行業背景
Docker自2013年發行以來，得到了飛速的發展，直至今日已經成爲了基礎架構中必不可缺的一份子，也是構建企業雲平臺的有效手段。而作爲容器編排及管理的利器的kubernetes，已經與docker緊緊綁在一起，K8S對docker提供了更加原生的支持，同時提供了資源調度、容器生命週期管理、負載均衡、彈性伸縮、高可用等底層功能。
Docker基本概念
Docker簡單理解其實就是運行在linux上的虛擬機，但是又和傳統的虛擬機有所不同，docker相比虛擬機更加輕量，對資源的利用更高，最大的一個特點就是docker不需要在宿主機上虛擬出一個虛擬機操作系統，多個docker共享宿主機的linux內核，相比虛擬機性能更好。還有一點，docker可以將應用程序和依賴的庫文件一起打包入鏡像，這個鏡像就是應用的完整的運行時環境，這樣大大簡化了應用發佈及遷移的流程。
K8S核心技術
對於初學者來說可能覺得k8s的技術複雜，但其實k8s並沒有什麼核心技術，k8s只是一個工具實現了我們資源可控、網絡隔離、彈性伸縮、快速部署等功能。它其實就是將操作系統的一些命令或者功能封裝進k8s裏幫助我們實現上面的功能。比如通過操作系統cgroup實現容器的資源隔離和限制，通過iptables，lvs實現端口映射和流量轉發，數據庫使用成熟的分佈式存儲etcd，flannel網絡其實也只是在真實物理網絡上虛擬出來的overlay網絡，持久化卷也是基於外部的ceph或者nfs、gluserfs或者本地盤等物理存儲構建。所以我們看，k8s就是將需要的技術做了整合，實現的集羣的管理。
K8S架構
好了，廢話不多說，下面簡單介紹一下docker及k8s的架構及組網理念。
Docker的話其實沒什麼好說的，有鏡像、倉庫、容器等基本概念。對於docker我們掌握一些基本命令就行，主要參考下面這個圖：
我們可以簡單看看docker的網絡，當創建一個docker時會在操作系統上創建一個網橋，網橋也就是虛擬軟交換機，這個虛擬交換機將宿主機物理網口和容器的網口互聯起來，構成局域網。
下面我們再看看k8s架構，k8s集羣由master和node節點組成，master由如下組件組成：APIserver+scheduler+controller manager+etcd，node節點由kubelet+kube-proxy+pod組成
APIserver：所有資源增刪改查的唯一入口，k8s集羣的命令行和api接口都是通過調用apiserver實現的，主要處理rest操作以及更新etcd中的內容。
Scheduler：集羣的調度器，將pod綁定到node上，同時實現pod在node上的調度。
Controller manager：所有其他集羣級別的功能，是資源對象的自動化控制中心。
Etcd：集羣的數據庫，所有需要持久化的信息存儲於etcd中。
Kubelet：實現對pod以及容器、鏡像、卷等的管理。
Kube-proxy：實現pod間的負載均衡，實現對service ip的訪問。
K8S網絡與負載均衡
網絡是k8s集羣中的一個難點，理解k8s網絡構成有利於我們理解集羣的架構。我們先來看看三類ip：
Node ip：主機的物理ip
Service ip：k8s虛擬ip，由k8s管理和分配，單獨的ip沒有通信功能，要配合service port才能使用，每個node上的service ip是相同的。
Pod ip：pod的ip地址，內部docker的ip，也就是上面討論的通過docker網橋與物理網卡互聯的ip地址，可以在node上通過ssh訪問。
下面我們先看看一個請求的轉發流程，我們知道一個請求要想訪問某個pod，請求先經過node的物理網卡，通過iptables的轉發規則，將訪問地址和端口進行轉換，轉爲svc的地址，service同樣使用iptables規則通過kube-proxy定義的轉發百分比將流量轉發到不同pod上。
這裏有個問題我們可以延伸下。Svc轉發到的多個pod可能不在一個機器上，這樣就涉及到跨機器訪問，就是說可能a機器的svc需要轉發流量到b機器的pod中，那麼這種情況下k8s是如何做的呢？這裏其實就涉及到overlay網絡。
我們知道overlay網絡是承載在物理網絡上的虛擬網絡，這個網絡本質上還是走的物理機的物理網卡，但是這個網絡其實對物理網絡是透明的，用戶可以不關心物理網絡。那麼它是怎麼工作的呢？K8s是通過flannel網絡實現的。Flannel網絡是通過ip隧道協議將數據包前面再封裝一層，將源地址和目的地址的外部網絡ip（node ip）與內部網絡ip（pod ip）封裝到數據包裏，這樣數據包從a機器的svc轉發到b機器的物理網卡上時先進行解包，然後得到內部ip，轉發到pod上。但是整體上看對於用戶就是幾個pod間的overlay網絡互連的，用戶無需關心其他細節。Flannel網絡雖然簡單，但是這種方式需要解包，所以在集羣十分大的情況下可能存在性能問題，所以我們有了flannel網絡的替代品：calico，calico網絡是完全通過ip路由實現的轉發，這種方式也有缺點，就是在集羣很大的情況下，路由表可能十分龐大。
當然k8s的內容還有很多，比如說如何構建一個應用，包括namespace、service、deployment、pod等的構建，還有k8s的用戶角色與權限認證體系等，這裏不再一一討論。本文旨在幫助初學者構建k8s的一個總體架構，理解k8s的工作機制，至於具體的命令還需要自己去實踐。
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