kubernets学习笔记一

了解kubernets

Docker作为单一的容器技术工具并不能很好地定义容器的“组织方式”和“管理规范”，难以独立地支撑起生产级大规模容器化部署的要求。。因此容器技术的发展就迅速走向了以Kubernetes为代表的“容器编排”的技术路线，而这也是为什么Docker容器没有直接在生产环境中大规模部署的关键原因。

Kubernetes（简称k8s）诞生于谷歌，是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，k8s的目标是让部署容器化的应用简单并且高效，其提供了应用部署、规划、更新、维护的机制。

Kubernetes 脱胎于 Google 的 Borg 系统，是一个功能强大的容器编排系统。支持应用程序的容器的部署和组织称为容器编排。Kubernetes 及其整个生态系统（工具、模块、插件等）均使用 Go 语言编写，从而构成一套面向 API、可高速运行的程序集合，这些程序文档精良、易于参与贡献或在其上构建应用程序。2个主流的Docker编排框架：AWS的ECS（Elastic Container Service）和Google的Kubernetes。

k8s主要有以下特点：

• 可移植

支持公有云，私有云，混合云，多重云（multi-cloud） 。可以将容器化的工作负载从本地开发计算机无缝移动到生产环境。在本地基础结构以及公共云和混合云中，在不同环境中协调容器，保持一致性。

• 可扩展性

支持模块化，插件化，可挂载，可组合。并且k8s的扩展和插件在社区开发者和各大公司的支持下高速增长，用户可以充分利用这些社区产品/服务以添加各种功能。

• 自动化和可伸缩性

支持自动部署，自动重启，自动复制，自动伸缩/扩展，并且可以定义复杂的容器化应用程序并将其部署在服务器群集甚至多个群集上——因为k8s会根据所需状态优化资源。通过内置的自动缩放器，k8s可轻松地水平缩放应用程序，同时自动监视和维护容器的正常运行。

kubernets的组成

1.Pod
Pod 是 Kubernetes 中最小的可互动单元。一个 Pod 可以由多个容器组成，这些容器共同部署在单个节点上形成一个单元。一个 Pod 具有一个 IP，该 IP 在其容器之间共享。在微服务世界中，一个 Pod 可以是执行后台工作或服务请求的微服务的单个实例。

2. Node（节点）
Node 是机器。它们是 Kubernetes 用于部署 Pod 的“裸机”（或虚拟机）。Node 为 Kubernetes 提供可用的集群资源用于以保持数据、运行作业、维护工作负载、创建网络路由等。

3. Label（标签）与 Annotation（注解）
Label 是 Kubernetes 及其最终用户用于过滤系统中相似资源的方式，也是资源与资源相互“访问”或关联的粘合剂。比如说，为 Deployment 打开端口的 Service。不论是监控、日志、调试或是测试，任何 Kubernetes 资源都应打上标签以供后续查验。例如，给系统中所有 Worker Pod 打上标签：app=worker，之后即可在 kubectl 或 Kubernetes API 中使用 --selector 字段对其进行选择。Annotation 与 Label 非常相似，但通常用于以自由的字符串形式保存不同对象的元数据，例如“更改原因: 安全补丁升级”。

4. Service Discovery（服务发现）
作为编排系统，Kubernetes 控制着不同工作负载的众多资源，负责管理 Pod、作业及所有需要通信的物理资源的网络。为此，Kubernetes 使用了 ETCD。
ETCD 是 Kubernetes 的“内部”数据库，Master 通过它来获取所有资源的位置。Kubernetes 还为服务提供了实际的“服务发现”——所有 Pod 使用了一个自定义的 DNS 服务器，通过解析其他服务的名称以获取其 IP 地址和端口。它在 Kubernetes 集群中“开箱即用”，无须进行设置。

5. ReplicaSet（副本集）
虽然 Pod 是一个物理性的运行任务，但通常使用单个实例是不够的。为了冗余并处理负载，出于某种原因（比如“伸缩”）需要对 Pod 进行复制。为了实现负责扩展和复制的层，Kubernetes 使用了 ReplicaSet。这个层以副本的数量表示系统的期望状态，并在任意给定时刻保持该系统的当前状态。
这也是配置自动伸缩的所在，在系统高负载时创建额外的副本，并在不再需要这些资源来支撑所运行的工作负载时进行缩容。

6. DaemonSet（守护进程集）
有时候，应用程序每个节点需要的实例不超过一个。比如 FileBeat 这类日志收集器就是个很好的例子。为了从各个节点收集日志，其代理需要运行在所有节点上，但每个节点只需要一个实例。Kubernetes 的 DaemonSet 即可用于创建这样的工作负载。

7. StatefulSet（有状态集）
尽管多数微服务涉及的都是不可变的无状态应用程序，但也有例外。有状态的工作负载有赖于磁盘卷的可靠支持。虽然应用程序容器本身可以是不可变的，可以使用更新的版本或更健康的实例来替代，但是所有副本还是需要数据的持久化。StatefulSet 即是用于这类需要在整个生命周期内使用同一节点的应用程序的部署。
它还保留了它的“名称”：容器内的 hostname 以及整个集群中服务发现的名称。3 个 ZooKeeper 构成的 StatefulSet 可以被命名 zk-1、zk-2 及 zk-3，也可以扩展到更多的成员 zk-4、zk-5 等等…… StatefulSets 还负责管理 PersistentVolumeClaim（Pod 上连接的磁盘）。

8. Job（任务）
Kubernetes 核心团队考虑了大部分使用编排系统的应用程序。虽然多数应用程序要求持续运行以同时处理服务器请求（比如 Web 服务器），但有时还是需要生成一批作业并在其完成后进行清理。比如，一个迷你的无服务器环境。
为了在 Kubernetes 中实现这一点，可以使用 Job 资源。正如其名，Job 的工作是生成容器来完成特定的工作，并在成功完成时销毁。举个例子，一组 Worker 从待处理和存储的数据队列中读取作业。一旦队列空了，就不再需要这些 Worker 了，直到下个批次准备好。

9. ConfigMap（配置映射）及 Secret（机密配置）
现代应用程序的一个关键概念是无环境，并可通过注入的环境变量进行配置。应用程序应与其位置完全无关。为了在 Kubernetes 中实现这个重要的概念，就有了 ConfigMap。实际上这是一个环境变量键值列表，它们会被传递给正在运行的工作负载以确定不同的运行时行为。在同样的范畴下，Secret 与正常的配置条目类似，只是会进行加密以防类似密钥、密码、证书等敏感信息的泄漏。

10. Deployment（部署）
一切看起来都很美好，Pod 可以正常运行，如果上层有 ReplicaSet，还可以根据负载进行伸缩。不过，大家蜂拥而来，为的是能用新版本快速替换应用程序。我们想小规模地进行构建、测试和发布，以缩短反馈周期。使用 Deployments 即可持续地部署新软件，这是一组描述特定运行工作负载新需求的元数据。

Kubeadm部署Kubernetes

kubeadm是官方社区推出的一个用于快速部署 kubernetes 集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一个kubernetes集群的部署；

1、创建一个Master节点：

kubeadm init

2、将Node节点加入到Master集群中：

$ kubeadm join <Master节点的IP和端口>

Kubernetes部署环境要求

（1）一台或多台机器，操作系统CentOS 7.x-86_x64

（2）硬件配置：内存2GB或2G+，CPU 2核或CPU 2核+；

（3）集群内各个机器之间能相互通信；

（4）集群内各个机器可以访问外网，需要拉取镜像；

（5）禁止swap分区；

Kubernetes部署环境准备

# 关闭防火墙

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

# 关闭selinux

sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  #永久

setenforce 0  #临时

# 关闭swap（k8s禁止虚拟内存以提高性能）

sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab #永久

swapoff -a #临时

# 在master添加hosts

cat >> /etc/hosts << EOF

192.168.1.30 k8smaster
192.168.1.31 k8snode1
192.168.1.32 k8snode2

EOF

# 设置网桥参数

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1

net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1

EOF

sysctl --system  #生效

# 时间同步

yum install ntpdate -y

ntpdate time.windows.com

Kubernetes安装具体步骤

所有服务器节点安装 Docker/kubeadm/kubelet/kubectl

Kubernetes 默认容器运行环境是Docker，因此首先需要安装Docker；

（1）安装 Docker

更新docker的yum源

yum install wget -y

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

安装指定版本的docker：

yum install docker-ce-19.03.13 -y

yum install docker-ce -y  更新docker repo源yum 安装最新版本

配置加速器加速下载 （https://cr.console.aliyun.com/）

/etc/docker/daemon.json

{

"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"]

}

https://gg3gwnry.mirror.aliyuncs.com

然后执行：

systemctl enable docker.service

systemctl start docker.service

不然会提示警告；

那么接下来需要搭建：kubeadm、kubelet、kubectl

添加k8s的阿里云YUM源

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF

[kubernetes]

name=Kubernetes

baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64

enabled=1

gpgcheck=0

repo_gpgcheck=0

gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg

EOF

到时候下载k8s的相关组件才能找到下载源；

（2）安装 kubeadm，kubelet 和 kubectl

yum install kubelet-1.19.4 kubeadm-1.19.4 kubectl-1.19.4 -y

yum install -y kubelet kubeadm kubectl

然后执行：

systemctl enable kubelet.service

systemctl start kubelet.service

不然会提示警告；

查看有没有安装：

yum list installed | grep kubelet

yum list installed | grep kubeadm

yum list installed | grep kubectl

查看安装的版本： kubelet --version

Kubelet：运行在cluster所有节点上，负责启动POD和容器；

Kubeadm：用于初始化cluster的一个工具；

Kubectl：kubectl是kubenetes命令行工具，通过kubectl可以部署和管理应用，查看各种资源，创建，删除和更新组件；

此时应该重启一下centos；

（3）部署Kubernetes Master主节点

kubeadm init --apiserver-advertise-address=192.168.172.134 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.19.4 --service-cidr=10.96.0.0/12 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

kubeadm init --apiserver-advertise-address=192.168.1.30 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.20.4 --service-cidr=10.96.0.0/12 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

此命令在master机器上执行；

执行报错：

解决：重启一下centos，然后再执行上面的 kubeadm init 命令；

说明：

service-cidr 的选取不能和PodCIDR及本机网络有重叠或者冲突，一般可以选择一个本机网络和PodCIDR都没有用到的私网地址段，比如PODCIDR使用10.244.0.0/16, 那么service cidr可以选择10.96.0.0/12，网络无重叠冲突即可；

接下来在master机器上执行：

mkdir -p $HOME/.kube

sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

kubectl get nodes

接下来把node节点加入Kubernetes master中，在Node机器上执行；

向集群添加新节点，执行的命令就是kubeadm init最后输出的kubeadm join命令：

kubeadm join 192.168.172.132:6443 --token wa5bif.zfuvbesevdfvf4of \

--discovery-token-ca-cert-hash sha256:87cf5828d54dd80da13c4b57c57360370ea0267a7cc3991989ca3006cf3e44d8

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.1.30:6443 --token jlkqem.qdj70owmdlpj0k2l \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:341eb09042633a6818d9c594fc6e8d0337be4385fad7dd44689c1879f19e24dd 

部署网络插件

下载kube-flannel.yml文件

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

应用kube-flannel.yml文件得到运行时容器

kubectl apply -f kube-flannel.yml （在master机器上执行）

然后查看节点状态： kubectl get nodes （在master机器上执行）

说明还没有就绪，需要等一会儿，然后节点就就绪了；

至此我们的k8s环境就搭建好了；

网络配置文件kube-flannel.yml

下载kube-flannel.yml文件 wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

或者从博客园下载 kube-flannel.yml  下载压缩包 kube-flannel.zip

访问地址：https://files.cnblogs.com/files/wxp100/kube-flannel.zip

查看运行时容器pod （一个pod里面运行了多个docker容器）

kubectl get pods -n kube-system