Linux系统K8S集群架构及常用操作命令介绍
简介：Kubernetes（简称K8S）是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统， K8S提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、监控，维护等一整套功能。在K8S分布式集群的几个关键概念中，Service是分布式集群架构的核心，Service的服务进程目前都是基于Socket通信方式对外提供服务，比如Redis、MySQL、Web Server，或者是实现了某个具体业务的一个特定的TCP Server进程，虽然一个Service通常由多个相关的服务进程来提供服务，每个服务进程都有一个独立的IP+Port访问点，Kubernetes能够让我们通过服务连接到指定的Service上。
容器提供了强大的隔离功能，所有有必要把为Service提供服务的这组进程放入容器中进行隔离。为此，K8S设计了Pod对象，将每个服务进程包装到相对应的Pod中，使其成为Pod中运行的一个容器。
一个K8S集群是由分布式存储（etcd）、服务节点（Node）和控制节点（Master）构成的。所有的集群状态都保存在etcd中，Master节点上则运行集群的管理控制模块。Node节点是真正运行应用容器的主机节点，在每个服务节点上都会运行一个Kubelet代理，控制该节点上的容器、镜像和存储卷等。
一、K8S架构介绍
1、K8S架构
2、K8S组件
说明：K8S属于主从分布式架构，主要由Master Node和Worker Node组成，以及包括客户端命令行工具kubectl和其它附加项。
（1）、Master Node：控制节点，负责对集群进行调度管理；Master Node由API Server、Scheduler、Cluster State Store和Controller-Manger Server所组成。
组件名 | 组件功能 |
Kubernetes API Server | 作为Kubernetes系统的入口，其封装了核心对象的增删改查操作，以RESTful API接口方式提供给外部客户和内部组件调用。维护的REST对象持久化到Etcd中存储。 |
Kubernetes Schedule | 负责为新建立的Pod工作节点(node)选择(即分配机器)，负责集群的资源调度。 |
Cluster State Store | Kubernetes默认使用etcd为集群整体存储。etcd是一个简单的、分布式的、一致的key-value存储，主要被用来共享配置和服务发现。etcd提供了一个CRUD操作的REST API，以及提供了作为注册的接口，以监控指定的Node。集群的所有状态都存储在etcd实例中，并具有监控的能力，因此当etcd中的信息发生变化时，就能够快速的通知集群中相关的组件。 |
Controller-Manger Server | 用于执行大部分的集群层次的功能，它既执行生命周期功能(例如：命名空间创建和生命周期、事件垃圾收集、已终止垃圾收集、级联删除垃圾收集、node垃圾收集)，也执行API业务逻辑（例如：pod的弹性扩容）。控制管理提供自愈能力、扩容、应用生命周期管理、服务发现、路由、服务绑定和提供。Kubernetes默认提供Replication Controller、Node Controller、Namespace Controller、Service Controller、Endpoints Controller、Persistent Controller、DaemonSet Controller等控制器。 |
（2）、Worker Node：作为真正的工作节点，运行业务应用的容器；Worker Node包含kubelet、kubernates proxy和docker。
组件名 | 组件功能 |
kubelet | 负责管控容器，Kubelet会从Kubernetes API Server接收Pod的创建请求，启动和停止容器，监控容器运行状态并汇报给Kubernetes API Server。 |
kubernates proxy | 负责为Pod创建代理服务，会从Kubernetes API Server获取所有的Service信息，并根据Service的信息创建代理服务，实现Service到Pod的请求路由和转发，从而实现Kubernetes层级的虚拟转发网络。 |
Docker | 主要是负责管理Node上需要运行容器。 |
3、kubectl命令行工具
说明：kubectl是Kubernetes集群的命令行接口。运行kubectl命令的语法如下所示
# kubectl [command] [TYPE] [NAME] [flags]
备注：
comand：指定要对资源执行的操作，例如create、get、describe和delete；
TYPE：指定资源类型，资源类型是大小写敏感的，开发者能够以单数、复数和缩略的形式；
NAME：指定资源的名称，名称也大小写敏感的。如果省略名称，则会显示所有的资源；
flags：指定可选的参数。例如，可以使用-s或者–server参数指定Kubernetes API server的地址和端口。
二、K8S常用操作指令
1、查看kubectl常用指令的方法
执行指令# kubectl help
备注：通过#kubectl help查看帮助文件，可以看到有非常多的命令，其中有查询指令kubectl get，编辑类指令kubectl edit，描述类指令kubectl describe，回滚类指令kubectl rullout等等。
2、kubectl操作指令介绍
（1）、基础指令
create | 通过文件名或者标准输入创建资源 |
expose | 将一个资源公开为一个新的service |
run | 在集群中运行一个特定镜像 |
set | 在对象上设置特定的功能 |
get | 显示一个或多个资源 |
edit | 使用默认的编辑器编辑一个资源 |
delete | 通过文件名、标准输入、资源名称或标签选择器来删除资源。 |
explain | 文档参考资料 |
（2）、部署集群管理类指令
rollout | 管理资源分发布 |
rolling-update | 对给定的复制控制器滚动更新 |
scale | 扩容或缩容pos数量，Deployment、ReplicaSet、RC或Job |
autoScale | 创建一个自动选择扩容或缩容并设置pod数量 |
certificate | 修改证书资源 |
cluster-info | 显示集群信息 |
top | 显示资源（CPU/Memory/Storage）使用 |
cordon | 标记节点不可调度 |
uncordon | 标记节点可调度 |
drain | 驱逐节点上的应用，准备下线维护 |
taint | 修改节点taint标记 |
（3）、故障调试类指令
describe | 显示特定资源或资源组的详细信息 |
logs | 在一个pod中打印一个容器日志 |
attach | 附加到一个运行的容器 |
exec | 执行命令到容器 |
port-forward | 转发一个或多个本地端口到一个pod |
proxy | 运行一个proxy到Kubernetes API server |
cp | 拷贝文件或目录到容器中 |
auth | 检查授权 |
（4）、其他指令
高级命令 | |
apply | 通过文件名或标准输入对资源应用配置 |
patch | 使用补丁修改、更新资源的字段 |
replace | 通过文件名或标准输入替换一个资源 |
covert | 不同的API版本之间转换配置文件 |
设置命令 | |
label | 更新资源上的标签 |
annotate | 更新资源上的注释 |
completion | 用于实现kubectl工具自动补全 |
其他命令 | |
api-versions | 打印受支持的API版本 |
config | 修改kubeconfig文件（用于访问API，比如配置认证信息） |
plugin | 运行一个命令插件 |
version | 打印客户端和服务器端版本信息 |
help | 所有命令帮助 |