1、什么是Kubernetes？

Kubernetes是Google开源的容器集群管理系统，是目前比较火的集群式部署管理系统：Kubernetes(简称k8s)，它是基于Docker技术的nat网络模式构建和Docker构建容器，利用Kubernetes能很方面管理多台Docker主机中的容器。

2、优势和劣势

（1）部署和管理。

优势：以管理者的角度看，因为k8s的集群环境相较于实际生产环境，算是比较纯粹干净（特别是业务线比较长的公司），且使用的nat模式，横向扩展可以很方便，可以轻易的扩展部署和迁移，结合docker快速上下线的技术特性，使得动态调整部署很方便，是一套比较不错的高效部署管理系统；

劣势：k8s架构本身基于三角稳固体系，且中间有嵌套，逻辑比较重，为了连贯整套体系，保证服务质量，架构中间的辅助性支撑节点偏多，使得k8s要维护本身的框架所消耗的资源成本偏高，简单举例：k8s架构基于三个基本的管理对象（pod、service、replicationController），典型的三角稳定模型，相互关系类似于我们熟知的执法、立法、司法，其中pod对象也是有自己的架构，也是基于三角模型的管理对象（container、kubelet、proxy），通过这套集群管理系统接入一个业务，整套流程下来，至少要经过两趟嵌套式的管理架构，最后才能实现真正的docker container的落地使用，如果业务体系本身的架构比较轻可以支撑，但是一旦业务本身的架构比较重，假设分接入、逻辑和存储，各层次中间还有均衡容灾，用k8s部署管理，会导致这整套体系中间的支撑逻辑会非常重，架构成本会很高；

（2）与实际生产环境的兼容结合

优势：纯粹干净的集群环境，适合新的业务部署，结合镜像的使用方式，可以将开发、发布、部署封装成一条龙流程，实现高效快速的开发迭代和发布部署；

劣势：相较于大部分公司的业务系统都是基于IP为状态做的发布、部署、管理、监控，基于nat无状态模式运营管理k8s其实很难兼容铺开使用，它更强调依赖底层单纯干净的集群资源环境，它有一套自己的发布、部署、管理、监控的体系，与大部分公司已有的体系比较难融合，如果是小公司还比较好，业务范围不广，运营压力不大，从开发、发布到运维的整条生产线，直接迁移到nat模式或许可以接受，但是如果公司业务比较多，业务架构比较重，要迁过去或做兼容成本是非常大的，甚至可能是颠覆性的改革，而且改革结果是不确定性的，很多公司其实是很难接受的，简单举例：假设A公司已有一套基于IP为状态比较完善的业务系统，上游的发布工具、中游的资源管理和部署调度系统、下游的监控告警系统，整套流程都比较好用，如果让k8s支撑这套业务，需要把这套东西都改为支持nat模式，所有的流程中间都必须有一层nat转换，上层无法得知映射后面具体的IP，就算知道了，IP也是复用不唯一，会导致之前基于以IP为状态做的管理、调度、监控、告警会全部瘫痪掉，简直就像武侠小说里说的欲练此功必先自宫，代价太大；

（2）成本

优势：如果公司打造了一套纯粹的基于k8s 集群部署环境，能快速的批量扩缩容，集群本身弹性扩展比较方便，能很高效的实现运维人员追求的部署流程傻瓜自动化，从人力角度来评价，还是很省成本的，很高效；

劣势：如果从设备资源的角度考虑，由于相较于其他模式的管理集群，对容器的使用方式都一样，k8s本身不能提供更高级的可智能学习迭代优化机制，而且也没基于系统层级对硬件使用做优化策略，所以在容器对资源使用这块不会有成本优势，相反，由于nat模式本身就耗设备性能，如果一台机器部署几台容器，当业务请求都上来的时候，性能下降肯定比线性更严重，另外，由于k8s本身架构繁重，为支撑并保证集群稳定运行，还会耗用一些资源，且集群越大，成本越高，可拓展性预期比较差；

3、主要功能如下：

1）将多台Docker主机抽象为一个资源，以集群方式管理容器，包括任务调度、资源管理、弹性伸缩、滚动升级等功能。

2）使用编排系统（YAML File）快速构建容器集群，提供负载均衡，解决容器直接关联及通信问题

3）自动管理和修复容器，简单说，比如创建一个集群，里面有十个容器，如果某个容器异常关闭，那么，会尝试重启或重新分配容器，始终保证会有十个容器在运行，反而杀死多余的。

4、kubernetes角色组成：

1）Pod

Pod是kubernetes的最小操作单元，一个Pod可以由一个或多个容器组成；

同一个Pod只能运行在同一个主机上，共享相同的volumes、network、namespace；

2）ReplicationController（RC）

RC用来管理Pod，一个RC可以由一个或多个Pod组成，在RC被创建后，系统会根据定义好的副本数来创建Pod数量。在运行过程中，如果Pod数量小于定义的，就会重启停止的或重新分配Pod，反之则杀死多余的。当然，也可以动态伸缩运行的Pods规模或熟悉。

RC通过label关联对应的Pods，在滚动升级中，RC采用一个一个替换要更新的整个Pods中的Pod。

3）Service

Service定义了一个Pod逻辑集合的抽象资源，Pod集合中的容器提供相同的功能。集合根据定义的Label和selector完成，当创建一个Service后，会分配一个Cluster IP，这个IP与定义的端口提供这个集合一个统一的访问接口，并且实现负载均衡。

4）Label

5、Label是用于区分Pod、Service、RC的key/value键值对； 

Pod、Service、RC可以有多个label，但是每个label的key只能对应一个；

主要是将Service的请求通过lable转发给后端提供服务的Pod集合；

kubernetes组件组成：

1）kubectl

客户端命令行工具，将接受的命令格式化后发送给kube-apiserver，作为整个系统的操作入口。

2）kube-apiserver

作为整个系统的控制入口，以REST API服务提供接口。

3）kube-controller-manager

用来执行整个系统中的后台任务，包括节点状态状况、Pod个数、Pods和Service的关联等。

4）kube-scheduler

负责节点资源管理，接受来自kube-apiserver创建Pods任务，并分配到某个节点。

5）etcd

负责节点间的服务发现和配置共享。

6）kube-proxy

运行在每个计算节点上，负责Pod网络代理。定时从etcd获取到service信息来做相应的策略。

7）kubelet

运行在每个计算节点上，作为agent，接受分配该节点的Pods任务及管理容器，周期性获取容器状态，反馈给kube-apiserver。

8）DNS

一个可选的DNS服务，用于为每个Service对象创建DNS记录，这样所有的Pod就可以通过DNS访问服务了。

6、基本部署步骤：

1）minion节点安装docker

2）minion节点配置跨主机容器通信

3）master节点部署etcd、kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler组件

4）minion节点部署kubelet、kube-proxy组件

注意：如果minion主机没有安装docker，启动kubelet时会报如下错误：

W0116 23:36:24.205672    2589 server.go:585] Could not load kubeconfig file /var/lib/kubelet/kubeconfig: stat /var/lib/kubelet/kubeconfig: no such file or directory. Trying auth path instead.
W0116 23:36:24.205751    2589 server.go:547] Could not load kubernetes auth path /var/lib/kubelet/kubernetes_auth: stat /var/lib/kubelet/kubernetes_auth: no such file or directory. Continuing with defaults.
I0116 23:36:24.205817    2589 plugins.go:71] No cloud provider specified.

7、实验环境：

操作系统：ubuntu14.04_x64

master：192.168.18.15

minion01 : 192.168.18.16  容器网段：172.17.1.0/24

minion02 : 192.168.18.17  容器网段：172.17.2.0/24

一、minion节点安装docker

1、添加秘钥

$ sudo apt-key adv --keyserver hkp://pgp.mit.edu:80 --recv-keys 58118E89F3A912897C070ADBF76221572C52609D

2、添加docker源

$ sudo vi /etc/apt/sources.list.d/docker.list

# Ubuntu Precise 

deb https://apt.dockerproject.org/repo ubuntu-precise main 

# Ubuntu Trusty 

deb https://apt.dockerproject.org/repo ubuntu-trusty main 

# Ubuntu Vivid 

deb https://apt.dockerproject.org/repo ubuntu-vivid main 

# Ubuntu Wily 

deb https://apt.dockerproject.org/repo ubuntu-wily main

注意：通过命令lsb_release -cs查看上面对应的版本，不要都添加上

3、更新索引

$ sudo apt-get update

4、安装docker

$ sudo apt-get install docker-engine -y

二、minion节点配置跨主机容器互联（也可以使用自带的flannel组件）

由于docker自身还未支持跨主机容器通信，需要借助docker网络开源解决方案实现。这里利用OpenVSwich即开放式虚拟交换机实现容器跨主机通信。

什么是OpenVSwich？

OpenVSwich是一种开源软件，通过软件的方式实现二层交换机功能，专门管理多租赁云计算网络环境，提供虚拟网络中的访问策略、网络隔离、流量监控等。

既然是虚拟交换机，自然与传统的物理交换机有着相同的特性，操作中可以按照理解物理交换机的方式去操作，有助于对虚拟交换机的认识。

开始创建网络环境（两台宿主机做相同的操作，部分要适当修改，已注明）：

1、安装openvswitch

$ sudo apt-get install openvswitch-switch bridge-utils

2、添加网桥obr0（理解为添加了一个交换机）

$ sudo ovs-vsctl add-br obr0

3、将gre0接口加入到网桥obr0， 远程IP写对端IP（创建一个GRE隧道并添加到网桥中）

$ sudo ovs-vsctl add-port obr0 gre0 -- set Interface gre0 type=gre options:remote_ip=192.168.18.17

4、查看ovs信息

$ sudo ovs-vsctl show

5、添加docker网桥

$ sudo brctl addbr kbr0

6、将obr0网桥加入kbr0网桥，并启动

$ sudo brctl addif kbr0 obr0

$ sudo ip link dev kbr0 up

$ sudo ip link set dev kbr0 up

7、查看网桥信息

$ sudo brctl show

8、添加docker网桥配置信息（18.17宿主机按照这种方式配置自己）

$ vi /etc/network/interfaces

auto eth0
iface eth0 inet static
    address 192.168.18.16
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.18.1
    dns-nameservers 192.168.18.1
auto kbr0
iface kbr0 inet static        
    address 172.17.1.1
    netmask 255.255.255.0
    gateway 172.17.1.0

9、删除默认docker网桥

$ sudo ip link set dev docker0 down

$ sudo ip link delete dev docker0

10、关键一点，添加路由条目，否则无法通讯（同样在18.17上面这样添加路由，写对端IP）

# via从哪个网关出去，写对端IP。dev由哪个设备出去

$ sudo ip route add 172.17.2.0/24 via 192.168.18.17 dev eth0

跨主机容器互联配置完成，并可以相互通信，接下来部署kubernetes集群！

先下载好相关的二进制包：

https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.1.3/kubernetes.tar.gz

https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v2.2.2/etcd-v2.2.2-linux-amd64.tar.gz

三、master节点部署etcd、kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler组件

1、安装配置k8s存储系统etcd

etcd是一个开源的用于配置共享和服务发现的高性能的键值存储系统。

# tar zxvf etcd-v2.2.2-linux-amd64.tar.gz

# cd etcd-v2.2.2-linux-amd64

注意： 创建存放所有组件二进制文件目录，最好是/opt/bin目录，因为启动脚本里面写的就是这个目录。

# mkdir /opt/bin

# cp etcd etcdctl /opt/bin

配置etcd启动选项：

# vi /etc/default/etcd

ETCD_OPTS="\

--listen-client-urls http://0.0.0.0:4001 \

--advertise-client-urls http://0.0.0.0:4001 \

--data-dir /var/lib/etcd/default.etcd"

选项说明：

--listen-peer-urls ：etcd作为分布式节点通信端口，默认指定端口7001，我们这里做的是单节点，这个参数可以不写，需要知道的是v2版本中改变为2380，7001仍可用

--listen-client-urls ：客户端操作etcd API的端口，默认指定端口4001，v2中改变为2379，在k8s中我们要使用4001端口

--data-dir ：指定数据存放目录

--advertise-client-urls ：作为分布式的客户端连接端口，如果不写这个参数会出现以下报错。

2016-01-15 16:04:20.469486 E | etcdmain: error verifying flags, -advertise-client-urls is required when -listen-client-urls is set explicitly. See 'etcd --help'.
2016-01-15 16:04:20.469717 E | etcdmain: When listening on specific address(es), this etcd process must advertise accessible url(s) to each connected client.

etcd服务配置好后先不启动，待会用下面kubernetes提供的启动脚本启动！~             

2、启动etcd，安装配置kube-apiserver、kube-scheduler和kube-controller-manager

# tar zxvf kubernetes.tar.gz

# cd kubernetes/server

# tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

拷贝master端相关组件到/opt/bin目录：

# cd kubernetes/server/kubernetes/server/bin

# cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/bin/

拷贝相关组件启动脚本到/etc/init.d目录：

# cd kubernetes/cluster/ubuntu/master/init_scripts

# cp etcd kube-* /etc/init.d/

配置apiserver启动选项：

# vi /etc/default/kube-apiserver 

KUBE_APISERVER_OPTS="\

--insecure-bind-address=0.0.0.0 \

--insecure-port=8080 \

--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16 \

--etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 \

--logtostderr=true"

选项说明：

--insecure-bind-address：api监听地址

--insecure-port：api监听端口

--service-cluster-ip-range：上面说到service角色是定义集群中一个pod集合，这个pod中容器提供一种服务，当创建service时会分配一个CLUSTER_IP提供统一的访问入口，那么，这个选项就是指定分配的IP范围

--etcd_servers：指定etcd连接地址

配置controller-manager启动选项：

# vi /etc/default/kube-controller-manager 

KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="\

--master=127.0.0.1:8080 \

--logtostderr=true"

配置scheduler启动选项：

# vi /etc/default/kube-scheduler 

KUBE_SCHEDULER_OPTS="\

--master=127.0.0.1:8080 \

--logtostderr=true"

配置完成后，启动组件：

# service etcd start

etcd start/running, process 30585

# service kube-apiserver start

* Kube-Apiserver is managed via upstart, try using service kube-apiserver start

启动方式不对！为啥呢？

先看下脚本这段怎么执行的，可以看到两个条件都是成立的，当然会输出这句话了，看下其他启动脚本也一样，为啥etcd能启动呢？再看下etcd的启动脚本，原来压根都没执行这个判断，难道是kubernetes漏写了，先不管了，其他脚本都改为etcd这样吧！

再启动就成功了，呵呵！

# service kube-apiserver start
 * Starting Kube-Apiserver: kube-apiserver               [ OK ]
# service kube-scheduler start
 * Starting Kube-Scheduler: kube-scheduler                      [ OK ] 
# service kube-controller-manager start
  * Starting Kube-Controller-Manager: kube-controller-manager     [ OK ]

可以通过etcdctl查看到etcd存储着关于集群的各种信息：

# /opt/bin/etcdctl ls /registry

/registry/controllers

/registry/pods

/registry/ranges

/registry/namespaces

/registry/services

/registry/serviceaccounts

/registry/events

/registry/minions

四、minion节点部署kubelet、kube-proxy组件

在master端将minion相关组件拷贝到minion：

# cd kubernetes/server/kubernetes/server/bin

# scp kubelet kube-proxy root@192.168.18.16:/opt/bin

# scp kubelet kube-proxy root@192.168.18.17:/opt/bin

注意： ubuntu默认禁止root远程登录，需要配置允许ssh登录，也可以先将二进制包拷贝到minion服务器能ssh登录的用户，然后再sudo移动到/opt/bin目录

拷贝相关组件启动脚本到/etc/init.d目录：

# cd kubernetes/cluster/ubuntu/minion/init_scripts

# scp kubelet kube-proxy root@192.168.18.16:/etc/init.d/

# scp kubelet kube-proxy root@192.168.18.17:/etc/init.d/

配置kubelet启动选项：

# vi /etc/default/kubelet

KUBELET_OPTS="\

--address=0.0.0.0 \

--port=10250 \

--hostname_override=192.168.18.16 \           

--api_servers=http://192.168.18.15:8080 \

--pod-infra-container-image=docker.io/kubernetes/pause:latest \

--logtostderr=true"

重要选项说明：

--hostname_override：在master端显示的节点名称，对应的minion主机修改对应的IP

--pod-infra-container-image：创建pod时下载镜像地址，默认是gcr.io/google_containers/pause:0.8.0，需要翻墙才能访问，所以指定了官方镜像下载源

配置kube-proxy启动选项：

# vi /etc/default/kube-proxy

KUBE_PROXY_OPTS="\

--master=http://192.168.18.15:8080 \

--proxy-mode=iptables \

--logtostderr=true"

重要选项说明：--proxy-mode，代理模式，默认使用userspace，会如下报错，我们需要修改为iptables做网络转发

# tail /var/log/kube-proxy.log 

E1230 19:33:33.171758   24488 server.go:357] Not trying iptables proxy: can't get Node "minion2": node "minion2" not found
E1230 19:33:33.203271   24488 proxier.go:193] Error removing pure-iptables proxy rule: error checking rule: exit status 2: iptables v1.4.21: Couldn't load target `KUBE-SERVICES':No such file or directory
Try `iptables -h' or 'iptables --help' for more information.
E1230 19:33:33.204572   24488 proxier.go:197] Error removing pure-iptables proxy rule: error checking rule: exit status 2: iptables v1.4.21: Couldn't load target `KUBE-SERVICES':No such file or directory
Try `iptables -h' or 'iptables --help' for more information.

配置完成后，启动组件：

# service kube-proxy start
 * Starting Kube-Proxy: kube-proxy                               [ OK ] 
# service kubelet start
 * Starting Kubelet: kubelet                                   [ OK ]

注意：启动之前为了避免出现启动方式不对，先修改下启动脚本中这段代码false来跳过。

到这kubernetes就配置完了，查看下集群节点：

pods是空的，还没有创建，接下来创建一个吧！

先设置下命令变量，方便使用：

# vi /etc/profile

export PATH=$PATH:/opt/bin

# source /etc/profile

命令启动一个nginx：

# kubectl run --image=nginx nginx-test

replicationcontroller "nginx-test" created

初次创建要下载镜像，需等待数分钟，查看集群pods：

# kubectl get pods

NAME                 READY     STATUS    RESTARTS   AGE

nginx-test-8p7it     1/1       Running   0          14s

yaml文件启动一个nginx：

READY是kebernetes检查服务健康状态，1表示服务可用。

查看下创建的nginx信息：

知道了我们创建的pods分配到了18.17节点，也知道了容器的ip，那么，就到18.17节点上测试nginx服务有没有正常启动了！

原文：http://blog.csdn.net/ztsinghua/article/details/52329622、http://blog.csdn.net/hfeng101/article/details/48016401