Kubernetes（K8S）
什么是 Kubernetes
- 容器编排系统
- 特性
- 服务发现和负载均衡
- 存储编排
- 自动部署和回滚
- 自动完成装箱计算
- 自我修复
- 秘钥与配置管理
架构
1. 工作方式
- kubernetes Cluster = N Master Node + N Worker Node
- K8S 集群由 n 个主节点和 n 个工作节点在组成（n > 1）
- 有多个（一般是奇数个） master 节点时，遵循多数票原则（少数服从多数原则）选取领导 master 节点
2. 组件架构
kubernetes实战
搭建 kubernetes 集群
多台服务器
安装 docker
安装 kubelet
安装 kubectl
相关命令
#查看集群所有节点
kubectl get nodes
#根据配置文件给集群创建资源（例如创建网络插件）
kubectl apply -f xxxx.xml
#查看集群部署了哪些应用
kubectl get pos -A #等价于 docker ps ，pos 等价于 docker 中的容器
安装 kubeadm
使用 docker 分别给 master 节点和 worker 节点安装需要的镜像
搭建集群相关命令
kubeadm init：初始化 master 节点#所有机器添加master域名映射，以下需要修改为自己的
echo "172.31.0.4 cluster-endpoint">> /etc/hosts
#主节点初始化
kubeadm init\
--apiserver-advertise-address=172.31.0.4\
--control-plane-endpoint=cluster-endpoint\
--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lfy_k8s_images\
--kubernetes-version v1.20.9\
--service-cidr=10.96.0.0/16\
--pod-network-cidr=192.168.0.0/16kubeadm join：子节点加入集群
K8S 自我修复功能
- 应用宕机了会自动重启
解决子节点加入集群令牌过期
使用命令重新生成加入集群令牌
kubeadm token create --print-join-command
部署 k8s 可视化界面（dashboard）
github 仓库
kubernetes/dashboard: General-purpose web UI for Kubernetes clusters (github.com)
部署（在 master 节点进行部署）
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes/dashboard/blob/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml
在 dashboard 中创建资源（namespace、pod等）
- 在 dashboard 上传相关资源的 .yaml 配置文件即可
工作负载
NameSpace
名称空间用于隔离资源
kubectl create ns hello #创建名称空间
kubectl delete ns hello #删除名称空间
Pod
运行中的一组（一个或多个）容器（docker容器），Pod 是 kubernetes 中应用的最小单位
K8S 会为每个 Pod 分配一个 IP，通过访问 IP+端口的方式即可访问运行的 Pod（只能内网访问，
curl）kubectl get pod [-owide] #查看 default 名称空间下的 pod,-owide 查看更详细的 pod 信息
kubectl get pos -A
kubectl run mynginx --cloud_native=nginx #创建pod，类似于docker run
kubectl describe pod mynginx #输出 pod 的描述信息
kubectl logs [-f] mynginx #查看 pod 日志，-f 阻塞式追踪日志
kubectl delete pod mynginx # 删除 pod
kubectl exec -it mynginx -- /bin/bash #进入 pod 内部的控制台多容器 Pod
- 可以在 Pod 配置文件中指定多个 image，然后再通过
kubectl apply -f xxx.yaml命令执行配置文件创建多容器 Pod - 一个 pod 里面的多个容器不能占用同一个端口，不然无法创建 Pod
- 可以在 Pod 配置文件中指定多个 image，然后再通过
Deployment
控制 Pod，使 Pod 拥有多副本，自愈，扩缩容等能力
- 自愈能力：删除 Deployment 控制的 Pod 后，会自动创建新的 Pod，因此 Deployment 控制的 Pod 不怕崩溃和宕机
- 直接删除 Deployment 则 Pod 不会拥有自愈能力
- 多副本能力：
--replicas指定副本数量，可以启动多个 Pod，并由 Deployment 控制 - 扩缩容能力（缩放）：增加或减少 Pod 的数量
- 自愈&故障转移：若某个 pod 中的容器宕机或者崩溃了，k8s 会重启该 Pod；若某台子节点服务器关机了，则该台服务器中的 Pod 会转移至其他节点服务器中启动
- 滚动更新：若需要更新 Pod 中容器的版本，会先启用新版本的 Pod，再关闭老版本的 Pod
- 版本回退：回退到指定历史版本
kubectl get deploy # 查看 Deployment
kubectl create deployment mytomcat --cloud_native=tomcat:8.5.68 --replicas=3 #创建 Deployment
kubectl scale deployment/mytomcat --replicas=5 #扩容 pod 数量由 3 至 5
kubectl set cloud_native deployment/mytomcat tomcat:8.5.68=tomcat:8.5.69 --record #滚动更新
kubectl rollout history deployment/mytomcat #查看版本历史记录
kubectl rollout undo deployment/mytomcat --to-reversion=1 #回退指定版本
kubectl delete mytomcat #删除 Deployment- 自愈能力：删除 Deployment 控制的 Pod 后，会自动创建新的 Pod，因此 Deployment 控制的 Pod 不怕崩溃和宕机
其他工作负载
- Deployment：无状态应用部署，比如微服务，提供多副本等功能
- StatefulSet：有状态应用部署，比如 redis，提供稳定的存储、网络等功能
- DaemonSet：守护型应用部署，比如日志收集组件，在每个机器都运行一份
- Job/CronJob：定时任务部署，比如垃圾清理组件，可以在指定时间运行
- 参考文档：工作负载资源 | Kubernetes
服务网络
Service
负责 Pod 的服务发现（会依据 pod 的缩放动态发现 pod 服务）和负载均衡
暴露 deploy 生成 service
kubectl expoes deploy mytomcat --port=8080 --target-port=8080 [--type=ClusterIp] # 对外暴露 service，暴露后会生成一个新的 service 的 IP 地址，--port 指定访问 service 的端口，--target-port 指定 pod 中容器服务的端口,--type 指定service 类型，默认 ClusterIp 类型- ClusterIp 类型（集群 IP）：只能集群内 pod 之间互相访问服务
NodePort 类型（节点端口）：集群外也可以访问服务
- 会自动为每个节点服务器随机分配一个端口映射至service 的端口（随机在 30000 - 32767 中分配，可提前添加该安全组）
service 访问方式
IP:Port 方式访问
curl IP:Port域名方式访问
- 这方式访问需要在 pod 内部才能访问 service
# 服务名.所在名称空间.svc:port
curl mytomcat.default.svc:8080
Ingress（入口）
service 的统一网关入口
用 NGINX 做的（除了 NGINX Ingress Controller，Kubernetes 社区还支持其他多个 Ingress 控制器，如 Traefik、HAProxy 等。你可以根据你的需求选择不同的 Ingress 控制器。）
安装 ingress
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/main/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml相关用法
存储抽象
- 相关技术
- Glusterfs
- NFS（网络文件系统）
- NFS是网络文件系统，英文全称为Network File System，它允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享文件或目录，达到多个服务器文件同步的目的。
- Cephfs
NFS 网络文件系统搭建
- 给每一个节点服务器安装 NFS 工具
yum install -y nfs-utils - 在主节点（master 节点）配置 nfs 服务器
# 在主节点暴露 /nfs/data/ 目录，且所有服务器德普可以同步该目录（* 表示所有服务器，insecure 以表示非安全方式，rw 表示以读写方式，sync 表示同步目录）
echo "/nfs/data/ *(insecure,rw,sync,no_root_squash)" > /etc/exports
# 创建 /nfs/data/ 文件夹
mkdir -p /nfs/data/
# 启动 rpc 远程绑定服务，--now 等价于 enable + start
systemctl enable rpcbind --now
# 启动 nfs 服务器
systemctl enable nfs-server --now
# 配置生效
exports -r - 配置从节点同步主节点目录
# 查看主节点可同步的目录
showmount -e 主节点IP
# 创建 /nfs/data/ 文件夹
mkdir -p /nfs/data/
# 将主节点暴露的目录与单前服务器的目录进行挂载（同步）
mount -t nfs 主节点IP:/nfs/data/ /nfs/data/
将目录与 pod 挂载
原生方式挂载
缺点，删除 Deployment 后目录依然存在，且无法配置挂载目录的容量空间大小
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx-pv
name: nginx-pv
spec :
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx-pv
template:
metadata:
labels :
app: nginx-pv
spec :
containers:
- image: nginx
name : nginx
volumeMounts :
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html
nfs:
server: 启动 nsf 的服务器IP
path: /nfs/data/nginx-pv# 应用上述 yaml
kubectl apply -f 上面的yaml文件
通过 PV 和 PVC 挂载
PV: PersistentVolume 持久卷
#查看 pv
kubectl get PVPVC: PersistentVolumeClaim 持久卷声明
#查看 pvc
kubectl get PVC可配置挂载目录的容量空间大小，删除 deployment 即可删除 PVC 并同步删除 deployment 对应挂载的数据
- 静态供应容量(手動分配 PV 容量)
- 动态供应容量(自動分配 PV 容量)
创建 PV 池（静态供应容量）
#nfs主节点，创建持久卷目录
mkdir -p /nfs/data/01
mkdir -p /nfs/data/02
mkdir -p /nfs/data/03創建 PV (yaml 文件)
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv01-10m
spec :
capacity:
storage: 10M
accessModes:
- ReadWriteMany
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfs/data/01
server: 启动 nsf 的服务器IP
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv02-1gi
spec :
capacity:
storage: 1Gi
accessModes:
- ReadWriteMany
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfs/data/02
server: 启动 nsf 的服务器IP
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv03-3gi
spec :
capacity:
storage: 3Gi
accessModes:
- ReadWriteMany
storageClassName: nfs
nfs:
path: /nfs/data/03
server: 启动 nsf 的服务器IP# 应用上述 yaml
kubectl apply -f 上面的yaml文件创建 PVC （pvc 與 pv 進行綁定）
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: nginx-pvc
spec :
accessModes:
- ReadWriteMany
resource:
requests:
storage: 200Mi
storageClassName: nfsdeployment 綁定 PVC
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx-deploy-pvc
name: nginx-deploy-pvc
spec:
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx-deploy-pvc
template:
metadata:
labels :
app: nginx-deploy-pvc
spec:
containers:
- image: nginx
name: nginx
volumeMounts:
- name: html
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumes:
- name: html
persistentVolumeClaim:
claimName: nginx-pvc
ConfigMap（挂载配置文件）
抽取應用配置，並可以自動更新
更新后配置值未更改，因为需要重新启动 Pod 才能从关联的 ConfigMap 中获取更新的值
原因:我们的 Pod 部署中间件自己本身没有热更新能力
將配置文件創建為 ConfigMap
kubectl create cm ConfigMap名稱 --from-file=配置文件
#例
kubectl create cm redis-conf --from-file=redis.confs
# 查看 configMap ，存放在 k8s 的 etcd 目录下
kubectl get cm redis-conf -oyaml
# 修改 configMap 内容
kubectl edit cm redis-conf將 pod 的配置文件與 ConfigMap 進行掛載
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: redis
spec:
containers:
- name: redis
image: redis
command:
- redis-server
- "/redis-master/redis.conf" #指的是redis容器内部的位置"/redis-master/redis.conf"
ports:
- containerPort: 6379
volumeMounts:
- mountPath: /data
name : data
- mountPath: /redis-master
name: config
volumes:
- name: data
emptyDir:{}
- name: config
configMap:
name: redis-conf
items:
- key: redis.conf
path: redis.conf
Secret
Secret 对象类型用来保存敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 SSH 密。将这些信息放在 secret 中比放在 Pod 的 定义或者 容器镜像 中来说更加安全和灵活。
例如：
在 k8s 中需要从公司镜像网站中拉取镜像，一般需要密码验证才能拉取，Secret 的作用就是可以保存此类密码，配置一次后续就无需再手动登录进行拉取
创建 secret
###命令格式
kubectl create secret docker-registry regcred \ # regcred 值 secret 创建后的名称
--docker-server=<你的镜像仓库服务器> \
--docker-username=<你的用户名> \
--docker-password=<你的密码> \
--docker-email=<你的邮箱地址>
#例如
kubectl create secret docker-registry lhk-docker-secret \
--docker-username=lhk \
--docker-password=123456 \
--docker-emai1=212792772@qq.com使用 secret
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: private-nginx
spec :
containers :
- name: private-nginx
image: lhk/privateNginx:v1.0
imagePullSecrets:
- name: lhk-docker-secret