K8S架构原则和对象设计系列二----深入理解K8S

1.kubectl讲解

1.1 kubectl命令和kubeconfig

1.2 kubectl常用命令

1.3 kubectl describe

1.4 kubectl exec

1.5 kubectl logs

2.深入理解K8S

2.1 云计算传统分类


在云出现之前,任何的公司,任何的企业要管理自己的应用,其实都需要一个完备的技术栈的。包括你的网络、存储、服务器。包括你的虚拟化、操作系统、中间件,包括运行时、数据和应用。
所以在十几年前,我们给客户做方案怎么做呢,有些客户没有基础架构的能力,但是他又要去搭建应用,这个时候就是软硬件一起推,就是说我帮你影件采购都给你做好,然后帮你把中间的所有的这些虚拟化、操作系统等装好,然后打包卖给你。这是一类做toB业务的人用的方法。
当然有一类就是说企业自己有能力,那么它就要全套的去构建。
随着业务的不断发展和演进,那么就出现了云,其实云本身就是为了适应一种计算抽象的一类需求。就是说我基础架构和最终的应用管理工具其实是两个维度的东西。第一个我要把硬件上架,硬件上架后操作系统层面之上是更抽象稍微偏软的,下面是偏硬的。那么有没有办法把这些东西抽象化,所以云就出现了。
所以,所谓的云就是把这些基础架构层面的这些资源抽象出来,让应用以抽象的模式部署到一个统一的平台里面来,这个其实就是云,就是算力的抽象。那么有了最早期的云基本上是IaaS层。
所谓的IaaS层就是云用来管基础架构层,我们提供一个个的操作系统,然后业务只需要部署到这一个个操作系统(虚拟机)上就好了。但是这会带来一个什么问题呢,就是应用面向操作系统,它本身中间还隔着非常多的东西,比如说我要搭建一个高可用应用,这个高可用应用应该怎么样去部署到不同的节点上面去,我应该怎么样去配置我的高可用服务呢,我怎么样去控制我的部署策略,所有的这些事情其实都是要去应用层面关心的。如果只给一个操作系统,那么每个公司都要关心这些问题,大家都在重复造轮子。
如果说我把操作系统管理、中间件的管理、运行时的管理全部都搭起来,你上面只需要跑你的应用,这个就是Platform as a Service,那么从networking到runtime就叫做PaaS了。
那么再后面又有发展说我们能不能以软件为中心,以应用为中心,我提供一个软件,然后你只需要用这个软件就好了。比较出名的比如说 salesforce,比如说SAP,它们就会提供一些标准化的无论是进销存的这样的软件。还有Oracle As Service,提供一个DB,你来用,就给你个账号,给你个链接,你直接用就好了。所以整个的应用都是由平台层来提供,你只需要作为一个用户就好了,这个就是Saas。
以上就是传统的云的一个演进

2.2 K8S生态系统


K8S系统事实上其实打破了这一类的边界,它把IaaS,SaaS和PaaS这些能力的边界变得不是那么清晰了,这是因为K8S基于这种标准的API,来描述所有的代管对象,所有代管对象向下探就是基础架构,向上探就是应用抽象。
它是通过统一的一套API,把所有层面的对象,统一纳管起来。K8S向下就是IaaS,它可以把整个IaaS的能力接进来,它中间就有强大的PaaS,有了PaaS之后它又是面向应用的,表示它本身又能提供SaaS的服务
所以从K8S生态来看,最底层的基础架构其实可以是它的范围,当然有些公司称自己K8S管控层面是可以分级的,但是现在的K8S社区的一个发展,它整个基础架构其实都是纳管进来了。
整个K8S的集群管理,包括集群安装,节点管理,认证授权,网络,为控制平面提供了一些核心能力,比如说应用的部署能力,支持多种部署策略,服务抽象能力,提供了服务发现的机制,服务治理的能力,整个集群的管理能力,这些它都有,所以它是一个完整的PaaS。那么有了完整的PaaS,我上面就可以运行一些公共的服务了。有了公共的服务那它就可以是一个SaaS了。

2.3 K8S设计理念

2.4 K8S Master

2.5分层架构




K8S向下实现了几个接口抽象:
一个叫cri runtime的抽象,runtime抽象相当于下面可以接docker也可以接containerd,也可以接cri-o
还有网络的抽象:CNI。这个CNI里面,就会有很多的实现,比如说在早期还有kubenet,现在kubenet已经不用了。更多的是CNI,CNI本身就会有不同的实现插件,比如说Flannel,Calico,slim
Volume:比如说CEPH等等。
镜像仓库:
Cloud Provider:比如说运行在AWS,那就会把很多功能跟AWS的接口去整合,你要运行在腾讯云,那它就跟腾讯的很多API去整合。
认证服务:较早的时候基于k stone的这种认证,现在可以支持Webhook的认证。
通过这些方式,K8S可以适用于不同的环境,向下更多的是说这种Plugin的支持和灵活性的选择。
那么向上就是K8S提供了一系列的扩展能力。主要的扩展能力就是API的扩展,比如Operator的扩展,比如说Istio能力,还有一些是为整个生态服务的。比如Helm提供了K8S的那些对象的抽象,模板抽象的能力,你一个应用部署可能需要很多的yaml,就是那些K8S的对象定义,Helm就是相当于把这些对象里面的模板抽取出来,然后它把一些可变的东西比如说版本号等等抽成一个个的变量,你要做版本更新的时候,你只需要去更改那些变量的值,然后它最后负责渲染整个模板,最后给你创建回K8S集群里面去

2.6 API设计原则



2.7K8S如何通过对象的组合完成业务描述

2.8 架构设计原则

2.9引导原则

3.K8S核心技术概念和API对象

3.1 TypeMeta


定义了对象是什么

3.2 Metadata


定义了对象是谁
Namespace是在K8S里面,可以理解成是一个个虚拟目录,它是用来放置对象的,以此将对象隔离。任何的K8S对象会分为两类,一类像节点这样的对象,比如计算节点其实是属于整个集群的,这类对象是nonNamespace,它的namespace的值永远是空的。还有一类对象,比如说Pod Service这类对象,都归属于某个租户,这些对象是属于某一个namespace的。
Annotaion是放置对象的扩展属性的

3.2.1 Label


一般我们会通过label来做过滤查询

3.2.2 Annotations

3.3 Spec 和 Status

3.4 常用K8S对象及其分组

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