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Kubernetes在GitHub上擁有超過48,000顆星，超過75,000個commit，擁有以Google為代表的科技巨頭公司為主要貢獻者?？梢哉f，Kubernetes已迅速掌管了容器生態(tài)系統(tǒng)，成為容器編排平臺的真正領(lǐng)導(dǎo)者。
Kubernetes提供了諸如部署的滾動和回滾、容器健康檢查、自動容器恢復(fù)、基于指標(biāo)的容器自動擴展、服務(wù)負(fù)載均衡、服務(wù)發(fā)現(xiàn)（適用于微服務(wù)架構(gòu)）等強大功能。在本文中，我們將討論Kubernetes重要的基本概念、master節(jié)點架構(gòu)，并重點關(guān)注節(jié)點組件。
Kubernetes是一個開源的編排引擎，用于自動部署、擴展、管理和提供托管容器化應(yīng)用程序的基礎(chǔ)架構(gòu)。在基礎(chǔ)架構(gòu)級別，Kubernetes集群由一組物理或虛擬機組成，每個機器都以特定角色運行。
Master機器就像是所有業(yè)務(wù)的大腦，負(fù)責(zé)編排所有運行在節(jié)點機器上的容器。每個節(jié)點都配有一個容器運行時。節(jié)點接收來自master的指令，然后執(zhí)行操作來創(chuàng)建pod、刪除pod或調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)則。
Master組件負(fù)責(zé)管理Kubernetes集群。它們管理pod的生命周期，pod是Kubernetes集群內(nèi)部署的基本單元。Master Server運行以下組件：
kube-apiserver?- 主要組件，為其他master組件公開API。
etcd?- 分布式密鑰/值存儲庫，Kubernetes使用它來持久化存儲所有集群信息。
kube-scheduler?– 依照pod規(guī)范中的信息，來決定運行pod的節(jié)點。
kube-controller-manager?- 負(fù)責(zé)節(jié)點管理（檢測節(jié)點是否出現(xiàn)故障）、pod復(fù)制和端點創(chuàng)建。
cloud-controller-manager?- 守護進程，充當(dāng)API和不同云提供商工具（存儲卷、負(fù)載均衡器等）之間的抽象層。
節(jié)點組件是Kubernetes中的worker機器，受到master的管理。節(jié)點可以是虛擬機（VM）或物理機器——Kubernetes在這兩種類型的系統(tǒng)上都能良好運行。每個節(jié)點都包含運行pod的必要組件：
kubelet?– 為位于那個節(jié)點上的pod監(jiān)視API服務(wù)器，確保它們正常運行
cAdvisor?- 收集在特定節(jié)點上運行著的pod的相關(guān)指標(biāo)
kube-proxy?- 監(jiān)視API服務(wù)器，實時獲取pod或服務(wù)的變化，以使網(wǎng)絡(luò)保持最新
容器運行時 - 負(fù)責(zé)管理容器鏡像，并在該節(jié)點上運行容器
總而言之就是，節(jié)點上運行著兩個最重要的組件——kubelet和kube-proxy，除此之外還有一個負(fù)責(zé)運行應(yīng)用容器化應(yīng)用程序的容器引擎。
kubelet
kubelet處理著master和在其上運行的節(jié)點之間的所有通信。它以manifest的形式接收來自主設(shè)備的命令，manifest定義著工作負(fù)載和操作參數(shù)。它與負(fù)責(zé)創(chuàng)建、啟動和監(jiān)視pod的容器運行時進行接合。
kubelet還會周期性地對配置的活躍度探針和準(zhǔn)備情況進行檢查。它會不斷監(jiān)視pod的狀態(tài)，并在出現(xiàn)問題時啟動新實例。kubelet還有一個內(nèi)部HTTP服務(wù)器，在端口10255上顯示一個只讀視圖。除此之外，在/healthz上還有一個健康檢查端點，以及一些其他狀態(tài)端點。例如，我們可以在/pods獲取正在運行的pod的列表。我們還可以在/spec獲取kubelet正在運行的機器的詳情。
kube-proxy
kube-proxy組件在每個節(jié)點上運行，負(fù)責(zé)代理UDP、TCP和SCTP數(shù)據(jù)包（它不了解HTTP）。它負(fù)責(zé)維護主機上的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，并處理pod、主機和外部世界之間的數(shù)據(jù)包傳輸。它就像是節(jié)點上運行著的pod的網(wǎng)絡(luò)代理和負(fù)載均衡器一樣，通過在iptables使用NAT實現(xiàn)東/西負(fù)載均衡。
kube-proxy過程位于連接到Kubernetes的網(wǎng)絡(luò)和在該特定節(jié)點上運行的pod之間。它本質(zhì)上是Kubernetes的核心網(wǎng)絡(luò)組件，負(fù)責(zé)確保跨集群的所有元素有效地進行通信。當(dāng)用戶創(chuàng)建Kubernetes服務(wù)對象時，kube-proxy實例會負(fù)責(zé)將該對象轉(zhuǎn)換為位于worker節(jié)點的、本地iptables規(guī)則集上的有意義的規(guī)則。iptables用于將分配給服務(wù)對象的虛擬IP轉(zhuǎn)換為服務(wù)映射的所有pod IP。
容器運行時
容器運行時負(fù)責(zé)從公有或私有鏡像倉庫中拉取鏡像，并根據(jù)這些鏡像運行容器。當(dāng)下最流行的容器引擎無疑是Docker，不過Kubernetes還支持諸如rkt、runc等的其他容器運行時。正如我們在上文中提到過的，kubelet會直接與容器運行時交互，以啟動、停止或刪除容器。
cAdvisor
cAdvisor是一個開源代理，它能夠監(jiān)視資源使用情況并分析容器的性能。cAdvisor最初由谷歌創(chuàng)建，現(xiàn)在已與kubelet集成。
位于每個節(jié)點上的cAdvisor實例，會收集、聚合、處理和導(dǎo)出所有正在運行的容器的指標(biāo)，如CPU、內(nèi)存、文件和網(wǎng)絡(luò)使用情況等。所有數(shù)據(jù)都將發(fā)送到調(diào)度程序，以確保調(diào)度程序了解節(jié)點內(nèi)部的性能和資源使用情況。這些信息會被用于執(zhí)行各種編排任務(wù)，如調(diào)度、水平pod擴展、管理容器資源限制等。
接下來，我們將安裝一個Kubernetes集群（在Rancher的幫助下），以此來開始探索節(jié)點組件公開的一些API。要完成下面的操作，我們需要：
Google Cloud Platform帳戶（任何公有云也都是一樣的）
一臺主機，后續(xù)Rancher會運行在它上面（可以是個人PC / Mac或公有云中的VM）
在同一主機上，安裝kubectl和 Google Cloud SDK。驗證好您的相關(guān)credential（gcloud init和gcloud auth login），確保gcloud能正常訪問您的Google Cloud賬戶
在GKE上運行的Kubernetes集群（運行EKS或AKS也是相同的）
啟動Rancher實例
首先，啟動Rancher實例。這一過程非常簡單，參考快速上手指南即可：
https://rancher.com/quick-start/
使用Rancher部署GKE集群
使用Rancher設(shè)置和配置Kubernetes集群，同樣是按指南進行操作即可：
https://rancher.com/docs/rancher/v2.x/en/cluster-provisioning/hosted-kubernetes-clusters/gke/
部署好集群后，我們可以快速部署Nginx以進行測試：
為了與Kubernetes API進行交互，我們需要在本地計算機上啟動代理服務(wù)器：
讓我們檢查一下進度，看它是否正在正常運行，以及是否在監(jiān)聽默認(rèn)端口：
現(xiàn)在，在瀏覽器中，檢查kubelet公開的各種端點：
接下來，顯示集群可用節(jié)點的列表：
我們可以通過spec來檢查所有列出的、使用API的節(jié)點。在本文的示例中，我們使用n1-standard-1機器類型（1個vCPU，3.75GB RAM，10GB的根大小磁盤）創(chuàng)建了一個3節(jié)點集群。我們可以通過訪問專用端點來確認(rèn)這些規(guī)范：
在不同端點使用相同的kubelet?API，我們可以檢查我們創(chuàng)建的Nginx pod，以查看它們正運行在什么節(jié)點上。
首先，列出正在運行的pod：
現(xiàn)在，curl每個節(jié)點的/proxy/pods端點，查看其運行的pod列表：
我們還可以檢查cAdvisor端點，它會以Prometheus格式輸出大量數(shù)據(jù)。默認(rèn)情況下，這在/metrics?HTTP端點可用：
SSH到節(jié)點并直接調(diào)用kubelet端口，也可以獲得相同的cAdvisor或pod信息：
清理
要清理我們在本文中使用的資源，只需從Rancher UI中刪除Kubernetes集群即可（選擇集群并點擊Delete按鈕就可以了）。這將刪除我們的集群正在使用的所有節(jié)點以及關(guān)聯(lián)的IP地址。如果您是在公有云中使用VM來運行Rancher，那么您也需要處理它。找出您的實例名稱，然后將其刪除即可：
在本文中，我們討論了Kubernetes節(jié)點機器的關(guān)鍵組件。之后，我們使用Rancher部署了一個Kubernetes集群，并完成了一個小型部署以幫助我們學(xué)習(xí)使用kubelet API。
若想了解有關(guān)Kubernetes及其架構(gòu)的更多信息，Kubernetes官方文檔是一個不錯的起點：https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/
同時，Rancher Labs近期組織的免費系列在線培訓(xùn)【Kubernetes Master Class】也是極佳的Kubernetes上手之選，明晚（4月24日）20：30，本季培訓(xùn)的第4期課程《企業(yè)如何構(gòu)建CI/CD流水線》即將開播，您可以進入鏈接：http://live.vhall.com/729465809 預(yù)約此次課程，屆時使用同一鏈接即可觀看直播！
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重慶分公司
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