Kubernetes (K8S) 基本介紹

 Kubernetes 是一個 自動化部署、擴展、管理應用程式的平台。
本文與 GDSC 計畫合作，介紹 Kubernetes (K8S) 元件及原理。

3大優點介紹
  • 同時部署多個容器到多台機器上（Deployment）。
  • 服務的乘載量有變化時，可以對容器做自動擴展（Scaling）。
  • 管理多個容器的狀態，自動偵測情況，若失效或錯誤，及重啟故障的容器 (self-healing) 。
Kubernetes 架構基礎元件介紹
  • Cluster -集群
    • 多個 Worker 與 Master 的集合在一起的的組件
  • Master Node -Master 節點
    • 運作的指揮中心
    • 管理所有其他 Node
  • Worker Node -worker 節點 
    • 運作的最小硬體單位
    • 硬體資源的提供者 
    • 可以是 實體機器 或 虛擬機
  • Pod
    • Kubernetes 當中最小的組件單元
    • 可以有一個或是多個 Container，但通常都只有一個
    • 同一個 Pod 中 Containers 共享資源及網路
Kubernetes 他管理著一系列的主機或伺服器(Worker Node)，，Node 當中有各自獨立運作的Pod。
Pod 的功能要比喻的話，可以說成是 container 的集合，這些 container 將一個 Pod 的應用 build 起來。
（例如：今天有一個網頁應用服務，我這個 Pod 應用中可能會需要哪些功能的  comtainer）
這麼多的 Pod ,Node，就會需要一個 coordinator （協調員）的角色來負責，調度、負載均衡，或是失效後重建，使服務能夠穩定運行。
這個協調員就叫做 Master Node，Master Node 透過與 Worker Node 上的 API 通道進行通訊，並藉由 API 即時監控 Node 及 Pod 的資源使用狀況 (satus)。
當 Pod 失效、崩潰時，負責重建的 Pod ，我們稱之為 Replica Set （副本集），他們是重要的功臣，就像伺服器上的乖乖一樣，讓我們的應用程式能夠長久且穩定的運行。

下圖展示 Kubernetes Architecture 
上方紅色框框即為 協調工作的Master Node
Kubernetes Architecture （整個黑框稱為一個 cluster）

Master Node component


  • Controller-manager –儀表板的角色
    • 負責監視 Cluster 狀態
    • 與 API 進行通訊 負責建立、刪除、管理資源，確認狀態沒問題
  • Scheduler –資源調度
    • 根據資源規定，協調出一個最適合運行的 Node 並且讓該裡面的 Pod 運行
  • API server –資料匯流排（總線）
    • 處理傳入請求並更新狀態
    • Node 之間的溝通橋樑
  • Etcd –資料庫的角色
    • 存放 Kubernetes Cluster 的資料作為備份
    • 僅 API 可直接拜訪(access)，其他都須經由 API server
Worker Node component

黃框為 Kubelet，紅框為 proxy
  • Kubelet -Node 擔任 資源管理員 的角色
    • 按照指示啟動，停止 Pods
    • 監控所有 Pods 的狀態並負責與 Master 溝通
  • Kube-proxy 擔任 通訊代理 的角色
    • Node 傳訊員（得知最新狀態）
    • 更新 Node 的 iptables （清單）
    • 將 K8s 服務代理轉發至外部網路

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