且Service有一個Cluster IP，通常也稱之為VIP，是固定不變的。
Kubernetes網絡介紹
在Kubernetes叢集中存在着三種網絡，分别是Node網絡、Pod網絡和Service網絡，這幾種網絡之間的通信需要依靠網絡插件，Kubernetes本身并沒有提供，社群提供了像Flannel、Calico、Canal等，後面章節會詳述。
Node網絡
Node網絡指的是Kubernetes Node節點本地的網絡，在本實驗環境中使用的是192.168.56.0/24這個網段，所有的Node和Master在該網段都可以正常通信。
Pod網絡
後面建立的Pod，每一個Pod都會有一個IP位址，這個IP位址網絡段被稱之為Pod網絡，如下圖所示。
Service網絡
Service是為Pod提供通路和負載均衡的網絡位址段，如下圖所示。
Kubernetes的元件和知識絕非如此，快速入門可以先了解這麼多，下一章節，我們先快速的部署一個Kubernetes叢集。