Kubernetes对象模型

Posted by Forezp on October 13, 2018

Kubernetes对象

在之前的文章已经讲到了很多Kubernets对象,包括pod,service,deployment等等。Kubernets对象是一种持久化,表示集群状态的实体。它是一种声明式的意图的记录,一般使用yaml文件描述对象,它使用Kubernetes对象来表示集群的状态,通过API/kubectl管理Kubernetes对象。

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name和uid

在Kubernetes对象模型中,使用了name和uid作为对象的唯一标识,其中name在同一种对象中是唯一的,在不同类型对象可以是相同的;uid是唯一标识的。

在API中对象的访问路径:/api/{version}/namespaces/{namespaxe/{object-kind}/name,比如:/api/v1/namespace/default/pods/hello-kubernetes

在Kubernetes集群的整个生命周期内创建的每个对象实例都具有不同的UID.

Namespace(名字空间)

Namesapce,不仅仅是一个属性,本身也是一个object。

  • Namesapce:用于将物理集群划分为多个虚拟集群。
  • Namespace间完全隔离,因此也常被用来隔离不同的用户以及权限。
  • Kubernetes内置了三个Namesapces:default、kube-system和kube-public,Node和PersistentVolume不属于任何namespace。

Label(标签)

Label用于建立集群对象之间的灵活、松耦合的多维关联关系。

  • 一个label是一个键-值对,其中的key、value均由用户自己定义。
  • lable可以附着在任何对象上,每个对象也可以有任意个标签。标签可在对象定义时附加上,也可以通过命令动态管理标签。
  • label可以将有组织目的的结构映射到集群对象上,从而形成一个与现实世界管理结构同步对应松耦合的、多维的对象管理结构。

通过lable selector 查询和筛选建立对象间的关系的。

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如上图所示,有两个service1和 service2,对应的pod有标签release:stable和标签release:rc-1,通过selector,就可以筛选出相应的标签的pod。而pod由通过nodeselector筛选出不同环境的node。

Annotations

Annotations:可以将任意非标识性元数据附加到对象上。

  • Annotations也是以键值对的形式呈现。
  • 工具和库可以检索并使用这些Annotations元数据
  • 将数据作为Annotations附着在对象上,有利于创建一些用于部署、管理和做内部检查的共享工具和客户端。

Kubernetes对象分类

常用的对象分类有以下几种:

  • workload类,即工作负载类
    • pod
    • controller
    • deployment
    • stateful
    • daemonset
    • job
  • discovery&loadbalance类,与服务相关的对象
    • service
    • endpoint
    • ingress
  • config&storage,向应用初始化配置话信息
    • configmap
    • secret
    • volume
    • persistentVolumeClaim
  • cluster,集群类对象
    • Node
    • namespace
    • persitenceVolume
    • clusterRole
    • ClusterRoleVindeing
    • ResoruceQuota

工作负载,以pod为中心

pod是一个有特定关系的容器集合。

  • Pod是集群中可以创建和部署的最小且最简单的Kubernetes对象的单元。
  • Pod也是一种封装。它封装了应用容器,存储资源、独立的网络IP以及决定容器如何运行的策略选项。
  • 每个pod中预置了一个Pause容器,其namespace、IPC资源、网络和存储资源被pod内其它容器共享。Pod中的所有容器紧密协作,并且作为一个整体被管理、调度和运行。

pod的生命周期

pod是一个非持久化实体。

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如图所示,pod有如下几个生命周期:

  • pending,即挂起,即pod对象已经被kubernetes所接受,但有一个或者多个pod尚未创建。
  • running,运行中,pod已经绑定到node上,所有pod中所有容器已经创建
  • succeed,成功状态,pod的所有的容器已经成功终止。
  • failed,失败状态,即有最少又一个容器正常退出。

service

pod是一个非持久化的实体,pod随时都有可能被销毁掉或者重新创建,所以pod的所在节点是不确定的,为了防止因pod的提供服务不确定性而采用了地址唯一的service用来提供服务,service可以通过负载均衡的调用它背后的pod对象,从而提供稳定的服务。

servie是与云原生应用中“微服务”概念一一对应。

  • kubernetes集群为每一个service分配一个集群唯一的IP地址,在 service的生命周期内,该ip地址不变;在内部DNS指出下,轻松实现服务发现机制。
  • service通过label selector关联到实际支撑业务运行的pod上,并通过集群内置的服务负载均衡分发到后端pod上。
  • 通过nodeport或者设置loadbalance机制实现集群外部对service的访问。

controllers

controller是kubernetes的核心对象之一。

  • controller用于保证集群内一组pod能始终按照某种期望的状态正常运行
  • 状态包括:Pod副本数量、节点选择、资源约束、持久化数据运维等
  • kubernetes支持多种controller,常用的deployment、replicaseet、statefulset、daemonset等。

ReplicaSet

ReplicaSet:确保健康Pod的副本始终满足用户定义的数量。

  • 前身是ReplicationController()rc
  • 相比rc,增加了集合式label selector的支持。
  • 支持单独使用,但更多隐藏在Deployment控制器后面,由deployment自动管理。

Deployment

Deployment:为pod和 ReplicaSet提供声明式的定义。

  • 用户在deployment文件中描述期望状态,Deployment Controller就会自动将Pod和Replica Set的实际状态改变到期望状态。
  • Deployment支持Pod的滚动更新,并自动管理背后的ReplicaSet
  • Deployment支持将Pod滚动到任意版本。

StatefulSet

StatefulSet:提供对有状态应用的部署和控制的支持,1.9版本GA,正式毕业。可以用于生产环境中。

  • 使用场景:文档的持久化存储,稳定的网络标志,有序部署有序扩展,有序收缩有序删除,有序自动滚动升级等。
  • Pod的存储必须由PersistentVolume Provisioner根据请求的Storage Class 进行配置,或由管理员预先配置好。
  • 考虑数据安全性,伸缩或删除StatefulSey不会删除关联的存储;另外StartefulSet目前要求Headless Service 负责Pod的网络身份,用户有责任创建此服务。

DaemonSet

保证在每个Node上都运行一个Pod副本。

  • 适用于系统Daemon程序、系统跟踪、日志收集等
  • Kubernetes1.6之后,可设置更新策略:支持滚动更新
  • 可指定Node:nodeSelector、nodeAffinity、podAffinity

ConfigMap

常用来向pod提供非敏感的配置信息。

  • ConfigMap用于保存配置数据的键值对,可以用来保存单个,也可以用来保存配置文件。
  • ConfigMap可以使用命令行基于字面值、文件或者目录来创建或者通过configmap对象定义文件创建。
  • ConfigMap可以通过三种形式在pod中使用:环境变量、容器命令行参数货以文件形式通过数据卷插件挂载到pod中。

Secret

secret解决的事集群内密码、token、密钥等敏感数据的配置问题。

  • 常用于与ServiceAccount关联,存储在tmpfs文件系统中,Pod删除后sercret文件也会对应删除
  • 支持opaque,kubernetes.io/Service Account,kubernetes.io/dockerconfigjson三种类型。

总结

本文主要对Kubernetes的对象模型进行一个初略的讲解。后续文章会对重点对象模型进行一个详细的讲解或者实战的演示。


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