一、前言

• Kubernetes（簡稱K8S）是開源的容器集群管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)容器集群的自動化部署、自動擴縮容、維護等功能。它既是一款容器編排工具，也是全新的基于容器技術(shù)的分布式架構(gòu)領(lǐng)先方案。在Docker技術(shù)的基礎(chǔ)上，為容器化的應用提供部署運行、資源調(diào)度、服務發(fā)現(xiàn)和動態(tài)伸縮等功能，提高了大規(guī)模容器集群管理的便捷性。【Kubernetes是容器集群管理工具】

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理論篇

第一部分：理解控制器

當我們嘗試去理解 Kubernetes 集群工作原理的時候，控制器肯定是一個難點。這是因為控制器有很多，具體實現(xiàn)大相徑庭；且控制器的實現(xiàn)用到了一些較為晦澀的機制，不易理解。但是，我們又不能繞過控制器，因為它是集群的“大腦”。

第二部分：網(wǎng)絡(luò)詳解

阿里云 Kubernetes 集群網(wǎng)絡(luò)目前有兩種方案，一種是 flannel 方案，另外一種是基于calico 和彈性網(wǎng)卡 eni 的 terway 方案。Terway 和 flannel 類似，不同的地方在于，terway 支持Pod 彈性網(wǎng)卡，以及 NetworkPolicy 功能。

第三部分：伸縮原理

阿里云 Kubernetes 集群的一個重要特性，是集群的節(jié)點可以動態(tài)地增加或減少。有了這個特性，集群才能在計算資源不足的情況下擴容新的節(jié)點，同時也可以在資源利用率降低的時候，釋放放節(jié)點以節(jié)省費用。

第四部分：認證與調(diào)度

在這， 我們以一個簡單的容器化 web 程序為例，著重分析了客戶端怎么樣通過 Kubernetes 集群 APIServer 認證，以及容器應用怎么樣被分派到合適節(jié)點這兩件事情。

在分析過程中，我們棄用了一些便利的工具，比如 kubectl，或者控制臺。我們用了一些更接近底層的小實驗，比如拆解 KubeConfig 文件，再比如分析調(diào)度器日志來分析認證和調(diào)度算法的運作原理。希望這些能對大家進一步理解 Kubernetes 集群有所幫助。

第五部分：服務原理

理解 Kubernetes 集群服務的概念，是比較不容易的一件事情。尤其是當我們基于似是而非的理解，去排查服務相關(guān)問題的時候，會非常不順利。

這體現(xiàn)在，對于新手來說，ping 不同服務的 IP 地址這樣基礎(chǔ)的問題，都很難理解；而就算對方經(jīng)驗很豐富的工程師來說，看懂服務相關(guān)的 iptables 配置，也是相當?shù)奶魬?zhàn)。

這部分來深入解釋一下 Kubernetes 集群服務的原理與實現(xiàn)，便于大家理解。

第六部分：鏡像自動拉取

相比 Kubernetes 集群的其他功能，私有鏡像的自動拉取，看起來可能是比較簡單的。而鏡像拉取失敗，大多數(shù)情況下都和權(quán)限有關(guān)。所以，在處理相關(guān)問題的時候，我們往往會輕松地說：這問題很簡單，肯定是權(quán)限問題。但實際的情況是，我們經(jīng)常為一個問題，花了多個人的時間卻找不到原因。這主要還是我們對鏡像拉取，特別是私有鏡像自動拉取的原理理解不深。這篇文章，作者將帶領(lǐng)大家討論下相關(guān)原理。

實踐篇

第七部分：節(jié)點就緒的問題之一

排查完全陌生的問題，完全不熟悉的系統(tǒng)組件，是售后工程師的一大工作樂趣，當然也是挑戰(zhàn)。今天借這篇文章，跟大家分析一例這樣的問題。排查過程中，需要理解一些自己完全陌生的組件，比如 systemd 和 dbus。

第八部分：節(jié)點就緒問題之二

之前分享過一例集群節(jié)點 NotReady 的問題。在那個問題中，我們的排查路徑，從 Kubernetes 集群到容器運行時，再到 sdbus 和 systemd，不可謂不復雜。那個問題目前已經(jīng)在解決 systemd 中做了修復，所以以前基本上能看到那個問題的幾率是越來越低了。

但是，集群節(jié)點就緒問題還是有的，然而原因卻有所不同。

這部分跟大家分享另外一例集群節(jié)點 NotReady 的問題。這個問題和之前那個問題相比，查路徑完全不同。作為姊妹篇分享給大家。

第九部分：命名空間刪除問題

阿里云售后技術(shù)團隊的同學，每天都在處理各式各樣千奇百怪的線上問題。常見的有，網(wǎng)絡(luò)連接失敗，服務器宕機，性能不達標，請求響應慢等情況。但如果要評選，什么問題看起來微不足道事實上卻足以讓人絞盡腦汁，我相信答案肯定是“刪不掉”的問題。比如文件刪不掉，進程結(jié)束不掉，驅(qū)動卸載不了等。這樣的問題就像冰山，隱藏在它們背后的復雜邏輯，往往超過我們的預想。

第十部分：集群安全組配置管理

阿里云容器產(chǎn)品 Kubernetes 版本，即 ACK，基于阿里云 IaaS 層云資源創(chuàng)建。資源包括云服務器 ECS，專有網(wǎng)絡(luò) VPC，彈性伸縮 ESS 等。以這些資源為基礎(chǔ)，ACK 產(chǎn)品實現(xiàn)了 Kubernetes 集群的節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)，自動伸縮等組件和功能。

一般而言，用戶對 ACK 產(chǎn)品有很大的管理權(quán)限，這包括集群擴容，創(chuàng)建服務等。與此同時，用戶可以繞圈過去 ACK 產(chǎn)品，對集群底層資源進行修改。如釋放 ECS，刪除 SLB。如果不能理清背后的影響，這樣的修改會損壞集群功能。

這部分會以 ACK 產(chǎn)品安全組的配置管理為核心，深入討論安全組在集群中扮演的角色，安全組在網(wǎng)絡(luò)鏈路中所處的位置，以及非法修改安全組會產(chǎn)生的各類問題。文章內(nèi)容適用于專有集群和托管集群。

第十一部分：二分之一活的微服務

Istio is the future！基本上，我相信對云原生技術(shù)趨勢有些微判斷的同學，都會有這個感悟。其背后的邏輯其實是比較簡單的：當容器集群，特別是 Kubernetes 成為事實上的標準之后，應用必然會不斷地復雜化，服務治理肯定會成為強需求

第十二部分：服務網(wǎng)格證書過期問題

客戶某一臺 Kubernetes 集群節(jié)點重啟之后，他再也無法創(chuàng)建 Istio 虛擬服務和 Pod 了。一來對 Istio 還不是那么熟悉，二來時間可能有點晚，腦子還在懵圈中，本來一個應該比較輕松解決掉的問題，花了幾十分鐘看代碼，處理的慘不忍睹。最終還是在某位大神的幫助下，解決了問題。鑒于此問題，以及相關(guān)報錯，在網(wǎng)上找不到對應的文章，所以這里分享下這個問題，避免后來的同學，在同樣的地方踩坑。另外謹以此篇致敬工作中遇到過的大神！

總結(jié)

也許你在學習和實踐上也有過這樣的難點與困惑：

網(wǎng)上檢索大量資料來學習，往往會一頭霧水，找不到正確的切入點；而官方文檔像工具書一樣晦澀難懂，往往學起來不得其法，事倍功半。

大部分圖書更為體系化，但重理論多于實踐，而實踐經(jīng)驗才是幫助你在工作中快速上手，真正落地到自己的項目中的助推劑。

自己“硬啃”Kubernetes源碼，但這注定是一條非常非常非常難的路。別問我為什么知道，因為我就是這么死磕代碼過來的。

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