引言

最近在找工作，所以就寫了這篇文章，希望大家多多支持，同樣，你也可以獲得很多東西，不可能讓你空手回去。

內容比較多，但是絕對值得。

開始

詳細描述下 K8s 中的 Pod 創建過程和銷毀過程

Kubernetes 中的 Pod 是最小的調度單元，通常用于運行一個或多個容器。Pod 的創建和銷毀是 Kubernetes 集群中重要的操作，涉及到多個組件的交互和狀態變更。下面是對 Pod 創建 和 Pod 銷毀 過程的詳細描述。

創建過程

步驟：用戶提交請求（或）

? 用戶通過 kubectl 或者直接通過 Kubernetes API 提交創建 Pod 的請求。這通常是通過 kubectl run、kubectl apply 等命令，或者通過編寫一個 YAML 文件描述 Pod 的配置并將其提交到集群。

? 請求包含 Pod 的配置，通常包括容器的鏡像、資源限制、環境變量、卷、端口等信息。

步驟：處理請求

? Kubernetes 的 API Server 是整個集群的接口，處理所有的 HTTP 請求。收到 Pod 創建請求后，API Server 會對請求進行驗證和授權（基于 RBAC 和其他策略）：

a.驗證：檢查請求是否符合 Kubernetes 的 API 規范（例如，Pod 配置的語法、字段是否正確等）。

b.授權：確保發起請求的用戶有足夠的權限來創建 Pod。

? 如果請求通過驗證和授權，API Server 會將 Pod 配置保存到 Etcd 中。Etcd 是一個強一致性的數據庫，用于存儲 Kubernetes 集群的所有狀態信息。

步驟：調度器選擇節點（）

? Kubernetes Scheduler 會監控 Etcd 中的 Pod 狀態，并選擇適合的節點來運行該 Pod。調度器會根據以下因素做出決策：

a.資源請求：Pod 請求的 CPU 和內存資源。

b.節點資源：節點的當前負載和可用資源。

c.親和性/反親和性：Pod 對節點的親和性或反親和性規則（例如，某些 Pod 必須一起運行，或者不能與其他 Pod 一起運行）。

d.污點和容忍：節點是否有污點，并且 Pod 是否容忍這些污點。

? 調度器選擇的節點會更新 Pod 的配置，指定該 Pod 將運行在選定的節點上。

步驟：啟動容器

? Kubelet 是每個節點上的代理，它負責確保容器在節點上運行。當調度器確定 Pod 將運行在某個節點上時，Kubelet 會接收到該節點上 Pod 的信息。

? Kubelet 會根據 Pod 配置啟動容器，確保容器按預期啟動。它會：

a.下載所需的容器鏡像（如果鏡像不存在于節點上）。

b.根據 Pod 配置啟動容器。

c.如果使用了卷，Kubelet 會掛載相應的存儲資源到容器中。

? Kubelet 啟動容器后，容器運行的狀態會定期報告給 API Server，確保 Pod 的狀態是健康的。

步驟：服務發現和網絡配置

? Kube Proxy 會為 Pod 配置網絡規則，確保服務能夠找到這個 Pod。如果 Pod 是通過 Service 暴露的，Kube Proxy 會更新 Service 的后端列表，包含新創建的 Pod。

? Kubernetes 的 DNS 服務會為 Pod 分配一個 DNS 名稱，使其可以通過 DNS 解析訪問。

步驟：狀態更新

? 在 Pod 被成功調度并啟動后，Kubernetes API Server 會將 Pod 的狀態更新為 Running，并將狀態信息保存在 Etcd 中。Pod 的 IP 地址和其他元數據也會在這個階段更新。

銷毀過程

步驟：用戶或控制器發起刪除請求

? Pod 的銷毀通常由用戶通過 kubectl delete pod <pod_name> 命令，或者由控制器（如 Deployment、StatefulSet 等）發起。

? 當控制器的期望狀態與實際狀態不一致時，控制器會發起刪除 Pod 的請求。比如，Deployment 中的 Pod 副本數發生變化時，控制器會刪除不需要的 Pod。

步驟：處理刪除請求

? API Server 接收到刪除請求后，首先會驗證請求的合法性。

? API Server 會將刪除請求的狀態保存到 Etcd 中，更新 Pod 的狀態為 Terminating。

步驟：停止容器

? Kubelet 發現 Pod 被標記為 Terminating 后，會啟動容器的終止過程。Kubelet 會：

a.發送終止信號（如 SIGTERM）給 Pod 中的容器。

b.等待一定的時間（Grace Period），允許容器優雅地關閉。

c.如果容器沒有在規定時間內退出，Kubelet 會發送強制終止信號（如 SIGKILL）。

步驟：清理容器資源

? Kubelet 會清理容器和與 Pod 相關的資源，例如：

a..刪除容器的運行時資源。

b.如果 Pod 使用了卷，Kubelet 會釋放和卸載卷資源。

c.刪除容器網絡設置。

步驟：集群狀態更新

? Kubernetes API Server 會更新 Pod 的狀態為 Deleted，并從 Etcd 中刪除 Pod 的相關數據。

? 如果 Pod 是由控制器（如 Deployment）管理的，控制器會根據新的狀態啟動新的 Pod，以維持期望的副本數。

步驟：清理網絡資源

? Kube Proxy 會更新服務的后端列表，移除已刪除 Pod 的 IP 地址，確保流量不再路由到該 Pod。

總結：

? Pod 創建過程：從用戶提交請求到 API Server，再到調度器選擇節點，Kubelet 啟動容器，最后更新狀態并暴露服務。

? Pod 銷毀過程：從用戶或控制器發起刪除請求，到 API Server 標記 Pod 為 Terminating，Kubelet 優雅地終止容器，最終清理資源并更新狀態。

整個過程依賴 Kubernetes 的多個組件（如 API Server、Scheduler、Kubelet、Kube Proxy 等）協同工作，確保 Pod 的創建和銷毀是自動化、高效且一致的。

etcd 它里面讀寫的原理是什么？

etcd 是一個分布式鍵值存儲系統，廣泛應用于容器編排平臺（如 Kubernetes）中，用于存儲和共享配置、狀態、服務發現信息等。etcd 的設計旨在提供高可用性、強一致性和線性化讀取能力。

讀寫的原理：

etcd 是基于 Raft 協議的，Raft 是一個一致性算法，用于在分布式系統中保證數據的一致性。etcd 通過 Raft 協議來保證分布式環境中的強一致性。以下是 etcd 中讀寫操作的基本原理：

寫操作（）原理：

? 領導選舉（Leader Election）：etcd 集群中的所有節點會通過 Raft 協議選舉出一個領導者（Leader）。領導者負責處理所有的寫操作。只有領導者節點才會接受并處理客戶端發起的寫請求（例如 Put 請求）。

? 日志復制：當領導者節點收到寫請求時，它會將這個寫操作（例如，鍵值對的更新）記錄到本地日志中，并將這個日志條目發送到集群中的所有跟隨者（Follower）節點。跟隨者節點會將該日志條目寫入自己的日志，并向領導者確認。

? 提交日志：當大多數節點（包括領導者自己）確認已收到并寫入該日志條目時，領導者節點會將這個操作標記為已提交（commit），并將提交結果返回給客戶端。這時，寫操作才算真正完成，并且在集群中達成一致。

? 強一致性：由于 Raft 協議保證了日志條目的順序一致性和提交的一致性，etcd 中的每個寫操作都保證了強一致性。這意味著，寫操作的結果在所有節點上都是一致的，并且每個客戶端都能夠看到最新的數據。

讀操作（）原理：

? 讀取數據的節點：etcd 允許客戶端從任何節點讀取數據，但為了保證強一致性，客戶端通常會選擇從領導者節點進行讀取。領導者節點有最新的數據，因為它負責處理所有寫請求并確保日志條目的提交。

? 非阻塞讀取（Follower讀取）：etcd 也支持從跟隨者節點讀取數據。為了避免每次讀取都必須訪問領導者節點，etcd 提供了一致性讀取和強一致性讀取兩種模式：

a.一致性讀取：讀取請求可以直接訪問任何節點（包括跟隨者）。這些節點會返回它們自己的最新數據，但這不一定是全局一致的。如果集群中的數據尚未同步或更新，可能會返回過時的值。

b.強一致性讀取：通過向領導者節點發起請求，可以確保讀取到的是經過提交的最新數據（最新的寫操作），保證讀取到的數據是全局一致的。

? 線性化保證：etcd 通過 Raft 協議保證了讀取的一致性。每個寫操作一旦提交，所有之后的讀操作都能夠看到該寫操作的結果，這保證了線性化的讀取。

讀寫操作的流程簡述：

客戶端寫入數據：

? 客戶端向 etcd 發送寫請求。

? 請求被發送到集群中的領導者節點。

? 領導者節點將寫請求記錄到日志，并將日志同步到跟隨者節點。

? 所有節點確認日志后，領導者提交該操作，向客戶端返回響應。

客戶端讀取數據：

? 客戶端可以選擇從任意節點進行讀取。

? 如果客戶端希望讀取最新數據，它可以向領導者請求。

? 如果客戶端讀取的是跟隨者節點的數據，它可能會看到過時的值，除非使用強一致性讀取。

事務與高級特性：

etcd 提供了原子操作的支持，通過 compare-and-swap（CAS）來確保對鍵值的修改是原子的。它還支持樂觀鎖和事務操作，使得多個操作可以作為一個單獨的事務來執行，保證一致性。

總結：

etcd 的讀寫操作原理依賴于 Raft 協議的日志復制和一致性保證。寫操作通過領導者節點處理，并確保數據在集群中同步一致；而讀操作則可以通過領導者節點獲取強一致的數據，或者從跟隨者節點讀取非強一致的數據。這種機制確保了 etcd 在分布式環境中的強一致性和高可用性，適合用于存儲分布式系統中的配置信息和狀態數據。

你認為對于 Kubernetes 的精通意味著什么

對于 Kubernetes 的精通意味著在理解、配置、管理、故障排除和優化等方面具備深厚的技術能力，并能有效地利用 Kubernetes 提供的各種功能來構建和管理高效的、可擴展的容器化應用。具體來說，精通 Kubernetes 包括以下幾個方面：

深入理解架構：

? Kubernetes 核心組件：如 API Server、Scheduler、Controller Manager、Kubelet、Kube Proxy 等的工作原理和交互方式。

? Pod、Deployment、ReplicaSet、StatefulSet、DaemonSet、Job、CronJob 等 Kubernetes 資源對象的詳細理解，并能合理選擇使用場景。

? Master 節點和 Worker 節點的角色和功能，如何管理和調度容器化應用。

容器化應用的部署與管理：

? 高效的應用部署：能熟練使用 Helm、Kustomize 等工具，簡化和自動化 Kubernetes 上的應用部署。

? 滾動更新與回滾：能夠在 Kubernetes 中實現無停機更新，并能快速應對故障進行回滾。

? 多環境管理：熟悉如何在不同的環境中（如開發、測試、生產）管理和配置 Kubernetes 集群。

服務發現與負載均衡：

? 內部和外部服務暴露：熟練使用 Kubernetes 的 Service 資源，支持負載均衡、DNS 解析和端口映射。

? Ingress 控制器：能夠配置和管理 Ingress 控制器，控制外部流量的訪問。

? Service Mesh（如 Istio）：理解并能應用 Service Mesh 實現微服務間的通信、監控和安全性控制。

存儲與持久化：

? Volume 和 Persistent Volume (PV)：理解 Kubernetes 中的存儲體系，能夠根據應用的需要選擇合適的存儲類型（如 NFS、GlusterFS、Ceph、云存儲等）。

? StatefulSet 與持久化存儲：能夠有效地為有狀態的應用（如數據庫）配置持久化存儲。

? StorageClass 和動態供應：使用 StorageClass 配置動態卷供應，滿足高效、靈活的存儲需求。

安全性管理：

? RBAC（角色和權限控制）：熟練使用 Kubernetes 的基于角色的訪問控制（RBAC）來控制集群訪問權限。

? NetworkPolicy：能夠為不同的 Pod 和服務配置網絡策略，保證集群內外的安全性。

? 密鑰和憑證管理：使用 Kubernetes Secret 管理敏感信息，確保應用的安全配置。

集群監控與日志管理：

? 監控系統：熟練使用 Prometheus、Grafana 等工具對集群和應用進行實時監控，設置告警機制。

? 日志管理：使用 ELK Stack、Fluentd、EFK 等日志收集和分析工具進行集群日志管理和故障排查。

性能優化與故障排除：

? 性能調優：能夠根據工作負載的需求優化集群資源配置，如合理設置 CPU 和內存資源請求與限制。

? 故障排查：能夠通過 kubectl 命令、日志、監控工具和事件分析，迅速診斷和解決集群中的各種問題。

? 集群高可用性和災難恢復：能夠配置和管理高可用的 Kubernetes 集群，確保集群在面臨單點故障時仍能穩定運行。

自定義與擴展：

? 自定義資源和控制器：能夠使用 CRD（Custom Resource Definition）擴展 Kubernetes，創建和管理自定義資源對象。

? Operator 模式：理解并能實現 Kubernetes Operator，以自動化管理復雜的、有狀態的應用。

集成與自動化：

? 集成 Jenkins/GitLab CI/CD：能夠將 Kubernetes 與 CI/CD 工具集成，實現自動化構建、測試和部署。

? GitOps 流程：能夠使用 Argo CD、Flux 等工具實現基于 GitOps 的持續交付。

多集群管理與服務網格：

? 跨集群通信和管理：了解如何管理多個 Kubernetes 集群以及它們之間的服務發現與通信。

? Service Mesh：熟練使用 Service Mesh 技術（如 Istio）來處理跨服務的流量管理、安全控制、負載均衡等問題。

總結：

精通 Kubernetes 不僅僅是了解如何創建和管理 Kubernetes 集群，還包括對其架構、調度策略、安全性、應用部署、存儲管理、監控、日志管理等各個方面的全面掌握。精通 Kubernetes 的工程師能夠有效地設計、部署、管理、優化和排除故障，以確保容器化應用的高效、安全和可擴展。

對于像容器之類的服務，出現了故障，你的排查思路是什么呢？

當容器化服務出現故障時，排查思路需要系統性地從不同層面進行分析。以下是一個通用的排查思路，可以幫助你有效定位和解決問題：

檢查容器狀態和日志

? 檢查容器的狀態：

a.使用 docker ps（對于 Docker）或者 kubectl get pods（對于 Kubernetes）查看容器或 Pod 是否處于正常運行狀態。如果容器處于 "CrashLoopBackOff" 或 "Error" 狀態，可能是容器啟動失敗或崩潰。

? 查看容器日志：

? 使用 docker logs （Docker）或 kubectl logs （Kubernetes）查看容器的日志輸出。這通常能提供關于容器內發生錯誤的直接信息，如應用崩潰、依賴缺失等。

? 檢查應用日志：

? 如果容器內運行的是應用程序，查看應用的日志，了解是否有業務邏輯錯誤、異常或數據庫連接問題等。

資源問題排查

? 內存和CPU資源：

a.容器如果因為資源不足而崩潰，可以使用 docker stats 或 kubectl top pod 查看資源的使用情況。如果發現某個容器超出了其資源限制（如 CPU 或內存），則需要增加資源限制或優化應用。

? 磁盤空間：

? 確認宿主機或 Kubernetes 節點的磁盤空間是否足夠，特別是 /var/lib/docker 或者類似存儲容器鏡像和日志的路徑，空間不足可能導致容器運行失敗。

網絡問題排查

? 網絡連接：

a.檢查容器是否能正常訪問其他服務（例如數據庫、外部 API 等）。使用 docker exec ping [target] 或 kubectl exec [pod_name] -- ping [target] 測試網絡連通性。

? DNS 配置問題：

? 容器內的 DNS 配置可能存在問題，導致無法解析域名。查看容器中的 /etc/resolv.conf 文件，確認 DNS 配置是否正確。

? 防火墻或安全組：

? 檢查宿主機或云平臺的防火墻或安全組設置，確保沒有阻止容器之間的通信或外部訪問。

配置錯誤

? 環境變量：

a.確保容器中設置的環境變量正確，例如數據庫連接字符串、API 密鑰等。如果環境變量缺失或錯誤，應用程序可能無法正常啟動或連接到外部服務。

? 配置文件：

? 容器的配置文件可能被錯誤修改，導致應用無法正常工作。確保配置文件的路徑和內容正確，尤其是在 Kubernetes 中使用 ConfigMap 或 Secret 時。

容器鏡像問題

? 鏡像拉取失敗：

a.如果容器無法啟動，檢查鏡像是否成功拉取。在 Docker 中可以使用 docker pull 命令檢查鏡像是否可用；在 Kubernetes 中使用 kubectl describe pod 查看詳細的錯誤信息，看看是否存在鏡像拉取失敗的情況。

? 鏡像版本問題：

? 確認容器運行的鏡像版本是否正確。如果應用依賴特定版本的鏡像，確保版本號和標簽匹配，且沒有使用過時或錯誤的鏡像。

依賴服務問題

? 數據庫/外部服務不可用：

a.檢查容器是否能訪問其依賴的數據庫或外部服務。使用 docker exec 或 kubectl exec 進入容器，手動嘗試連接數據庫或外部服務，確認其可達性。

? 依賴的服務是否正常運行：

? 確保容器依賴的其他服務（如 Redis、Kafka、API 服務等）是否正常工作。檢查這些服務的狀態，查看是否有故障。

容器的健康檢查

? Kubernetes 健康檢查：

a.如果在 Kubernetes 中使用了 livenessProbe 和 readinessProbe，檢查健康檢查是否配置正確，容器是否被錯誤地標記為不健康或不可用。查看 kubectl describe pod 中關于探針的詳細信息。

? Docker 健康檢查：

? 對于 Docker，可以使用 docker inspect 檢查容器的健康狀態。如果容器使用了 HEALTHCHECK 指令，查看健康檢查的結果。

集群和容器編排平臺問題

? Kubernetes 集群問題：

a.如果是 Kubernetes 集群中的容器故障，檢查集群的狀態是否正常，使用 kubectl get nodes 查看節點狀態，確保集群中沒有不可用的節點。

? 資源調度問題：

? 檢查 Kubernetes 的調度器是否有問題，導致某些容器無法調度到合適的節點。可以查看調度器的日志（kubectl logs -n kube-system ）了解詳細情況。

查看事件和警告

? Kubernetes 事件：

a.使用 kubectl get events 查看與容器或 Pod 相關的事件。這些事件可以提供很多有用的信息，如容器啟動失敗、資源不足、調度失敗等。

? 容器運行時的警告和錯誤：

? 查看 Docker 或 Kubernetes 運行時的日志（如 journalctl 或 /var/log/docker.log），可能會提供額外的警告信息或錯誤原因。

總結：

容器故障排查的關鍵是從多個層次進行分析，包括容器本身、網絡、資源、配置、鏡像和依賴服務等。通過系統地排查和診斷，可以有效找到根本原因并采取相應的解決措施。在 Kubernetes 環境中，結合工具如 kubectl 和日志系統，能夠更高效地定位問題

你說一下你對于 k8s 每個重要組件的理解吧

Kubernetes（K8s）是一個強大的容器編排平臺，旨在自動化應用程序容器的部署、擴展和管理。它由多個組件組成，每個組件在整個 Kubernetes 系統中發揮著重要作用。以下是對 Kubernetes 每個關鍵組件的理解：

（服務器）

? 作用：API Server 是 Kubernetes 控制平面的核心組件，它作為所有用戶請求的入口，負責接收和處理外部請求（如 kubectl 命令）以及集群內各組件的內部請求。API Server 提供 RESTful API 接口，供用戶和 Kubernetes 控制平面的其他組件交互。

? 工作原理：API Server 將請求驗證、認證，并根據請求類型（如 GET、POST、PUT 等）與 Etcd 存儲交互。它還會通過授權（RBAC）和準入控制器（Admission Controller）來確保請求符合權限和策略。

（配置管理數據庫）

? 作用：Etcd 是一個分布式鍵值存儲，用于存儲 Kubernetes 集群的所有配置信息和狀態數據（如集群配置、Pod 狀態、節點信息等）。

? 工作原理：Etcd 通過強一致性保證集群數據的一致性。Kubernetes 中的所有狀態信息（如 Pod、Service、ConfigMap、Secret 等）都會存儲在 Etcd 中，它支持數據的高可用性和災難恢復。

（調度器）

? 作用：Scheduler 負責將沒有指定節點的 Pod 調度到適當的節點上。它會根據資源需求、親和性、反親和性、污點和容忍等規則來做出調度決策。

? 工作原理：Scheduler 從 API Server 獲取待調度的 Pod 列表，并根據集群中各節點的資源狀況（如 CPU、內存、磁盤等）決定將 Pod 安排在哪個節點上。它會考慮節點的負載、約束條件（如節點選擇器、親和性等）以及其他調度策略。

（控制器管理器）

? 作用：Controller Manager 運行控制器，負責 Kubernetes 集群狀態的維護。控制器是一個循環控制系統，確保集群中的實際狀態符合期望狀態。

? 工作原理：Controller Manager 包含多個控制器（如 Replication Controller、Deployment Controller、StatefulSet Controller 等），每個控制器監視集群的某個方面，并確保系統狀態始終保持一致。例如，Deployment Controller 會確保部署的 Pod 數量與期望的副本數一致，Pod 的健康檢查失敗時會自動重新創建 Pod。

（節點管理代理）

? 作用：Kubelet 是 Kubernetes 中每個節點上的代理，它負責管理節點上的容器，并確保容器在節點上正常運行。

? 工作原理：Kubelet 會定期向 API Server 匯報節點和容器的狀態，并且確保本地的 Pod 和容器與 API Server 中的期望狀態一致。如果容器崩潰或需要重新啟動，Kubelet 會處理容器的啟動和重啟。

（服務代理）

? 作用：Kube Proxy 負責集群內的網絡代理和負載均衡。它管理 Kubernetes 中服務的訪問，通過實現負載均衡策略，將流量分發到集群中的各個 Pod。

? 工作原理：Kube Proxy 會監聽 Kubernetes 服務資源的變化，并為每個服務創建負載均衡規則。它支持三種負載均衡模式：基于 iptables、基于 IPVS 和基于用戶空間的代理。Kube Proxy 確保用戶和外部流量能夠正確地訪問集群內的服務，并根據負載均衡策略將請求轉發到相應的 Pod。

（控制器）

? 作用：Ingress Controller 是負責處理集群外部 HTTP 和 HTTPS 流量的組件。它基于 Ingress 資源，提供 HTTP 路由、SSL/TLS 終端等功能。

? 工作原理：Ingress 資源定義了外部訪問服務的規則，而 Ingress Controller 會根據這些規則配置外部訪問的路由和負載均衡。它允許將多個服務暴露在同一個負載均衡器上，并根據請求的路徑或主機名將流量轉發到不同的后端服務。

（命名空間）

? 作用：Namespace 是 Kubernetes 中的一種資源隔離機制，允許在同一個集群中創建多個虛擬集群。每個命名空間內的資源（如 Pod、Service、ConfigMap 等）是獨立的。

? 工作原理：命名空間用于組織集群中的資源，并在大規模集群中提供隔離。在多租戶環境中，不同的團隊或項目可以在各自的命名空間中管理資源，從而避免資源沖突。

（存儲卷）

? 作用：Volume 是 Kubernetes 提供的一種持久化存儲解決方案，容器內的數據可以存儲在 Volume 中，以便容器重啟或遷移后數據仍然可用。

? 工作原理：Volume 是與 Pod 生命周期綁定的，可以掛載到 Pod 中的容器上。Kubernetes 支持多種類型的 Volume（如 HostPath、NFS、Ceph、Cloud Provider 的存儲服務等），并且通過 Persistent Volume（PV）和 Persistent Volume Claim（PVC）來動態管理存儲資源。

（服務）

? 作用：Service 是 Kubernetes 中的一個抽象層，用于定義一組 Pod 的訪問方式，通常是通過負載均衡器來提供穩定的網絡訪問。

? 工作原理：Service 提供了一種訪問 Pod 的方法，它會自動發現并負載均衡所有后端 Pod 的流量。通過 ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 等不同類型的 Service，用戶可以定義不同的訪問方式和策略。

和（配置和機密管理）

? 作用：ConfigMap 和 Secret 是用于管理應用程序配置和敏感信息的資源對象。ConfigMap 存儲非敏感的配置信息，而 Secret 存儲機密信息，如數據庫密碼、API 密鑰等。

? 工作原理：ConfigMap 和 Secret 允許在容器中以環境變量、命令行參數或掛載文件的方式提供配置信息。這些信息可以在 Pod 中以動態的方式進行更新，從而減少應用程序的硬編碼配置。

總結：

Kubernetes 的每個組件都有其獨特的職責，它們通過 API 和內部通信協作，確保整個集群的可靠性、可擴展性和高可用性。理解這些組件的作用和工作原理，對于管理和維護 Kubernetes 集群至關重要。

你說一下 k8s 里面的資源調度吧

Kubernetes 中的 資源調度 是指將容器化的應用程序（通常是 Pod）分配到集群中的節點上的過程。Kubernetes 的調度系統決定了哪些 Pod 運行在集群中的哪些節點上，以確保集群資源的有效利用和負載均衡。

資源調度的基本概念：

1. Pod：Kubernetes 中的最小調度單元，一個 Pod 可以包含一個或多個容器。

2. 節點：Kubernetes 集群中的機器，通常是虛擬機或物理機，負責承載和運行 Pod。

3. 調度器：Kubernetes 的調度器（Scheduler）負責將沒有指定節點的 Pod 調度到合適的節點上。

資源調度的關鍵組件和步驟：

（調度器）

調度器是 Kubernetes 中負責做出 Pod 調度決策的組件。它根據以下幾個因素來選擇最合適的節點：

? 資源需求：Pod 所請求的 CPU、內存和存儲等資源。

? 節點資源：節點上的可用資源，調度器會檢查各節點的資源使用情況，選擇最合適的節點。

? 調度策略：調度器還會根據預定義的調度策略（如親和性、反親和性、污點和容忍等）來進一步篩選節點。

節點選擇：

調度器基于多種因素，選擇適合的節點來運行 Pod。調度器會考慮以下幾個方面：

? 資源請求和限制：

a.每個 Pod 都可以指定 CPU 和內存的請求（request）與限制（limit）。調度器會根據這些需求來選擇節點。如果某個節點的資源足夠滿足 Pod 的請求，調度器就會選擇這個節點。

? 節點親和性（Node Affinity）：

? 節點親和性允許你將 Pod 調度到特定的節點上，基于節點的標簽。例如，你可以將某些 Pod 調度到具有特定標簽（如 zone=us-west-1）的節點上。

? Pod 親和性和反親和性（Pod Affinity and Anti-Affinity）：

? Pod 親和性用于控制 Pod 的調度規則，以便將某些 Pod 安排在一起（例如，某些 Pod 應該運行在一起，或者在同一節點上共享資源）。Pod 反親和性用于確保某些 Pod 不會調度到一起，避免共享資源過多導致性能問題。

? 污點和容忍（Taints and Tolerations）：

? 污點和容忍是一種機制，用于將某些節點標記為“不適合”運行某些 Pod。污點是一個節點的標記，表示該節點不適合運行某些類型的 Pod，除非這些 Pod 有相應的容忍（Toleration）。這種機制常用于將節點標記為只能運行特定類型的 Pod，例如專用的硬件節點（如 GPU）。

? 負載均衡：

? 調度器會根據集群中節點的負載情況來均衡調度 Pod。如果某個節點的資源已經接近飽和，調度器會選擇一個資源比較空閑的節點來調度新的 Pod。

調度算法和優先級：

調度器會根據不同的優先級和算法來決定哪個節點最適合運行某個 Pod。Kubernetes 調度器使用以下機制來決策：

? Filter（過濾）：調度器首先會進行過濾，剔除不符合條件的節點。例如，如果某個節點的資源無法滿足 Pod 的請求，或者該節點上運行著不允許該 Pod 運行的服務，那么該節點會被排除。

? Score（打分）：在剩余的候選節點中，調度器會根據各節點的條件和策略進行打分，選擇得分最高的節點。

? 優先級：Kubernetes 允許根據不同的調度策略設置優先級。例如，優先選擇資源空閑的節點，或根據節點標簽、硬件特性（如 GPU 支持）來選擇節點。

容器調度中的資源管理：

? 請求（Request）與限制（Limit）：

a.請求是容器啟動時所需的最小資源（如 CPU 和內存）。調度器會基于請求來評估是否有足夠資源的節點來運行 Pod。

b.限制是容器的最大資源使用限制。如果容器超過限制，Kubernetes 會采取措施（如殺掉容器）來限制資源的使用。請求和限制的合理配置可以確保容器的資源得到有效分配，避免節點資源過載。

? Resource Quotas（資源配額）：

? Kubernetes 支持在命名空間級別設置資源配額，限制每個命名空間中可以使用的資源總量。資源配額用于控制不同團隊或服務對資源的占用，避免單個應用占用過多的集群資源。

調度器的擴展性：

? 自定義調度器：

a.Kubernetes 允許用戶自定義調度器，針對特定需求（如性能優化、特定硬件需求等）設計自己的調度策略。

b.例如，Kubernetes 可以通過使用多個調度器，來支持更復雜的調度需求：例如針對某些特殊硬件（如 GPU）使用自定義調度器，其他工作負載使用默認調度器。

的生命周期管理：

? Pod 管理控制器：如 Deployment、StatefulSet、DaemonSet、ReplicaSet 等控制器會確保 Pod 持續按照期望狀態運行。調度器與這些控制器緊密配合，確保 Pod 能夠正確地調度并按需擴展。

總結：

Kubernetes 的資源調度是一個復雜的過程，涉及對節點資源的細粒度管理、不同策略的應用以及優先級的判斷。調度器在集群資源的分配中起著至關重要的作用，確保容器能夠根據資源請求、親和性、污點和容忍等規則高效、可靠地運行在適當的節點上。調度器還支持高度的可擴展性和自定義功能，使得 Kubernetes 可以適應各種不同的使用場景和負載要求。

你使用過哪些 CNI，并且描述下它們之間的區別？

在 Kubernetes 環境中，CNI (Container Network Interface) 插件用于提供和管理容器之間的網絡連接。不同的 CNI 插件具有不同的網絡架構、性能、功能和適用場景。以下是一些常見的 CNI 插件及其區別：

Flannel 是最早的 Kubernetes 網絡插件之一，簡單易用，廣泛應用于生產環境。

特點：

? 簡單性：Flannel 非常容易設置，主要用于為 Pod 提供網絡地址分配。

? 支持多種后端：Flannel 支持多種后端實現，包括 VXLAN、host-gw、AWS VPC 等。最常見的是 VXLAN 模式，它封裝容器流量并通過 UDP 通道傳輸。

? 單一網絡模型：Flannel 提供的網絡模型不支持多租戶功能。Flannel 僅提供了每個節點的 IP 地址池，支持 Pod 之間的直接通信。

優點：

? 簡單易用，適合小型和中型集群。

? 不依賴外部服務。

缺點：

? 僅支持平面網絡（沒有高級的網絡策略和 QoS）。

? 網絡隔離性差，適合簡單的場景，擴展性較弱。

Calico 是一個強大的網絡插件，支持高性能的容器網絡、網絡策略和多云環境。

特點：

? 網絡策略：Calico 是 Kubernetes 中最流行的 CNI 插件之一，提供強大的 網絡策略，可以對流量進行細粒度控制，包括 Ingress 和 Egress 策略。

? 支持 BGP 路由：Calico 使用 BGP 協議來提供跨節點的路由信息，它也支持 IP-in-IP 模式來封裝流量。

? 性能優越：Calico 直接使用 Linux 內核的路由功能，提供非常高的性能。

? 支持網絡隔離：通過 NetworkPolicy，可以對不同的應用和租戶進行流量控制和隔離。

優點：

? 提供高性能，適用于大規模生產環境。

? 提供完整的網絡策略功能，支持跨云環境和混合云。

? 高度可定制化，支持多種后端（BGP、VXLAN、IP-in-IP）。

缺點：

? 配置和維護相對復雜。

? 對某些環境可能需要額外的網絡硬件支持（如 BGP 路由）。

Cilium 基于 eBPF（extended Berkeley Packet Filter）技術，它提供高性能、高靈活性和強大的網絡安全能力，尤其適合現代云原生架構。

特點：

? eBPF：Cilium 使用 eBPF 來進行內核級流量控制，提供比傳統網絡插件更低的延遲和更高的吞吐量。

? 網絡安全：提供高級的 L7（應用層）網絡策略，支持基于 HTTP、gRPC 等協議的細粒度流量控制。

? 多租戶支持：支持容器網絡的細粒度隔離，適合多租戶和微服務架構。

? 性能優化：由于 eBPF 可以直接操作 Linux 內核，因此其性能非常高。

優點：

? 基于 eBPF 提供極低的延遲和高吞吐量。

? 提供 L7 網絡策略支持，增強網絡安全。

? 可以在云原生環境中使用，支持微服務和多租戶隔離。

? 更好地與容器安全和監控工具集成。

缺點：

? 需要對 eBPF 和內核級編程有所了解，配置較為復雜。

? 對舊版本的內核支持有限，需要 Linux 4.8 或更高版本。

Weave Net 是一個高效的 Kubernetes 網絡插件，支持自動容器間網絡連接。

特點：

? 簡單易用：Weave Net 提供簡單的安裝和配置過程，可以在沒有外部依賴的情況下進行工作。

? 支持加密：Weave 支持端到端加密，保證容器通信的安全性。

? 跨主機通信：Weave Net 自動將不同主機上的 Pod 連接到一個網絡中，支持跨主機的容器通信。

優點：

? 簡單易用，適合快速部署和測試環境。

? 支持容器間的加密通信。

? 支持跨主機網絡，且無需配置額外的路由。

缺點：

? 性能相對較低，不適合高性能網絡需求的場景。

? 相比于 Calico，網絡策略功能較弱，擴展性有限。

Canal 是 Calico 和 Flannel 的結合，它利用 Flannel 來處理網絡和 IP 地址管理，利用 Calico 來提供網絡策略功能。

特點：

? 組合優勢：結合了 Flannel 的簡易性和 Calico 的強大功能，提供了簡單的網絡部署和強大的網絡策略支持。

? 可擴展性：支持 IP-in-IP、VXLAN 和 BGP 等多種網絡模式，適應不同規模的集群需求。

優點：

? 既提供了簡單的 Flannel 網絡功能，又支持 Calico 網絡策略。

? 適合那些需要簡單配置但又想要支持網絡策略的環境。

缺點：

? 配置和維護相比純粹的 Calico 或 Flannel 更加復雜。

? 對于一些復雜場景，可能需要更多的資源進行調優。

Kube-router 是一個輕量級的 CNI 插件，旨在簡化 Kubernetes 網絡功能，并且可以提供高效的網絡路由、負載均衡和網絡策略功能。

特點：

? 簡化設計：Kube-router 旨在減少 Kubernetes 網絡的復雜性，提供一個集中化的網絡模型。

? 支持 BGP 和路由：通過 BGP 進行跨節點路由配置，支持多租戶的流量隔離。

? 內置負載均衡：Kube-router 提供了服務和 Pod 的內置負載均衡功能。

優點：

? 提供高效的路由、負載均衡和網絡策略。

? 適合簡單且需要高性能的網絡方案。

? 性能較好，支持 BGP 路由。

缺點：

? 相比于 Calico 和 Cilium，功能可能略顯簡化，不支持 L7 網絡策略。

? 不如 Calico 那樣被廣泛使用，社區支持較少。

總結：插件比較

選擇插件時的考慮因素

? 集群規模：對于小規模集群，Flannel 或 Weave Net 可能已經足夠；對于大規模和高性能需求的集群，Calico 或 Cilium 更合適。

? 安全性：如果需要高級的安全功能和網絡策略，建議選擇 Calico 或 Cilium。

? 網絡性能：對于要求高性能、低延遲的網絡，Cilium 和 Calico（使用 BGP）是更好的選擇。

? 簡單性：如果簡化配置和快速部署是您的首要目標，Flannel 或 Weave Net 可能是更好的選擇。