Kubernetes 是谷歌开源的容器集群管理系统，是 Google 多年大规模容器管理技术 Borg 的开源版本，也是 CNCF 最重要的项目之一。
一、kubernetes出现背景
传统部署时代
早期应用部署在物理机上，没有办法隔离物理资源，就会导致资源分配问题。例如，多个应用运行在物理机上，可能其中某个资源占用大量资源，而其他应用则没法分配到足够的资源。要解决这个问题，只能每个应用单独跑在单台物理机上了。但是这样没法对资源进行伸缩，而且对于公司来说，维护大量物理机需要昂贵的成本。
虚拟化部署时代
对于传统部署中的问题，虚拟化是一个解决方案。他允许你在一个物理机上运行多个VM。虚拟化允许应用在VM之间进行隔离，并且应用在抢占资源方面也能够做到一定控制。
虚拟化允许更好地使用资源：对于应用可以更好的伸缩资源，减少硬件成本。每个虚拟机是一个完整的机器，包括他自己的操作系统。
容器化部署时代
容器和VM和相似，但是，他们已经将应用在不同操作系统之间进行了隔离。因此，容器可以看成是一个轻量级的VM，一个容器有他自己的文件系统、内容、处理空间等。此外，他和底层物理设施完全解耦，他们能够轻易的部署在云上。
容器变得越来越流行，因为他有好多优势。例如以下：
- Agile application creation and deployment: increased ease and efficiency of container image creation compared to VM image use.
- Continuous development, integration, and deployment: provides for reliable and frequent container image build and deployment with quick and easy rollbacks (due to image immutability).
- Dev and Ops separation of concerns: create application container images at build/release time rather than deployment time, thereby decoupling applications from infrastructure.
- Observability not only surfaces OS-level information and metrics, but also application health and other signals.
- Environmental consistency across development, testing, and production: Runs the same on a laptop as it does in the cloud.
- Cloud and OS distribution portability: Runs on Ubuntu, RHEL, CoreOS, on-prem, Google Kubernetes Engine, and anywhere else.
- Application-centric management: Raises the level of abstraction from running an OS on virtual hardware to running an application on an OS using logical resources.
- Loosely coupled, distributed, elastic, liberated micro-services: applications are broken into smaller, independent pieces and can be deployed and managed dynamically – not a monolithic stack running on one big single-purpose machine.
- Resource isolation: predictable application performance.
- Resource utilization: high efficiency and density.
二、kubernetes是什么？
kubernetes是一个容器编排平台。
Kubernetes 提供了很多的功能，它可以简化应用程序的工作流，加快开发速度。通常，一个成功的应用编排系统需要有较强的自动化能力，这也是为什么 Kubernetes 被设计作为构建组件和工具的生态系统平台，以便更轻松地部署、扩展和管理应用程序。
用户可以使用 Label 以自己的方式组织管理资源，还可以使用 Annotation 来自定义资源的描述信息，比如为管理工具提供状态检查等。
此外，Kubernetes 控制器也是构建在跟开发人员和用户使用的相同的 API 之上。用户还可以编写自己的控制器和调度器，也可以通过各种插件机制扩展系统的功能。
这种设计使得可以方便地在 Kubernetes 之上构建各种应用系统。
三、主要功能
1、自我修复
在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署， 保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。
2、弹性伸缩
使用命令、 UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源， 以最小成本运行服务。
3、自动部署和回滚
K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改， 确保升级不受影响业务。
4、服务发现和负载均衡
K8S为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。
5、机密和配置管理
管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性。并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用。
6、存储编排
挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网络存储（如NFS、 GlusterFS、 Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。
7、批处理
提供一次性任务和定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。
四、核心组件
Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成：
- etcd 保存了整个集群的状态；
- apiserver 提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制；
- controller manager 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
- scheduler 负责资源的调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上；
- kubelet 负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
- Container runtime 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
