Kubernetes——Kubernetes 的单体架构

简介

Kubernetes 是一款开源的容器编排系统，它提供了一组用于自动化、部署、扩展和管理容器化应用程序的工具。它能够管理运行在大规模集群中的容器化应用，并提供了可扩展、弹性、高可用和高效的集群管理方式。

Kubernetes 的单体架构是其中的一种架构模式，这种模式通常用于小型集群或一个虚拟机上运行的 Kubernetes。在这种架构中，所有组件都运行在同一个进程中，共用同一个 API 服务，可以是 kube-apiserver 或是 etcd。

以下是 Kubernetes 单体架构的组件：

• kube-apiserver：提供 Kubernetes API 服务。
• etcd：提供一个分布式键值存储服务，用于 K8s 资源对象的持久化存储。
• kube-scheduler：调度器，负责把 Pod 调度到可用的节点上。
• kube-controller-manager：控制器管理器，负责处理 Kubernetes 的控制器，如 ReplicaSet、Deployment、DaemonSet 等。
• kubelet：代理程序，运行在 Kubernetes Node 上，负责管理和运行 Pod。
• kube-proxy：网络代理，为 Kubernetes Service 提供网络代理和负载均衡功能。

架构特点

Kubernetes 的单体架构有以下特点：

• 所有组件运行在同一个进程中，共用同一个 API 服务。
• 架构简单、部署方便，适合小规模集群和评估、测试环境使用。
• 相比于集群方式，单体架构的性能更高，且不受网络延迟等因素影响。

部署示例

以下是部署 Kubernetes 单体架构的示例。

1. 安装 Docker 和 Kubernetes。

2. 创建一个 Kubernetes 的单节点集群。可以使用 kubeadm 工具来完成，在安装 Kubernetes 后，执行如下命令即可：

   kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
   

   --pod-network-cidr 选项是网络插件 flannel 所需要的 CIDR 子网，请确保不要与本地网络子网冲突。

3. 安装 kubectl 工具，以便可以访问 Kubernetes API 服务。

4. 运行以下命令，查看 Kubernetes 集群的状态：

   kubectl get nodes
   

   如果一切顺利，应该会看到集群中只有一个节点。

5. 部署一个 StatefulSet：

   apiVersion: apps/v1
   kind: StatefulSet
   metadata:
     name: web
   spec:
     serviceName: "web"
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx:1.7.9
           ports:
           - containerPort: 80
             name: web
           volumeMounts:
           - name: www
             mountPath: /usr/share/nginx/html
     volumeClaimTemplates:
     - metadata:
         name: www
       spec:
         accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
         resources:
           requests:
             storage: 2Gi
   

   这个 YAML 文件定义了一个名为 web 的 StatefulSet，使用了一个名为 nginx 的容器镜像。其中，replicas 指定为 3，表示我们要部署 3 个 Nginx 容器。volumeClaimTemplates 声明了一个名为 www 的持久化存储卷。

6. 部署一个 Service：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: nginx
     labels:
       app: nginx
   spec:
     type: NodePort
     selector:
       app: nginx
     ports:
     - name: web
       port: 80
       targetPort: web
   

   这个 YAML 文件定义了一个名为 nginx 的 Service，使用了 NodePort 的类型。selector 字段指定了要选择哪些 Pod。

总结

Kubernetes 的单体架构是一种简单、高性能的部署方式，适合小规模集群或者测试、评估环境使用。这种架构虽然相对简单，但是它也允许我们使用所有 Kubernetes 的功能，并且具有可扩展性和弹性。