容器化技术介绍（kubernetes与docker）
一、docker
伴随着计算机技术的飞速发展，容器化技术现在越来越火，而Docker无疑是其中的明星产品，目前Docker 在国内特别是在一线互联网公司发展的如火如荼，Docker 的使用已经是十分普遍了。
Docker是基于Linux内核的Cgroup和namespace，以及AUFS类的Union FS等技术，对进程进行了封装隔离的技术。它属于操作系统层面的虚拟化技术。
传统虚拟化技术是虚拟出一套硬件后，在其基础上运行一个完整的操作系统，再在此系统上运行所需的应用进程。而Docker技术是容器内的应用进程直接运行于宿主机的内核，容器内没有自己的内核，而且也不虚拟出硬件。因此，相对于传统的虚拟化技术而言，Docker更加轻便。
Docker容器具有以下的优势：
（1）更高效地利用系统资源；
（2）更快捷的启动时间；
（3）一致的运行环境；
（4）支持持续交付和部署；
（5）更轻松的迁移应用；
（6）更轻松的维护和扩展。
Docker使用客户端—服务器（C/S）架构模式，使用远程API来管理和创建Docker容器。在Docker中，用三个基本概念需要了解：
（1）Docker镜像：Docker镜像是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。镜像不包含任何动态数据，其内容在构建之后也不会改变。由于镜像包含操作系统的完整的root文件系统，其体积往往很庞大，因此Docker设计时为分层存储的架构。它由多层文件系统联合组成。镜像构建时，会一层一层构建，前一层是后一层的基础。每一层构建完成后就不会再改变，后一层的改变只会发生在自己的这一层。在镜像构建时，每层尽量只包含该层需要的东西，任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。这样分层的设计，使得镜像的复用和定制变得十分容易。只需在构建好的基础上再定制即可。
（2）Docker容器：Docker容器可以看做是运行时的Docker镜像。每个容器运行时，以镜像为基础，在其上创建一个当前容器的存储层，它为容器运行时读写而准备，称为容器存储层。容器在消亡时，容器存储层也随之消亡，任何保存于容器存储层的信息都会被删除而丢失。按Docker最佳实践要求，容器不应该向其存储层写入任何数据，容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作都应该用Volume数据卷或绑定宿主目录，在这些位置的读写会跳过容器存储层，直接对宿主（或网络存储）发生读写，其性能和稳定性更高。Volume数据卷的生存周期独立于容器，容器消亡了，数据卷也不会消亡，因此，数据卷中的数据不会丢失。
（3）Docker仓库：Docker仓库用来存储Docker镜像，可以从这里拉取镜像，也可以推送自己的镜像到Docker仓库中。一个Docker Registry中可包含多个仓库（Registrory），每个仓库可包含多个标签（Tag），每个标签对应一个镜像。
二、kubernetes
Docker 本身非常适合管理单个容器。但随着越来越多的容器和容器化应用程序，并把它们划分成数百个部分，很可能会导致管理和编排变得非常困难。最终，需要对容器实施分组，以便跨所有容器提供网络、安全、遥测等服务。于是，Kubernetes（也称k8s） 应运而生。
真正的生产型应用会涉及很多的容器。这些容器必须跨多个服务器主机进行部署。Kubernetes 可以提供所需的编排和管理功能，以便针对这些工作负载大规模部署容器。借助 Kubernetes 编排功能，可以构建跨多个容器的应用服务、跨集群调度、扩展这些容器，并长期持续管理这些容器的健康状况。
k8s的架构如下图所示：
其中，k8s架构有一些需要了解的概念：
（1）etcd：一个高可用的k-v存储和服务发现系统；
（2）flannel：实现跨主机的容器网络通信组件，Flannel的设计目的就是为集群中的所有节点重新规划IP地址的使用规则，从而使得不同节点上的容器能够获得“同属一个内网”且”不重复的”IP地址，并让属于不同节点上的容器能够直接通过内网IP通信，它实质上是一种“覆盖网络(overlaynetwork)”，也就是将TCP数据包装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前已经支持udp、vxlan、host-gw、aws-vpc、gce和alloc路由等数据转发方式，默认的节点间数据通信方式是UDP转发，其架构图如下所示：
（3）kube-apiserver：提供k8s集群的API调用，提供了HTTP Rest接口的关键服务进程，是Kubernetes里所有资源的增、删、改、查等操作的唯一入口，也是集群控制的入口进程；
（4）kube-controller-manager：Kubernetes里所有资源对象的自动化控制中心；
（5）kube-scheduler：负责资源调度（Pod调度）的进程；
（6）kubelet：在Node节点上按配置文件负责Pod对应的容器的创建、启停等任务，同时与Master节点密切协作，实现集群管理的基本功能；
（7）kube-proxy：实现Kubernetes Service的通信与负载均衡机制的重要组件，提供网络代理服务；
（8）pod：Pod是Kubernetes的最重要也最基本的概念，每个Pod都有一个特殊的被成为“根容器”的Pause容器。Pause容器对应的镜像属于Kubernetes平台的一部分，除了Pause容器，每个Pod还包含一个或多个紧密相关的用户业务容器；
（9）ReplicaController：RC是Kubernetes系统中的核心概念之一，简单来说，它其实是定义了一个期望的场景，即声明某种Pod的副本数量在任意时刻都符合某个预期值；
（10）service：Service也是Kubernetes里的最核心的资源对象之一，Kubernetes里的每个Service其实就是我们经常提起的微服务架构中的一个“微服务”，下图显示了Pod、RC与Service的逻辑关系：
（11）volume：Volume是Pod中能够被多个容器访问的共享目录。Kubernetes的Volume概念、用途和目的与Docker的Volume比较类似，但两者不能等价；
（12）namespace：namespace是Kubernetes系统中的另一个非常重要的概念，Namespace在很多情况下用于实现多租户的资源隔离；
（13）PV：PersistentVolume（PV）是集群中已由管理员配置的一段网络存储。 集群中的资源就像一个节点是一个集群资源。 PV是诸如卷之类的卷插件，但是具有独立于使用PV的任何单个pod的生命周期。 该API对象捕获存储的实现细节，即NFS，iSCSI或云提供商特定的存储系统；
（14）PVC：PersistentVolumeClaim（PVC）是用户存储的请求。 它类似于pod。 Pod消耗节点资源，PVC消耗Pod资源。 Pod可以请求特定级别的资源（CPU和内存）。 权利要求可以请求特定的大小和访问模式（例如，可以一旦读/写或只读许多次安装）。
三、kubernetes集群环境搭建
这一部分的内容我放在了百度网盘里，包括了二进制文件搭建方式和kubeadm快捷搭建方式。我使用了centOs系统、k8s1.6+和Docker CE；一个master节点和两个node节点来搭建集群。（注意：虚拟机磁盘空间最少20GB以上、最好用固态盘去装，否则有卡死的风险！亲测。。。）。以下是安装文档的百度网盘地址：
链接: https://pan.baidu.com/s/1roO1gc9-z_ttiVNVJLfMyA 提取码: ag9x