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后端技术杂谈：十分钟理解Kubernetes核心概念.md
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docs / backend
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* [十分钟带你理解Kubernetes核心概念](#十分钟带你理解kubernetes核心概念)
* [什么是Kubernetes？](#什么是kubernetes？)
* [集群](#集群)
* [Pod](#pod)
* [Label](#label)
* [Replication Controller](#replication-controller)
* [Service](#service)
* [Node](#node)
* [Kubernetes Master](#kubernetes-master)
* [下一步](#下一步)
[toc]
本文转自互联网，侵删
本系列文章将整理到我在GitHub上的《Java面试指南》仓库，更多精彩内容请到我的仓库里查看
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该系列博文会介绍常见的后端技术，这对后端工程师来说是一种综合能力，我们会逐步了解搜索技术，云计算相关技术、大数据研发等常见的技术喜提，以便让你更完整地了解后端技术栈的全貌，为后续参与分布式应用的开发和学习做好准备。
如果对本系列文章有什么建议，或者是有什么疑问的话，也可以关注公众号【Java技术江湖】联系我，欢迎你参与本系列博文的创作和修订。
# 十分钟带你理解Kubernetes核心概念
本文将会简单介绍[Kubernetes](http://kubernetes.io/v1.1/docs/whatisk8s.html)的核心概念。因为这些定义可以在Kubernetes的文档中找到，所以文章也会避免用大段的枯燥的文字介绍。相反，我们会使用一些图表（其中一些是动画）和示例来解释这些概念。我们发现一些概念（比如Service）如果没有图表的辅助就很难全面地理解。在合适的地方我们也会提供Kubernetes文档的链接以便读者深入学习。
> 容器特性、镜像、网络；Kubernetes架构、核心组件、基本功能；Kubernetes设计理念、架构设计、基本功能、常用对象、设计原则；Kubernetes的数据库、运行时、网络、插件已经落地经验；微服务架构、组件、监控方案等。
这就开始吧。
## 什么是Kubernetes？
Kubernetes（k8s）是自动化容器操作的开源平台，这些操作包括部署，调度和节点集群间扩展。如果你曾经用过Docker容器技术部署容器，那么可以将Docker看成Kubernetes内部使用的低级别组件。Kubernetes不仅仅支持Docker，还支持Rocket，这是另一种容器技术。
使用Kubernetes可以：
* 自动化容器的部署和复制
* 随时扩展或收缩容器规模
* 将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡
* 很容易地升级应用程序容器的新版本
* 提供容器弹性，如果容器失效就替换它，等等...
实际上，使用Kubernetes只需一个[部署文件](https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/examples/guestbook/all-in-one/guestbook-all-in-one.yaml)，使用一条命令就可以部署多层容器（前端，后台等）的完整集群：
```
$ kubectl create -f single-config-file.yaml
```
kubectl是和Kubernetes API交互的命令行程序。现在介绍一些核心概念。
## 集群
集群是一组节点，这些节点可以是物理服务器或者虚拟机，之上安装了Kubernetes平台。下图展示这样的集群。注意该图为了强调核心概念有所简化。[这里](http://kubernetes.io/v1.1/docs/design/architecture.html)可以看到一个典型的Kubernetes架构图。
[](http://dockone.io/uploads/article/20151230/d56441427680948fb56a00af57bda690.png)
[1.png](http://dockone.io/uploads/article/20151230/d56441427680948fb56a00af57bda690.png)
上图可以看到如下组件，使用特别的图标表示Service和Label：
* Pod
* Container（容器）
* Label（标签）
* Replication Controller（复制控制器）
* Service（服务）
* Node（节点）
* Kubernetes Master（Kubernetes主节点）
## Pod
[Pod](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/pods.html)（上图绿色方框）安排在节点上，包含一组容器和卷。同一个Pod里的容器共享同一个网络命名空间，可以使用localhost互相通信。Pod是短暂的，不是持续性实体。你可能会有这些问题：
* 如果Pod是短暂的，那么我怎么才能持久化容器数据使其能够跨重启而存在呢？ 是的，Kubernetes支持[卷](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/volumes.html)的概念，因此可以使用持久化的卷类型。
* 是否手动创建Pod，如果想要创建同一个容器的多份拷贝，需要一个个分别创建出来么？可以手动创建单个Pod，但是也可以使用Replication Controller使用Pod模板创建出多份拷贝，下文会详细介绍。
* 如果Pod是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，那么怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？这时可以使用Service，下文会详细介绍。
## Label
正如图所示，一些Pod有Label。一个Label是attach到Pod的一对键/值对，用来传递用户定义的属性。比如，你可能创建了一个"tier"和“app”标签，通过Label（**tier=frontend, app=myapp**）来标记前端Pod容器，使用Label（**tier=backend, app=myapp**）标记后台Pod。然后可以使用[Selectors](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/labels.html#label-selectors)选择带有特定Label的Pod，并且将Service或者Replication Controller应用到上面。
## Replication Controller
_是否手动创建Pod，如果想要创建同一个容器的多份拷贝，需要一个个分别创建出来么，能否将Pods划到逻辑组里？_
Replication Controller确保任意时间都有指定数量的Pod“副本”在运行。如果为某个Pod创建了Replication Controller并且指定3个副本，它会创建3个Pod，并且持续监控它们。如果某个Pod不响应，那么Replication Controller会替换它，保持总数为3.如下面的动画所示：
[](http://dockone.io/uploads/article/20151230/5e2bad1a25e33e2d155da81da1d3a54b.gif)
如果之前不响应的Pod恢复了，现在就有4个Pod了，那么Replication Controller会将其中一个终止保持总数为3。如果在运行中将副本总数改为5，Replication Controller会立刻启动2个新Pod，保证总数为5。还可以按照这样的方式缩小Pod，这个特性在执行滚动[升级](https://cloud.google.com/container-engine/docs/replicationcontrollers/#rolling_updates)时很有用。
当创建Replication Controller时，需要指定两个东西：
1. [Pod模板](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/replication-controller.html#pod-template)：用来创建Pod副本的模板
2. [Label](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/replication-controller.html#labels)：Replication Controller需要监控的Pod的标签。
现在已经创建了Pod的一些副本，那么在这些副本上如何均衡负载呢？我们需要的是Service。
## Service
_如果Pods是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？_
[Service](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/services.html)是定义一系列Pod以及访问这些Pod的策略的一层**抽象**。Service通过Label找到Pod组。因为Service是抽象的，所以在图表里通常看不到它们的存在，这也就让这一概念更难以理解。
现在，假定有2个后台Pod，并且定义后台Service的名称为‘backend-service’，lable选择器为（**tier=backend, app=myapp**）。_backend-service_##的Service会完成如下两件重要的事情：
* 会为Service创建一个本地集群的DNS入口，因此前端Pod只需要DNS查找主机名为 ‘backend-service’，就能够解析出前端应用程序可用的IP地址。
* 现在前端已经得到了后台服务的IP地址，但是它应该访问2个后台Pod的哪一个呢？Service在这2个后台Pod之间提供透明的负载均衡，会将请求分发给其中的任意一个（如下面的动画所示）。通过每个Node上运行的代理（kube-proxy）完成。[这里](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/services.html#virtual-ips-and-service-proxies)有更多技术细节。
下述动画展示了Service的功能。注意该图作了很多简化。如果不进入网络配置，那么达到透明的负载均衡目标所涉及的底层网络和路由相对先进。如果有兴趣，[这里](http://www.dasblinkenlichten.com/kubernetes-101-networking/)有更深入的介绍。
[](http://dockone.io/uploads/article/20151230/125bbccce0b3bbf42abab0e520d9250b.gif)
[3.gif](http://dockone.io/uploads/article/20151230/125bbccce0b3bbf42abab0e520d9250b.gif)
有一个特别类型的Kubernetes Service，称为'[LoadBalancer](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/services.html#type-loadbalancer)'，作为外部负载均衡器使用，在一定数量的Pod之间均衡流量。比如，对于负载均衡Web流量很有用。
## Node
节点（上图橘色方框）是物理或者虚拟机器，作为Kubernetes worker，通常称为Minion。每个节点都运行如下Kubernetes关键组件：
* Kubelet：是主节点代理。
* Kube-proxy：Service使用其将链接路由到Pod，如上文所述。
* Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技术来创建容器。
## Kubernetes Master
集群拥有一个Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集群的独特视角，并且拥有一系列组件，比如Kubernetes API Server。API Server提供可以用来和集群交互的REST端点。master节点包括用来创建和复制Pod的Replication Controller。
## 下一步
现在我们已经了解了Kubernetes核心概念的基本知识，你可以进一步阅读Kubernetes##[用户手册](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/README.html)。用户手册提供了快速并且完备的学习文档。
如果迫不及待想要试试Kubernetes，可以使用[Google Container Engine](https://cloud.google.com/container-engine/docs/)。Google Container Engine是托管的Kubernetes容器环境。简单注册/登录之后就可以在上面尝试示例了。
**原文链接：[Learn the Kubernetes Key Concepts in 10 Minutes](http://omerio.com/2015/12/18/learn-the-kubernetes-key-concepts-in-10-minutes/)（翻译：崔婧雯）**
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
译者介绍
崔婧雯，现就职于IBM，高级软件工程师，负责IBM WebSphere业务流程管理软件的系统测试工作。曾就职于VMware从事桌面虚拟化产品的质量保证工作。对虚拟化，中间件技术，业务流程管理有浓厚的兴趣。
* [十分钟带你理解Kubernetes核心概念](#十分钟带你理解kubernetes核心概念)
* [什么是Kubernetes？](#什么是kubernetes？)
* [集群](#集群)
* [Pod](#pod)
* [Label](#label)
* [Replication Controller](#replication-controller)
* [Service](#service)
* [Node](#node)
* [Kubernetes Master](#kubernetes-master)
* [下一步](#下一步)
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本文转自互联网，侵删
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# 十分钟带你理解Kubernetes核心概念
本文将会简单介绍[Kubernetes](http://kubernetes.io/v1.1/docs/whatisk8s.html)的核心概念。因为这些定义可以在Kubernetes的文档中找到，所以文章也会避免用大段的枯燥的文字介绍。相反，我们会使用一些图表（其中一些是动画）和示例来解释这些概念。我们发现一些概念（比如Service）如果没有图表的辅助就很难全面地理解。在合适的地方我们也会提供Kubernetes文档的链接以便读者深入学习。
> 容器特性、镜像、网络；Kubernetes架构、核心组件、基本功能；Kubernetes设计理念、架构设计、基本功能、常用对象、设计原则；Kubernetes的数据库、运行时、网络、插件已经落地经验；微服务架构、组件、监控方案等。
这就开始吧。
## 什么是Kubernetes？
Kubernetes（k8s）是自动化容器操作的开源平台，这些操作包括部署，调度和节点集群间扩展。如果你曾经用过Docker容器技术部署容器，那么可以将Docker看成Kubernetes内部使用的低级别组件。Kubernetes不仅仅支持Docker，还支持Rocket，这是另一种容器技术。
使用Kubernetes可以：
* 自动化容器的部署和复制
* 随时扩展或收缩容器规模
* 将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡
* 很容易地升级应用程序容器的新版本
* 提供容器弹性，如果容器失效就替换它，等等...
实际上，使用Kubernetes只需一个[部署文件](https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/examples/guestbook/all-in-one/guestbook-all-in-one.yaml)，使用一条命令就可以部署多层容器（前端，后台等）的完整集群：
```
$ kubectl create -f single-config-file.yaml
```
kubectl是和Kubernetes API交互的命令行程序。现在介绍一些核心概念。
## 集群
集群是一组节点，这些节点可以是物理服务器或者虚拟机，之上安装了Kubernetes平台。下图展示这样的集群。注意该图为了强调核心概念有所简化。[这里](http://kubernetes.io/v1.1/docs/design/architecture.html)可以看到一个典型的Kubernetes架构图。
[](http://dockone.io/uploads/article/20151230/d56441427680948fb56a00af57bda690.png)
[1.png](http://dockone.io/uploads/article/20151230/d56441427680948fb56a00af57bda690.png)
上图可以看到如下组件，使用特别的图标表示Service和Label：
* Pod
* Container（容器）
* Label（标签）
* Replication Controller（复制控制器）
* Service（服务）
* Node（节点）
* Kubernetes Master（Kubernetes主节点）
## Pod
[Pod](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/pods.html)（上图绿色方框）安排在节点上，包含一组容器和卷。同一个Pod里的容器共享同一个网络命名空间，可以使用localhost互相通信。Pod是短暂的，不是持续性实体。你可能会有这些问题：
* 如果Pod是短暂的，那么我怎么才能持久化容器数据使其能够跨重启而存在呢？ 是的，Kubernetes支持[卷](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/volumes.html)的概念，因此可以使用持久化的卷类型。
* 是否手动创建Pod，如果想要创建同一个容器的多份拷贝，需要一个个分别创建出来么？可以手动创建单个Pod，但是也可以使用Replication Controller使用Pod模板创建出多份拷贝，下文会详细介绍。
* 如果Pod是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，那么怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？这时可以使用Service，下文会详细介绍。
## Label
正如图所示，一些Pod有Label。一个Label是attach到Pod的一对键/值对，用来传递用户定义的属性。比如，你可能创建了一个"tier"和“app”标签，通过Label（**tier=frontend, app=myapp**）来标记前端Pod容器，使用Label（**tier=backend, app=myapp**）标记后台Pod。然后可以使用[Selectors](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/labels.html#label-selectors)选择带有特定Label的Pod，并且将Service或者Replication Controller应用到上面。
## Replication Controller
_是否手动创建Pod，如果想要创建同一个容器的多份拷贝，需要一个个分别创建出来么，能否将Pods划到逻辑组里？_
Replication Controller确保任意时间都有指定数量的Pod“副本”在运行。如果为某个Pod创建了Replication Controller并且指定3个副本，它会创建3个Pod，并且持续监控它们。如果某个Pod不响应，那么Replication Controller会替换它，保持总数为3.如下面的动画所示：
[](http://dockone.io/uploads/article/20151230/5e2bad1a25e33e2d155da81da1d3a54b.gif)
如果之前不响应的Pod恢复了，现在就有4个Pod了，那么Replication Controller会将其中一个终止保持总数为3。如果在运行中将副本总数改为5，Replication Controller会立刻启动2个新Pod，保证总数为5。还可以按照这样的方式缩小Pod，这个特性在执行滚动[升级](https://cloud.google.com/container-engine/docs/replicationcontrollers/#rolling_updates)时很有用。
当创建Replication Controller时，需要指定两个东西：
1. [Pod模板](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/replication-controller.html#pod-template)：用来创建Pod副本的模板
2. [Label](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/replication-controller.html#labels)：Replication Controller需要监控的Pod的标签。
现在已经创建了Pod的一些副本，那么在这些副本上如何均衡负载呢？我们需要的是Service。
## Service
_如果Pods是短暂的，那么重启时IP地址可能会改变，怎么才能从前端容器正确可靠地指向后台容器呢？_
[Service](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/services.html)是定义一系列Pod以及访问这些Pod的策略的一层**抽象**。Service通过Label找到Pod组。因为Service是抽象的，所以在图表里通常看不到它们的存在，这也就让这一概念更难以理解。
现在，假定有2个后台Pod，并且定义后台Service的名称为‘backend-service’，lable选择器为（**tier=backend, app=myapp**）。_backend-service_##的Service会完成如下两件重要的事情：
* 会为Service创建一个本地集群的DNS入口，因此前端Pod只需要DNS查找主机名为 ‘backend-service’，就能够解析出前端应用程序可用的IP地址。
* 现在前端已经得到了后台服务的IP地址，但是它应该访问2个后台Pod的哪一个呢？Service在这2个后台Pod之间提供透明的负载均衡，会将请求分发给其中的任意一个（如下面的动画所示）。通过每个Node上运行的代理（kube-proxy）完成。[这里](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/services.html#virtual-ips-and-service-proxies)有更多技术细节。
下述动画展示了Service的功能。注意该图作了很多简化。如果不进入网络配置，那么达到透明的负载均衡目标所涉及的底层网络和路由相对先进。如果有兴趣，[这里](http://www.dasblinkenlichten.com/kubernetes-101-networking/)有更深入的介绍。
[](http://dockone.io/uploads/article/20151230/125bbccce0b3bbf42abab0e520d9250b.gif)
[3.gif](http://dockone.io/uploads/article/20151230/125bbccce0b3bbf42abab0e520d9250b.gif)
有一个特别类型的Kubernetes Service，称为'[LoadBalancer](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/services.html#type-loadbalancer)'，作为外部负载均衡器使用，在一定数量的Pod之间均衡流量。比如，对于负载均衡Web流量很有用。
## Node
节点（上图橘色方框）是物理或者虚拟机器，作为Kubernetes worker，通常称为Minion。每个节点都运行如下Kubernetes关键组件：
* Kubelet：是主节点代理。
* Kube-proxy：Service使用其将链接路由到Pod，如上文所述。
* Docker或Rocket：Kubernetes使用的容器技术来创建容器。
## Kubernetes Master
集群拥有一个Kubernetes Master（紫色方框）。Kubernetes Master提供集群的独特视角，并且拥有一系列组件，比如Kubernetes API Server。API Server提供可以用来和集群交互的REST端点。master节点包括用来创建和复制Pod的Replication Controller。
## 下一步
现在我们已经了解了Kubernetes核心概念的基本知识，你可以进一步阅读Kubernetes##[用户手册](http://kubernetes.io/v1.1/docs/user-guide/README.html)。用户手册提供了快速并且完备的学习文档。
如果迫不及待想要试试Kubernetes，可以使用[Google Container Engine](https://cloud.google.com/container-engine/docs/)。Google Container Engine是托管的Kubernetes容器环境。简单注册/登录之后就可以在上面尝试示例了。
**原文链接：[Learn the Kubernetes Key Concepts in 10 Minutes](http://omerio.com/2015/12/18/learn-the-kubernetes-key-concepts-in-10-minutes/)（翻译：崔婧雯）**
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崔婧雯，现就职于IBM，高级软件工程师，负责IBM WebSphere业务流程管理软件的系统测试工作。曾就职于VMware从事桌面虚拟化产品的质量保证工作。对虚拟化，中间件技术，业务流程管理有浓厚的兴趣。
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