基本概念
用 Docker 进行容器化管理之后方便了很多，容器少的话，可以使用 Shell 脚本来管理。但随着容器越来越多，容器也越来越难以管理，项目架构也越来越复杂，如何管理和维护这些容器，就是Kubernetes 要解决的问题。
Kubernetes 组件
通过架构逐渐升级和演进的过程，一步步引入 K8s 中的各种资源对象，不但要理解他们是为了解决什么而存在的，还要理解他们之间是如何协同工作的。
目标是根据需求选择使用哪些资源对象和如何使用这些资源对象来解决问题。
Node
Node：节点，一个物理机或者一台虚拟机。
Pod
Pod 是 Kubernetes 的最小调度单元，可以理解为容器的抽象。一个 Pod 就是一个或者多个应用容器的组合。它创建了一个容器的运行环境，在这个环境中容器可以共享一些资源，比如网络、存储和运行时的一些配置等等。
假设我们系统包括一个应用程序和一个数据库，就可以将应用程序和数据库分别放到两个不同的 Pod 中，一般情况下一个 Pod 中只运行一个容器，这样可以更好地实现应用程序的解耦和扩展。
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Sidecar 边车模式
一个 Pod 中也是可以运行多个容器的，一般仅限于这些容器是高度耦合的情况，它们之间为了共享一些配置或者资源，不得不将它们放到一个容器中。
应用程序要访问数据库的话，只需要知道数据库的 IP 地址，这里的 IP 地址是 Pod 在创建的时候自动创建的，是一个集群内部的 IP 地址（也就是无法从集群外部访问），Pod 之间通过这些 IP 地址进行通信。
IP 地址不稳定的问题
Pod 并不是稳定的实体，它们非常容易被创建或者销毁，比如发生故障的时候，Kubernetes会自动将发生故障的 Pod 销毁掉然后创建一个新的 Pod 替代它，这时候 IP 也会重新分配，如果应用程序还用原来的 IP 来访问的话就找不到。
Service
为了解决这个问题，Kubernetes 提供了一个名为 Service 的资源对象，它可以将一组 Pod 封装成一个服务，这个服务通过一个统一的入口来访问。
就比如上面的场景，我们分别将应用程序和数据库两组 Pod 封装成两个 Service，这样应用程序就可以通过 Service 的 IP 地址访问数据库，即使 Pod 的 IP 地址发生了变化，Service 的 IP 地址也不会发生变化，Service 会自动将请求转发到其它健康的 Pod 上。（像反向代理）
服务也分为内部服务和外部服务。
内部服务例如数据库，缓存，消息队列等只需要在集群内部访问就可以了。
外部服务例如后端服务的 api 接口或者一些给用户使用的前端界面等需要暴露给外部的服务。
外部服务有几种常见的类型。其中一种就是 Node:Port：他会在一个节点上开放一个端口，然后将这个端口映射到 Service 的 IP 地址和端口上。这样就可以通过节点的 IP 地址来访问 Service 了。
在测试和开发阶段通过这种 ip:port方式访问是没问题的，但是在生产环境通常是通过域名来访问服务的。
Ingress
Ingress 是用来管理从集群外部来访问集群内部服务的入口和方式的。可以通过 Ingress 来配置不同的转发规则。从而根据不同的规则来访问集群内部不同的 Service 以及 Service 后面对应的后端pod。还可以通过 Ingress 来配置域名，将使用 IP: port 的方式转换成使用域名来访问 Service。
还可以配置一些其他功能，比如负载均衡，SSL 证书等。
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现在应用程序和数据库已经可以在 Kubernetes 中运行，并且对外提供服务。
ConfigMap
应用程序和数据库之间的耦合问题没有考虑到。比如，应用程序需要访问数据库的话，通常吧数据库的地址和端口等连接信息写入配置文件或者环境变量中，然后在应用程序中读取这些配置信息，这样的话配置信息就和应用程序耦合在了一起，一旦数据库的地址和端口发生变化，我们就需要重新编译应用程序。然后重新部署到集群中，这样不但比较麻烦，而且还会造成应用程序的停机时间。
ConfigMap 组件就是来解决这种问题。他可以将一些配置信息封装起来，然后就可以在应用程序中读取和使用。有了 ConfigMap，我们就可以把配置信息和应用程序的镜像内容分离开来。这样就可以保持容器化应用程序的可移植性。
当数据库的地址和端口发生变化的时候，我们只需要修改 ConfigMap 中的配置信息，然后重新加载 Pod 就可以了，不需要重新编译和部署应用程序。实现了应用程序和数据库的解耦。
注意：ConfigMap 中的配置信息都是明文的，如果配置信息中包含一些敏感信息，这些敏感信息不建议存储在 ConfigMap 中，这样会带来一些安全风险和问题。
Secret
为了解决这个安全风险和问题，Kubernetes 提供了 Secret 组件，和 ConfigMap 类似，可以将一些敏感信息封装起来，然后就可以在应用程序中读取和使用了。
这些敏感信息虽然不是以明文的形式来存储的，但是也只是做了一层 Bqase 64 编码而已，所以仅仅只靠 Secret 并不能完全保证敏感信息的安全。还需要靠一些其他的手段来提高安全性，比如 Kubernetes 提供的一些其他的安全机制，包括网络安全、访问控制、身份认证等等。
Volumes
当容器被销毁或者重启的时候，容器中的数据也会跟着消失，这对于一些需要持久化存储的应用程序，比如数据库来说显然是不行的。因此为了解决这个问题，Kubernetes 提供了一个叫做 Volume 的组件，他可以将一些持久化存储的资源挂载到集群中的本地磁盘上，或者挂载到集群外部的远程存储上。这样，即使容器被销毁或者重启，这些数据也不会消失，也就实现了容器中数据的持久化存储。
Deployment
还没有考虑到应用程序的高可用性。比如，应用程序所在的节点发生了故障，需要对节点进行升级和更新维护的时候，应用程序会停止服务，这样就会造成一些不必要的麻烦和损失。解决方案就是一个节点不行就多加几个节点。简单来说就是把所有的东西都复制一份。让后放到另外一个节点上，这样当一个节点发生故障的时候，Service 会自动将请求转发到另外一个节点上来继续提供服务。
Deployment 组件就是来解决这个问题的，他可以定义和管理应用程序的副本数量以及应用程序的更新策略。可以简化应用程序的部署和更新操作。
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Deploy 可以看做一组 Pod 的抽象。（复制备份的 Pod）
Service 也是一组 Pod 的抽象（一个功能所需要的多个 Pod）
并且还有副本控制，滚动控制，自动扩缩容等高级特性和功能。
副本控制是指可以定义和管理应用程序的副本数量，例如可以定义一个应用程序的副本数量为 3 个。如果有副本发生故障的时候，他会自动创建一个新的副本来替代它。始终保持有三个副本在集群中运行。
滚动更新是指可以定义和管理应用程序的更新策略，可以轻松升级应用程序的版本，逐渐使用新的版本替换掉旧的版本，确保应用程序的平滑升级。
StatefulSet 的组件来管理
除了应用程序，数据库也会发生类似的故障，例如数据库的节点发生了故障，或者需要进行更新维护的时候，也会停止服务，影响用户的正常使用，所以数据库也是需要采取类似多副本的方式来保证他的高可用性。但是和应用程序不同的是，我们一般不使用 Deployment 来实现数据库的多副本，因为数据库的多副本之间是有状态的，每个副本都有自己的状态，也就是数据。这些数据都是需要持久化存储的，而且也需要保证多个副本之间的数据是一致的。这就需要一些额外的机制，比如把数据写入一个共享的存储中，或者把数据同步到其他的副本中。
对于这一类有状态的应用程序，使用 StatefulSet 组件来管理。他和 Deployment 非常类似也提供了定义和管理应用程序副本数量，动态扩缩容等功能。此外他还保证每个副本都有自己稳定的网络标识符和持久化存储。因此像数据库、缓存、消息队列等有状态类的应用，以及一些保留了会话状态的应用程序，一般都会用 StatefulSet 而不是 Deployment 来部署。
Kubernetes架构
Kubernetes是典型的Master-Worker架构， Master Node负责管理整个集群，Worker Node负责运行应用程序和服务。
Kubernetes通过将容器放入在节点上运行的Pod中来执行工作负载。
Worker Node
为了对外提供服务，每个Node都会包含三个组件，kubelet、kube-proxy和container-runtime.
container-runtime
翻译为运行环境，可以理解为一个容器运行的实例，负责拉取容器镜像，创建容器，启动或者停止容器等等，所有的容器都需要通过container-runtime来运行，所以每个节点上都要安装container-runtime。
kebelet
负责管理和维护每个节点上的Pod并确保他们按照预期运行，他也会定期从apiservice组件接收新的或者修改后的Pod规范，同时监控工作节点的运行情况，然后将信息汇报给apiservice。
kube-proxy
负责为Pod对象提供网络代理和负载均衡服务。
一般 Kubernetes 集群包含多个节点，节点之间通过 Service 通信，这就需要一个负载均衡器来接收请求，然后再将请求发送到不同节点上。kube-proxy 就是负责这个功能的组件，它在每个 Node 上启动一个网络代理，使发往 Service 的流量路由到正确的后端 Pod，比如 Node A 的应用程序要访问数据库，应用程序对数据库的访问请求并不会被随机路由到别的节点的数据库中，kube-proxy 会把请求路由到与应用程序同一个节点（也就是 Node A）的数据库 Pod 中。
Master Node
kube-apiserver
负责提供Kubernetes集群的api接口服务，所有的组件通过apiserver通信，用户在集群中部署应用的时候也需要使用客户端与 apiserver 进行交互。apiserver 就像一个集群的网关，是整个系统的入口，所有的请求都会先经过它，再由它分发给不同的组件进行处理。
除了提供 API 接口之外，apiserver 还负责对所有对象的增删改查等操作进行认证、授权和访问控制。apiserver 接收到请求时会先验证请求的合法性，验证通过之后才会将请求转发给 Scheduler 处理。
Scheduler调度器
负责监控集群中所有节点的资源使用情况，然后根据调度策略将 Pod 调度到合适的节点上运行。
调度策略：比如新增一个新 Pod 时，将 Pod 调度到空闲资源最多的节点上。
control manager控制器管理器
负责管理集群中各种资源对象（比如 Node、Pod、Service）的状态，然后根据状态做出相应的响应。比如集群中有一个节点发生故障时，得有一个机制来监控和检测这个故障然后处理故障，比如重启 Pod 或者使用新 Pod 替代，这就是 Controller Manager 要做的事。
etcd
高可用键-值存储系统，类似 Redis，用于存储集群中所有资源对象的状态信息，每新增或者崩掉一个 Pod，这些信息都会被记录到 etcd 中，使用命令行查询集群状态时就是通过 etcd 来获取的。
etcd 一般只存储集群中应用程序的状态信息，不存储应用程序的数据
Cloud Controller Manager
一个云平台相关的控制器，负责与云平台（例如 Google GKE、Microsoft AKS、Amazon EKS）的 API 进行交互，并且对不同平台都提供一致的管理接口。
minikube环境搭建
minikube 是一个轻量级的 Kubernetes 发行版可以在本地运行单节点的 Kubernetes 集群。
kubectl 是一个命令行工具，可以通过在命令行输入各种命令与 Master Node 的 apiserver 交互，从而与 Kubernetes 集群进行交互。
安装docker
- 下载地址：https://docs.docker.com/desktop/install/windows-install/
- 知道下载后的
Docker for Windows Installer安装文件，完成安装。 - 安装好之后会重启
安装minikube
minikube 下载地址 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/
1、 在命令行中输入 choco install minikube直接安装。然后就直接安装成功了。
我这里一开始choco无法使用，也无法下载，经过检查报错和浏览器搜索，通过将本地中的chocolatey文件夹删除后，保证网络环境的条件下，以管理员身份重新安装配置成功过后就可以了。
点击这里下载安装程序minikube-installer.exe，安装即可minikube version查看版本信息验证是否安装成功
启动minikube minikube start --kubernetes-version=v1.23.3
安装kubectl
kubectl 是一个与 Kubernetes、minikube 彼此独立的项目，可以单独进行安装，所以不包含在 minikube 里，但 minikube 提供了安装它的简化方式，只需执行下面的这条命令：
minikube kubectl
使用Multipass和k3sh搭建kubernetes集群环境
Multipass
安装直接
常用命令
# 查看帮助
multipass help
multipass help <command>
# 创建⼀个名字叫做k3s的虚拟机
multipass launch --name k3s
# 在虚拟机中执⾏命令
multipass exec k3s -- ls -l
# 进⼊虚拟机并执⾏shell
multipass shell k3s
# 查看虚拟机的信息
multipass info k3s
# 停⽌虚拟机
multipass stop k3s
# 启动虚拟机
multipass start k3s
# 删除虚拟机
multipass delete k3s
# 清理虚拟机
multipass purge
# 查看虚拟机列表
multipass list
# 创建一台虚拟机
multipass launch --name k3s --cpus 2 --memory 4G --disk 10G