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2019
06-14

一分钟简单了解docker和kubernetes

先放一组简单的对应关系,下面分类并没有严格划分,重量级是指os级别的虚拟化,轻量级是指进程虚拟化

namespace和cgroup

Xen、kvm、qemu虚拟机能做到环境隔离,资源限制,对于linux内核来说也实现了这2个功能:
1.linux内核的资源隔离:namespace

(man namespace查看文档)仅是一个系统调用,轻量级进程虚拟化,隔离进程,使期进程与其他进程有不同的系统视图。可以隔离的资源有:挂载磁盘、进程pid、网络、ipc(进程间通信)、hostname、user

2.linux内核对资源限制:cgroup

cgroup对cpu/memory/network/disk等资源限制,systemd默认挂载在/sys/fs/cgroup 目录

cgroup是一个资源管理解决方案,提供通用的流程分组框架。cgroup使用虚拟文件系统vfs,并不是持久化存储。所有cgroups操作都是通过文件系统操作(创建/删除目录,读取/写入其中的文件,安装/挂载选项)来执行的。就是说cgroup需要一个子系统,而子系统用到vfs,所以首先要挂载,挂载目录可以是随便一个,systemd默认在/sys/fs/cgroup目录,查看系统使用的cgroup:

有了namespace和cgroup催化了容器技术的发展,于是生成了linux服务器下原生的lxc

lxc

再说说lxc,lxc(Linux Container)是一种内核虚拟化技术,可以提供轻量级的虚拟化,以便隔离进程和资源
用namespace隔离资源,用cgroup限制资源使用(yum install lxc 安装)。

lxc是一种操作系统层虚拟化(Operating system–level virtualization)技术,为Linux内核容器功能的一个用户空间接口。它将应用软件系统打包成一个软件容器(Container),内含应用软件本身的代码,以及所需要的操作系统核心和库。透过统一的名字空间和共享API来分配不同软件容器的可用硬件资源,创造出应用程序的独立沙箱运行环境,使得Linux用户可以容易的创建和管理系统或应用容器。

在Linux内核中,提供了cgroups功能,来达成资源的区隔化。它同时也提供了名称空间区隔化的功能,使应用程序看到的操作系统环境被区隔成独立区间,包括行程树,网络,用户id,以及挂载的文件系统。但是cgroups并不一定需要引导任何虚拟机。

LXC利用cgroups与名称空间的功能,提供应用软件一个独立的操作系统环境。LXC不需要Hypervisor这个软件层,软件容器(Container)本身极为轻量化,提升了创建虚拟机的速度。软件Docker被用来管理LXC的环境。(以上3截内容来自维基百科)

lxc就是一个虚拟机,直接运行在内核上,功能是全的,不过这个用起来有些简陋,把lxc这个产品包装一下,变为更易用,方便管理的服务,就诞生了—-docker

docker

docker简单说分2部分,由docker控制镜像的创建、运行、销毁
1.docker运行控制
2.docker镜像

docker运行控制即服务的create、execute、start、kill、stop、destroy、monitor
docker镜像是一个带有服务的完整系统,由Dockerfile文件中指令生成,分层(步骤)生成的运行指定命令的操作系统。一般来说一个docker镜像只运行一个服务

docker完成了控制一套完整系统(docker 镜像)的运行,和Xen、kvm对虚拟机的管理一样

Docker现在已经开发了他们自己的直接使用核心namespaces和cgroup的工具:libcontainer。 分层容器 Docker最开始是基于LXC对Aufs的支持来建立分层容器,因为Aufs可能无法被合并到核心中,所以现在对Brtfs、设备映射和覆盖也添加支持, Docker容器技术是由基底镜像构成,当提交变成Docker镜像的时候会再加上一个分层面板。当运行一个镜像的时候,它的复本就作为容器被启动了,在提交之前,它的任何数据都只是暂时的。每一个提交都是一个独立的镜像,所以可以从镜像开始

LXC是一种容器技术,它为您提供了轻量级的Linux容器,Docker是一个基于容器的单一应用程序虚拟化引擎。

再来说对虚拟机的调度,OpenStack就是对虚拟机调度平台,只是偏重量级
kubernetes服务编排系统更轻量级、灵活、简单

kubernetes

kubernetes分为4部分:
1.api(etcd数据库)
2.任务调度
3.资源调度
4.客户端kubelet

API: k8s集群所有信息都是存在etcd KV数据库中,用来存储所有 Kubernetes 的集群状态的,它除了具备状态存储的功能,还有事件监听和订阅、Leader 选举的功能,所谓事件监听和订阅,各个其他组件通信,都并不是互相调用 API 来完成的,而是把状态写入 etcd(相当于写入一个消息),其他组件通过监听 etcd 的状态的的变化(相当于订阅消息),然后做后续的处理,再一次把更新的数据写入 etcd,由api server RESTFul 接口接收、发送相应请求,读取、写入etcd
任务调度:Controller Manager, docker的生命周期管理,服务发现,路由,扩展,垃圾回收等操作, 比如 Deployment 、Deamon Set 或者 Job,每一个任务请求发送给Kubernetes 之后,都是由 Controller Manager 来处理的
资源调度:根据资源可用性调度服务,限制某节点允许或禁止运行等,把pod调用到适合的node节点
kubelet客户端:节点的守护进程,监听 etcd 中的 Pod 信息,定期向主节点汇报资源使用情况,确保运行的服务是任务调度的期望状态

k8s集群并没有提供原生的dns、存储、网络、日志收集、监控报警等功能,是通过外部接口实现,所以在k8s集群安装完成后,再安装附件add-on

从linux内核namespace和cgroup功能衍生出容器这个产品,并由谷歌做出kubernetes平台负责对容器的调度,简单的关系就是这样,over

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作者:bbotte

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