容器编排系统之K8s资源标签、标签选择器、资源注解

　　前文我们聊到了使用k8s资源配置清单定义资源的相关话题，回顾请参考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/14132890.html；今天我们来聊下资源标签，标签选择器以及资源注解相关话题；

　　1、标签和标签选择器

　　对于pod来讲，我们知道使用pod控制器创建的pod在pod故障以后，重建后的pod它的ip地址和名称是变化的，为了解决pod访问问题，我们特此创建了service，我们访问service的ip地址就可以正常访问到pod；那么问题来了，service是怎样去关联pod的呢？我们知道在k8s上如果pod使用pod控制创建的pod，在pod发生故障以后，对应pod会被对应的控制器重启或重建，一个pod重建以后，对应的ip地址和名称都是会发生变化的，所以靠ip地址和名称关联pod是不行的；那靠什么关联pod呢？在k8s上是使用的标签和标签选择器的机制实现资源和资源见相互关联的；

　　什么是标签？它的作用是干嘛用的？

　　所谓标签就是指一个键值数据，在k8s上任何资源都可以拥有标签；我们可以在创建资源时在配置清单中指定，也可以创建好资源以后再使用命令添加标签；有了标签以后，我们后续就可以根据标签来管理对应的资源；一个资源可以拥有多个标签，同时一个标签也可以附加给多个资源；我们可以理解为标签就是用来逻辑的对资源进行分组，拥有相同标签的资源为一组；标签的作用是方便用户管理资源；比如在k8s上运行了几百个pod，我们想要管理功能相同的pod，就可以把具有相似功能的pod附加同一个标签，然后要管理这些pod的时，直接指定拥有指定标签的pod即可；标签中的健名称通常由键前缀和键名组成，键前缀和键名用“/”分割，键前缀可以省略，键名最多只能使用63个字符，可使用字母，数字，连接号（-），下划线，点号等字符，并且只能以数字或字母开头和结尾；键前缀必须为dns子域名格式且不能超过253个字符，省略前缀时，健将视为用户的私有数据；有前缀可以视为k8s第三方组件可以应用的资源；不过kubernetes.io这个前缀是预留给k8s核心组件使用，所以我们在定义键前缀时，不能使用“kubernetes.io”；

　　标签选择器

　　所谓标签选择器是指一组表达式，主要用来表达标签查询条件或选择标准；在k8s上支持两种类型的标签选择器，一种是基于等值关系的选择器，一种是基于集合关系的选择器；基于等值关系的选择器，通常可以用=、==或！=这些操作符来表示关系；前两个表示同一个意思相等，后面的！=表示不等；基于集合关系的选择器可以用in,notin和exists这三个操作符；in表示指定键名的值在给定的列表中就表示满足条件；notin和in相反；exists表示是否存在对应的键名，比如key表示所有存在此键名标签的资源；！key表示所有不存在此键名标签的资源；此外在使用标签选择器时遵循以下逻辑，第一如果同时指定多个选择器时，选择器之间是逻辑与的关系，表示指定的选择器都要同时满足；第二使用空值的标签选择器意味着每个资源都被选中；第三空的标签选择器将无法选出任何资源；空值和空的选择器是两会事，一个是有键名但其值为空，另一个是连键名都没有；

　　示例：在资源清单中定义标签

[root@master01 ~]# cat pod-demo5.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod-demo5
  namespace: testing
  labels:
    app: nginx
    env: testing
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.14-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: nginx
    ports:
      - containerPort: 80
        hostPort: 8080
        name: web
        protocol: TCP
[root@master01 ~]#

　　提示：在资源清单中使用labels字段来定义标签，该字段的值是一个字符型字典；键名和值是用户自定义的；

　　应用资源配置清单

[root@master01 ~]# kubectl apply -f pod-demo5.yaml
pod/nginx-pod-demo5 created
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          12s
[root@master01 ~]#

　　查看pod是类出显示标签

[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   <none>
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          78s     app=nginx,env=testing
[root@master01 ~]#

　　提示：查看pod时可以使用--show-labels选项来显示对应pod的标签；标签较多时，也可以使用-L来指定显示那些标签；

　　显示指定标签

[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -L app
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     APP
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          3m2s    nginx
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -L app,env
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     APP     ENV
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          3m10s   nginx   testing
[root@master01 ~]#

　　使用命令管理标签

　　修改标签

[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   <none>
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          8m42s   app=nginx,env=testing
[root@master01 ~]# kubectl label -n testing  pod/nginx-pod-demo5 app=ngx
error: 'app' already has a value (nginx), and --overwrite is false
[root@master01 ~]# kubectl label -n testing  pod/nginx-pod-demo5 app=ngx  --overwrite
pod/nginx-pod-demo5 labeled
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   <none>
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          9m1s    app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]#

　　提示：使用kubectl label命令修改标签时必须添加--overwrite选项来指定强制覆盖原有标签的值；

　　使用添加新标签

[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   <none>
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          11m     app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]# kubectl label -n testing pod/nginx-pod-demo app=ngx env=testing
pod/nginx-pod-demo labeled
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   app=ngx,env=testing
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          12m     app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]#

　　删除标签

[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   app=ngx,env=testing
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          12m     app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]# kubectl label -n testing pod/nginx-pod-demo app-
pod/nginx-pod-demo labeled
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   env=testing
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          14m     app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]#

　　提示：删除标签只需要在要删除的标签键名后面加上“-”号即可；

　　示例：使用标签选择器过滤出标签为app=ngx-dep的资源

[root@master01 ~]# kubectl get pod --show-labels
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS
myapp-dep-5bc4d8cc74-cvkbc   1/1     Running   1          7d2h   app=myapp-dep,pod-template-hash=5bc4d8cc74
myapp-dep-5bc4d8cc74-gmt7w   1/1     Running   2          7d2h   app=myapp-dep,pod-template-hash=5bc4d8cc74
myapp-dep-5bc4d8cc74-gqhh5   1/1     Running   1          7d2h   app=myapp-dep,pod-template-hash=5bc4d8cc74
ngx-dep-5c8d96d457-w6nss     1/1     Running   1          7d3h   app=ngx-dep,pod-template-hash=5c8d96d457
[root@master01 ~]# kubectl get pod -l "app=ngx-dep" -L app
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE    APP
ngx-dep-5c8d96d457-w6nss   1/1     Running   1          7d3h   ngx-dep
[root@master01 ~]#

　　提示：使用标签选择器来过滤资源，需要用-l选项来指定标签选择器；

　　查看app!=ngx-dep的pod

[root@master01 ~]# kubectl get pod --show-labels
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS
myapp-dep-5bc4d8cc74-cvkbc   1/1     Running   1          7d2h   app=myapp-dep,pod-template-hash=5bc4d8cc74
myapp-dep-5bc4d8cc74-gmt7w   1/1     Running   2          7d2h   app=myapp-dep,pod-template-hash=5bc4d8cc74
myapp-dep-5bc4d8cc74-gqhh5   1/1     Running   1          7d2h   app=myapp-dep,pod-template-hash=5bc4d8cc74
ngx-dep-5c8d96d457-w6nss     1/1     Running   1          7d3h   app=ngx-dep,pod-template-hash=5c8d96d457
[root@master01 ~]# kubectl get pod -l "app!=ngx-dep" -L app
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE    APP
myapp-dep-5bc4d8cc74-cvkbc   1/1     Running   1          7d2h   myapp-dep
myapp-dep-5bc4d8cc74-gmt7w   1/1     Running   2          7d2h   myapp-dep
myapp-dep-5bc4d8cc74-gqhh5   1/1     Running   1          7d2h   myapp-dep
[root@master01 ~]#

　　指定多个标签选择器过滤资源

[root@master01 ~]# kubectl get pod  -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          6d23h   env=testing
nginx-pod-demo3   1/1     Running   0          3m24s   app=nginx,env=test,rel=stable
nginx-pod-demo4   1/1     Running   0          3m48s   app=nginx,env=testing,rel=stable
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          31m     app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -l "app=nginx,env=testing"
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo4   1/1     Running   0          4m21s
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -l "app=nginx,env!=testing"
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo3   1/1     Running   0          4m30s
[root@master01 ~]#

　　使用基于集合关系的标签选择器

[root@master01 ~]# kubectl get pod  -n testing --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          7d      env=testing
nginx-pod-demo3   1/1     Running   0          5m33s   app=nginx,env=test,rel=stable
nginx-pod-demo4   1/1     Running   0          5m57s   app=nginx,env=testing,rel=stable
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          33m     app=ngx,env=testing
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -l "app in (ngx,nginx)"
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo3   1/1     Running   0          6m20s
nginx-pod-demo4   1/1     Running   0          6m44s
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          34m
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -l "app notin (ngx,nginx)"
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo   1/1     Running   1          7d
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -l "app"
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo3   1/1     Running   0          6m56s
nginx-pod-demo4   1/1     Running   0          7m20s
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          34m
[root@master01 ~]# kubectl get pod -n testing -l '!app'
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo   1/1     Running   1          7d
[root@master01 ~]#

　　提示：！在shell环境中有特殊的意义，所以在指定！key时需要用单引号强应用；

　　2、资源注解

　　在k8s上除了可以使用标签来给资源附加自定义元数据外，也可以使用注解给资源附加自定义元数据；标签和注解两者不同的是，标签可以用于标签选择器，而注解不能，它只是为方便用户在给对应资源添加自定义元数据提供一个接口，其次在标签中，标签的的键名和值都不能超过63个字符，而在资源注解中不受字符大小的限定，它可大可小，值可以为结构化数据或非结构化数据；对于在标签中禁止使用的字符，在资源注解中都不受限制；

　　查看注解

　　提示：查看注解可以使用describe子命令来查看，对应Annotations字段就是用来标注对应资源的注解信息；也可以使用kubectl get 使用-o选项输出为yaml格式的信息；找到对应的Annotations字段信息即可；

　　使用命令添加注解

[root@master01 ~]# kubectl annotate pod/ngx-dep-5c8d96d457-w6nss description="this is nginx pod "
pod/ngx-dep-5c8d96d457-w6nss annotated
[root@master01 ~]# kubectl describe pod ngx-dep-5c8d96d457-w6nss|grep "Annotations"
Annotations:  description: this is nginx pod
[root@master01 ~]#

　　使用资源配置清单添加注解

[root@master01 ~]# cat pod-demo5.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod-demo5
  namespace: testing
  labels:
    app: nginx
    env: testing
  annotations:
    descriptions: "this is test pod "
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.14-alpine
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: nginx
    ports:
      - containerPort: 80
        hostPort: 8080
        name: web
        protocol: TCP
[root@master01 ~]#

　　提示：使用资源配置清单定义注解信息需要用到annotations字段，该字段的值为一个字符型字典；

　　应用配置清单

[root@master01 ~]# kubectl apply -f pod-demo5.yaml
pod/nginx-pod-demo5 configured
[root@master01 ~]#

　　查看对应资源的注解

[root@master01 ~]# kubectl get pods -n testing
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-pod-demo    1/1     Running   1          7d
nginx-pod-demo3   1/1     Running   0          45m
nginx-pod-demo4   1/1     Running   0          45m
nginx-pod-demo5   1/1     Running   0          73m
[root@master01 ~]# kubectl describe -n testing pod/nginx-pod-demo5|grep "Annotations"
Annotations:  descriptions: this is test pod
[root@master01 ~]#

　　以上就是在k8s上使用标签，标签选择器以及资源注解相关话题的说明；