Kubernetes 概念

Kubernetes 概念

本文对 Kubernetes 相关概念和术语进行了解释，帮助您更好地了解 Rancher 的运行机制。如需了解更多细节，请查看Kubernetes 官方文档。

关于 Docker

Docker 是容器打包和运行时系统的标准，主要用于管理各个节点上的容器。开发者在 Dockerfiles 中构建容器镜像，上传到镜像仓库中，用户只需从镜像仓库下载该镜像文件，就可以开始使用。

镜像仓库分为公有镜像仓库和私有镜像仓库。Docker Hub 是市面上主流的公有镜像仓库。除了公有镜像仓库以外，很多企业为了节省网络带宽和提高镜像资源使用率，也会配置自己的私有镜像仓库，提供给企业内部员工使用。

说明： 因为 Kubernetes 已经成为了容器管理的主流工具，所以从 Rancher 2.x 版本开始，我们不再支持 Docker Swarm。如果您仍有使用 Docker 管理容器的需求，您可以安装 Rancher 1.6 进行操作。

关于 Kubernetes

Kubernetes 是容器和集群管理的标准。YAML 文件规定了组成一个应用所需的容器和其他资源。Kubernetes 提供了调度、伸缩、服务发现、健康检查、密文管理和配置管理等功能。

Kubernetes 集群是什么

Kubernetes 集群 是由多个计算机（可以是物理机、云主机或虚拟机）组成的一个独立系统，通过 Kubernetes 容器管理系统，实现部署、运维和伸缩 Docker 容器等功能，它允许您的组织对应用进行自动化运维。

Kubernetes 集群中的节点角色

节点是集群内的一个计算资源，节点可以是裸金属服务器或虚拟机。根据节点的角色不同，我们把节点分为三类：etcd 节点、controlplane 节点和worker 节点，下文会讲解三种节点的功能。一个 Kubernetes 集群至少要有一个 etcd 节点、一个 controlplane 节点和一个 worker 节点。

etcd 节点

etcd 节点 的主要功能是数据存储，它负责存储 Rancher Server 的数据和集群状态。 Kubernetes 集群的状态保存在etcd 节点中，etcd 节点运行 etcd 数据库。etcd 数据库组件是一个分布式的键值对存储系统，用于存储 Kubernetes 的集群数据，例如集群协作相关和集群状态相关的数据。建议在多个节点上运行 etcd，保证在节点失效的情况下，可以获取到备份的集群数据。

etcd 更新集群状态前，需要集群中的所有节点通过 quorum 投票机制完成投票。假设集群中有 n 个节点，至少需要 n/2 + 1（向下取整）个节点同意，才被视为多数集群同意更新集群状态。例如一个集群中有 3 个 etcd 节点，quorum 投票机制要求至少两个节点同意，才会更新集群状态。

集群应该含有足够多健康的 etcd 节点，这样才可以形成一个 quorum。对含有奇数个节点的集群而言，每新增一个节点，就会增加通过 quorum 投票机制所需节点的数量。

一般情况下，集群中只要配置三个 etcd 节点就能满足小型集群的需求，五个 etcd 节点能满足大型集群的需求。

Controlplane 节点

Controlplane 节点上运行的工作负载包括：Kubernetes API server、scheduler 和 controller mananger。这些节点负载执行日常任务，从而确保您的集群状态和您的集群配置相匹配。因为 etcd 节点保存了集群的全部数据，所以 Controlplane 节点是无状态的。虽然您可以在单个节点上运行 Controlplane，但是我们建议在两个或以上的节点上运行 Controlplane，以保证冗余性。另外，因为 Kubernetes 只要求每个节点至少要分配一个角色，所以一个节点可以既是 Controlplane 节点，又是 etcd 节点。

Worker 节点

worker 节点运行以下应用：

Kubelet： 监控节点状态的 Agent，确保您的容器处于健康状态。
工作负载： 承载您的应用和其他类型的部署的容器和 Pod。

Worker 节点也运行存储和网络驱动；有必要时也会运行应用路由控制器（Ingress Controller）。Rancher 对 Worker 节点的数量没有限制，您可以按照实际需要创建多个 Worker 节点。

关于 Helm

Helm 是安装 Rancher 高可用集群时会用到的工具。

Helm 是 Kubernetes 的软件包管理工具。Helm chart 为 Kubernetes YAML manifest 文件提供了模板语法。通过 Helm，可以创建可配置的 Deployment YAML，而不是只能用静态的 YAML。如果您想了解更多关于如何创建自己的应用商店应用（catalog），请查阅Helm 官方网站。

如果您想了解更多关于 Service Account 和 Cluster Role Binding 的信息，请查阅Kubernetes 官方文档。