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Kubernetes初探

來源:程序員人生   發布時間:2014-11-11 08:29:03 閱讀次數:6350次
KubernetesGoogle開源的容器集群管理系統。它構建于docker技術之上,為容器化的利用提供資源調度、部署運行、服務發現、擴容縮容等整1套功能,本質上可看做是基于容器技術的mini-PaaS平臺。本文旨在梳理Kubernetes的架構、概念及基本工作流,并且通過運行1個簡單的示例利用來介紹如何使用Kubernetes。

整體概覽

以下圖所示是我初步瀏覽文檔和源代碼以后整理的整體概覽,基本上可以從以下3個維度來認識Kubernetes。


操作對象

Kubernetes以RESTFul情勢開放接口,用戶可操作的REST對象有3個:
  • pod:是Kubernetes最基本的部署調度單元,可以包括container,邏輯上表示某種利用的1個實例。比如1個web站點利用由前端、后端及http://www.vxbq.cn/db/構建而成,這3個組件將運行在各自的容器中,那末我們可以創建包括3個container的pod。
  • service:是pod的路由代理抽象,用于解決pod之間的服務發現問題。由于pod的運行狀態可動態變化(比如切換機器了、縮容進程中被終止了等),所以訪問端不能以寫死IP的方式去訪問該pod提供的服務。service的引入旨在保證pod的動態變化對訪問端透明,訪問端只需要知道service的地址,由service來提供代理。
  • replicationController:是pod的復制抽象,用于解決pod的擴容縮容問題。通常,散布式利用為了性能或高可用性的斟酌,需要復制多份資源,并且根據負載情況動態伸縮。通過replicationController,我們可以指定1個利用需要幾份復制,Kubernetes將為每份復制創建1個pod,并且保證實際運行pod數量總是與該復制數量相等(例如,當前某個pod宕機時,自動創建新的pod來替換)。
可以看到,service和replicationController只是建立在pod之上的抽象,終究是要作用于pod的,那末它們如何跟pod聯系起來呢?這就要引入label的概念:label其實很好理解,就是為pod加上可用于搜索或關聯的1組key/value標簽,而service和replicationController正是通過label來與pod關聯的。以下圖所示,有3個pod都有label為"app=backend",創建service和replicationController時可以指定一樣的label:"app=backend",再通過label selector機制,就將它們與這3個pod關聯起來了。例如,當有其他frontend pod訪問該service時,自動會轉發到其中的1個backend pod。


功能組件

以下圖所示是官方文檔里的集群架構圖,1個典型的master/slave模型。

master運行3個組件:
  • apiserver:作為kubernetes系統的入口,封裝了核心對象的增刪改查操作,以RESTFul接口方式提供給外部客戶和內部組件調用。它保護的REST對象將持久化到etcd(1個散布式強1致性的key/value存儲)。
  • scheduler:負責集群的資源調度,為新建的pod分配機器。這部份工作分出來變成1個組件,意味著可以很方便地替換成其他的調度器。
  • controller-manager:負責履行各種控制器,目前有兩類:
    • endpoint-controller:定期關聯service和pod(關聯信息由endpoint對象保護),保證service到pod的映照總是最新的。
    • replication-controller:定期關聯replicationController和pod,保證replicationController定義的復制數量與實際運行pod的數量總是1致的。
slave(稱作minion)運行兩個組件:
  • kubelet:負責管控docker容器,如啟動/停止、監控運行狀態等。它會定期從etcd獲得分配到本機的pod,并根據pod信息啟動或停止相應的容器。同時,它也會接收apiserver的HTTP要求,匯報pod的運行狀態。
  • proxy:負責為pod提供代理。它會定期從etcd獲得所有的service,并根據service信息創建代理。當某個客戶pod要訪問其他pod時,訪問要求會經過本機proxy做轉發。

工作流

上文已提到了Kubernetes中最基本的3個操作對象:pod, replicationController及service。下面分別從它們的對象創建動身,通過時序圖來描寫Kubernetes各個組件之間的交互及其工作流。







使用示例


最后,讓我們進入實戰模式,這里跑1個最簡單的單機示例(所有組件運行在1臺機器上),旨在買通基本流程。


搭建環境

第1步,我們需要Kuberntes各組件的2進制可履行文件。有以下兩種方式獲得:

  • 下載源代碼自己編譯:
git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes.git cd kubernetes/build ./release.sh
  • 直接下載人家已編譯打包好的tar文件:
wget https://storage.googleapis.com/kubernetes/binaries.tar.gz

自己編譯源碼需要先安裝好golang,編譯完以后在kubernetes/_output/release-tars文件夾下可以得到打包文件。直接下載的方式不需要安裝其他軟件,但可能得不到最新的版本。

第2步,我們還需要etcd的2進制可履行文件,通過以下方式獲得:
wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v0.4.6/etcd-v0.4.6-linux-amd64.tar.gz tar xvf etcd-v0.4.6-linux-amd64.tar.gz

第3步,就能夠啟動各個組件了:
etcd
cd etcd-v0.4.6-linux-amd64 ./etcd
apiserver
./apiserver -address=127.0.0.1 -port=8080 -portal_net="172.0.0.0/16" -etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 -machines=127.0.0.1 -v=3 -logtostderr=false -log_dir=./log
scheduler
./scheduler -master 127.0.0.1:8080 -v=3 -logtostderr=false -log_dir=./log
controller-manager
./controller-manager -master 127.0.0.1:8080 -v=3 -logtostderr=false -log_dir=./log
kubelet
./kubelet -address=127.0.0.1 -port=10250 -hostname_override=127.0.0.1 -etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 -v=3 -logtostderr=false -log_dir=./log

創建pod
搭好了運行環境后,就能夠提交pod了。首先編寫pod描寫文件,保存為redis.json:
{ "id": "redis", "desiredState": { "manifest": { "version": "v1beta1", "id": "redis", "containers": [{ "name": "redis", "image": "dockerfile/redis", "imagePullPolicy": "PullIfNotPresent", "ports": [{ "containerPort": 6379, "hostPort": 6379 }] }] } }, "labels": { "name": "redis" } }
然后,通過命令行工具kubecfg提交:
./kubecfg -c redis.json create /pods
提交完后,通過kubecfg查看pod狀態:
# ./kubecfg list /pods ID Image(s) Host Labels Status ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- redis dockerfile/redis 127.0.0.1/ name=redis Running

Status是Running表示pod已在容器里運行起來了,可以用"docker ps"命令來查看容器信息:
# docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES ae83d1e4b1ec dockerfile/redis:latest "redis-server /etc/r 19 seconds ago Up 19 seconds k8s_redis.caa18858_redis.default.etcd_1414684622_1b43fe35

創建replicationController

{ "id": "redisController", "apiVersion": "v1beta1", "kind": "ReplicationController", "desiredState": { "replicas": 1, "replicaSelector": {"name": "redis"}, "podTemplate": { "desiredState": { "manifest": { "version": "v1beta1", "id": "redisController", "containers": [{ "name": "redis", "image": "dockerfile/redis", "imagePullPolicy": "PullIfNotPresent", "ports": [{ "containerPort": 6379, "hostPort": 6379 }] }] } }, "labels": {"name": "redis"} }}, "labels": {"name": "redis"} }

然后,通過命令行工具kubecfg提交:
./kubecfg -c redisController.json create /replicationControllers

提交完后,通過kubecfg查看replicationController狀態:
# ./kubecfg list /replicationControllers ID Image(s) Selector Replicas ---------- ---------- ---------- ---------- redisController dockerfile/redis name=redis 1

同時,1個pod也將被自動創建出來,即便我們故意刪除該pod,replicationController也將保證創建1個新pod。




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