一.什么是kubernetes？
kubernetes是一个可移植的，可扩展的开源平台，是Google开源的容器集群管理系统（谷歌内部:Borg)，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。
二.为什么使用kubernetes？
k8s在Docker技术的基础上，为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性。同时Kubernetes是一个完备的分布式系统支撑平台，具有完备的集群管理能力，多扩多层次的安全防护和准入机制、多租户应用支撑能力、透明的服务注册和发现机制、內建智能负载均衡器、强大的故障发现和自我修复能力、服务滚动升级和在线扩容能力、可扩展的资源自动调度机制以及多粒度的资源配额管理能力。同时Kubernetes提供完善的管理工具，涵盖了包括开发、部署测试、运维监控在内的各个环节。
三.集群架构及组件
1.集群架构
Master负责管理集群，部署集群所需组件etcd，apiserver，controllermanager，scheduler。master协调集群中的所有活动，例如调度应用程序、维护应用程序的所需状态、扩展应用程序和滚动更新。
Node节点是Kubernetes集群中的工作节点，用于托管正在运行的应用程序，可以是物理机或虚拟机。每个工作节点都有一个kubelet和kube-proxy，它是管理节点并与KubernetesMaster节点进行通信的代理。节点上还应具有处理容器操作的容器运行时，例如Docker或rkt。一个Kubernetes工作集群至少有三个节点。
2.集群组件
etcd：键值存储数据库，维护集群内各个节点状态的一致性，保存集群的状态及配置；
apiserver：处理资源操作的请求，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
controllermanager：控制器管理，负责维护集群的状态，如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
scheduler：调度器，负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的节点；
kubelet：负责维护容器的生命周期，Pod的创建、启动、监控、重启、销毁等工作，处理Master节点下发到本节点的任务；
Containerruntime：负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
kube-proxy：负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；
Flannel/calico：网络插件，负责为整个集群提供IP服务；
kube-dns/coredns：负责为整个集群提供DNS服务；
IngressController：为服务提供外网入口；
四.集群工作流程
集群各组件的通信原理，以创建Pod为例：
使用RESTAPI创建Pod，即(kubectlcreatepod)请求apiserver。
apiserver接收到pod创建请求后，写入到Etcd，会存在记录但不会创建。
scheduluer检测到有未绑定Node的Pod，查找集群中资源充足的Node绑定，并将调度信息写入到Etcd。
kubelet通过监测etcd数据库，检测到有绑定该节点的Pod调度过来需要创建，调用containerruntime运行该Pod。
kubelet通过containerruntime取到Pod状态，并更新到apiserver中。
五.基本概念
Kubernetes中的绝大部分概念都会被抽象成Kubernetes管理的一种资源对象，下图为k8s资源对象全景图
1.相关名词
NameSpace
Namespace命名空间是对一组资源和对象的抽象集合，是Linux内核用来隔离内核资源的方式。NameSpace做隔离，Cgroups做限制，rootfs做文件系统。
Label
Label标签以key/value的方式附加到资源对象上如Pod，其他对象可以使用LabelSelector来选择一组相同label的对象。
2.编排对象
Pod
Pod是Kubernetes项目中最小的API资源对象，Pod可以由一个或多个业务容器和一个根容器(Pause容器)组成。一个Pod表示某个应用的一个实例。Kubernetes项目的调度器，是统一按照Pod而非容器的资源需求进行计算的，凡是调度、网络、存储，以及安全相关的属性，基本上是Pod级别的。
可以这样理解，云计算系统的操作系统是k8s，容器就相当于是其进程，而Pod则是进程组，容器镜像就是这个系统里的“.exe”安装包。Pod里的所有容器，它们共享PID、IPC、Network和UTSnamespace，可以声明共享同一个Volume。
ReplicaSet
ReplicaSet是Pod副本的抽象，用于解决Pod的扩容和伸缩。
Deployment
Deployment通常用来部署无状态应用，如Web服务，该服务运行的实例不会在本地存储需要持久化的数据，并且多个实例对于同一个请求响应的结果是完全一致的。在内部使用ReplicaSet来实现Pod副本的创建。Deployment确保指定数量的Pod“副本”在运行，并且支持回滚和滚动升级。创建Deployment时，需要指定Pod模板和Label标签。
StatefulSet
StatefulSet通常用来部署有状态应用，如Mysql服务，服务运行的实例需要在本地存储持久化数据，多个实例之间有依赖拓扑关系，比如：主从关系、主备关系。如果停止掉依赖中的一个Pod，就会导致数据丢失或者集群崩溃。他的核心功能就是通过某种方式记录这些状态，然后在Pod被重新创建时，能够为新Pod恢复这些状态。它包含Deployment控制器ReplicaSet的所有功能，增加可以处理Pod的启动顺序，为保留每个Pod的状态设置唯一标识，同时具有以下功能：
稳定的、唯一的网络标识符
稳定的、持久化的存储
有序的、优雅的部署和缩放
DaemonSet
DaemonSet：服务守护进程，它的主要作用是在Kubernetes集群的所有节点中运行我们部署的守护进程，相当于在集群节点上分别部署Pod副本，如果有新节点加入集群，Daemonset会自动的在该节点上运行我们需要部署的Pod副本，相反如果有节点退出集群，Daemonset也会移除掉部署在旧节点的Pod副本。
DaemonSet的主要特征：
这个Pod运行在Kubernetes集群里的每一个节点（Node）上；
每个节点上只会运行一个这样的Pod实例；
如果新的节点加入Kubernetes集群后，该Pod会自动地在新节点上被创建出来；
而当旧节点被删除后，它上面的Pod也相应地会被回收掉。
DaemonSet常用场景：
网络插件的Agent组件，如（Flannel，Calico）需要运行在每一个节点上，用来处理这个节点上的容器网络；
存储插件的Agent组件，如（Ceph，Glusterfs）需要运行在每一个节点上，用来在这个节点上挂载F远程存储目录；
监控系统的数据收集组件，如（PrometheusNodeExporter，Cadvisor）需要运行在每一个节点上，负责这个节点上的监控信息搜集。
日志系统的数据收集组件，如（Fluent，Logstash）需要运行在每一个节点上，负责这个节点上的日志信息搜集。
Job/CronJob
Job负责处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束，解决一些需要进行批量数据处理和分析的需求，，比如JenkinsSlave，发布完代码后任务结束，Pod自动销毁；
CronJob则就是在Job上加上了时间调度，用来执行一些周期性的任务。
HPA
HorizontalPodAutoscaling（Pod水平自动伸缩），简称HPA。通过监控分析RC或者Deployment控制的所有Pod的负载变化情况来确定是否需要调整Pod的副本数量，这是HPA最基本的原理。
3.其他对象
ConfigMap
ConfigMap：就是为了让镜像和配置文件解耦，以便实现镜像的可移植性和可复用性，因为一个configMap其实就是一系列配置信息的集合，将来可直接注入到Pod中的容器使用，而注入方式有两种，一种将configMap做为存储卷，一种是将configMap通过env中configMapKeyRef注入到容器中；
RBAC
RBAC：基于角色的访问控制，可以用来给用户授予对集群操作不同的权限。
Secret
Secret：用来保存敏感信息，例如密码、OAuth令牌和sshkey等等，将这些信息放在Secret中比放在Pod的定义中或者docker镜像中来说更加安全和灵活。
4.服务发现
Service
Service：是一种抽象的对象，它定义了一组Pod的逻辑集合和一个用于访问它们的策略，我们可以通过访问Service来访问到后端的Pod服务，其实这个概念和微服务非常类似。一个Serivce下面包含的Pod集合一般是由LabelSelector来决定的。
Ingress
Ingress：就是从kuberenets集群外部访问集群的一个入口，将外部的请求转发到集群内不同的Service上，其实就相当于nginx、haproxy等负载均衡代理服务器，目前选择有很多：traefik、nginx-controller、KubernetesIngressControllerforKong、HAProxyIngresscontroller。
5.存储对象
PV/PVC
PV的全称是：PersistentVolume（持久化卷），是对底层的共享存储的一种抽象，PV由管理员进行创建和配置，它和具体的底层的共享存储技术的实现方式有关，比如Ceph、GlusterFS、NFS等，都是通过插件机制完成与共享存储的对接。
PVC的全称是：PersistentVolumeClaim（持久化卷声明），PVC是用户存储的一种声明，PVC和Pod比较类似，Pod消耗的是节点，PVC消耗的是PV资源，Pod可以请求CPU和内存，而PVC可以请求特定的存储空间和访问模式。对于真正使用存储的用户不需要关心底层的存储实现细节，只需要直接使用PVC即可。
StorageClass
StorageClass：动态PV，可以自动帮我们创建PV，不再需要手动创建PV。
6.其他概念
Helm
Helm：包管理工具，相当于kubernetes环境下的yum包管理工具。
CRD
CRD是对KubernetesAPI的扩展，Kubernetes中的每个资源都是一个API对象的集合，例如我们在YAML文件里定义的那些spec都是对Kubernetes中的资源对象的定义，所有的自定义资源可以跟Kubernetes中内建的资源一样使用kubectl操作。
Operator
Operator是由CoreOS公司开发的，用来扩展KubernetesAPI，特定的应用程序控制器，它用来创建、配置和管理复杂的有状态应用，如数据库、缓存和监控系统。Operator基于Kubernetes的资源和控制器概念之上构建，但同时又包含了应用程序特定的一些专业知识，比如创建一个数据库的Operator，则必须对创建的数据库的各种运维方式非常了解，创建Operator的关键是CRD（自定义资源）的设计。Operator是将运维人员对软件操作的知识给代码化，同时利用Kubernetes强大的抽象来管理大规模的软件应用。