Kubernetes权威指南 第一章：Kubernetes入门

Kubernetes是什么

• 官网

https://kubernetes.io/

中文版：https://kubernetes.io/zh/

• Kubernetes是谷歌十几年大规模容器管理经验的成果
• 是Borg的一个开源版本
• 基于容器技术的分布式架构方案

Service简介

• Kubernetes以Service为核心，Service有如下特征
  • 唯一名称
  • 拥有一个虚拟ip和端口
  • 提供某种远程服务能力
  • 被映射到提供这种服务能力的一组容器应用上

Pod简介

• Pod运行在Node主机中
• Pod是Kubernetes管理的最小运行单元
• 通常一个Node运行上百个Pod
• 每个Pod有一个特殊的Pause容器，负责网络栈和Volume挂载卷
• 只有提供服务的那组Pod才会被映射为一个服务

为什么要使用Kubernetes

一旦搭建好Kubernetes环境后，后续对于应用的部署与运维，使用Kubernetes就非常方便了

Hello World

Kubernetes的安装先不讲了

• 现在要做的事情是
  • 使用Kubernetes部署MySQL与JavaWeb程序
  • JavaWeb可以访问Kubernetes
• 基本步骤
  • MySQL副本集
  • MySQL Service
  • JavaWeb副本集
  • JavaWeb Service

下面的几个yaml文件在

https://github.com/nbcoolkid/learning/tree/master/k8s

MySQL RC

• mysql-rc.yaml

apiVersion: v1
# 表名这是一个副本集
kind: ReplicationController
metadata:
# RC的名称，全局唯一
  name: mysql
spec:
# 期待的Pod数量
  replicas: 1
  selector:
    app: mysql
# 根据此模板创建Pod副本
  template:
    metadata:
      labels:
# Pod副本拥有的标签，对应RC的Selector
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sherry/mysql:5.7
        ports:
# 容器应用监听的端口号
        - containerPort: 3306
# 注入容器内的环境变量
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "123456"

注意这里的yaml文件，不可以有制表符，我们一律使用空格键代替

编写完文件后，使用apply命令做个文件格式检查

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl apply -f mysql-rc.yaml
replicationcontroller/mysql created

• 创建RC

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f mysql-rc.yaml
replicationcontroller/mysql created

• 查看创建结果

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get rc
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
mysql   1         1         1       4m17s

• 查看创建的Pod情况

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-wg9sp   1/1     Running   0          5m16s

• dashboard

其实通过dashboard，也能看到启动情况

MySQL Service

• mysql-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service           # 表名这是一个Kubernetes Service
metadata:
  name: mysql           # Service全局名称
spec:
  ports:
    - port: 3306        # Service对外提供的端口
  selector:
    app: mysql          # Service对应的Pod拥有此标签，所有拥有此标签的pod都归我管

• 创建Service

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f mysql-svc.yaml
service/mysql created

• 查看创建结果

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    175m
mysql        ClusterIP   10.105.55.185   <none>        3306/TCP   84s

可以发现，MySQL服务被分配了一个值为10.105.55.185的CLUSTER-IP，端口为3306

此时，Kubernetes集群中其他创建的Pod就可以通过这个ip+端口进行连接和访问了

这里的ip，是Service创建后由Kubernetes系统自动分配的，

其他Pod无法余弦知道，所以需要有一个服务发现机制来找到这个服务。

现在，我们根据Service的唯一名称获取到ip和端口

JavaWeb RC

• myweb-rc.yaml

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 2
  selector:
    app: myweb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      containers:
        - name: myweb
          image: kubeguide/tomcat-app:v1
          ports:
          - containerPort: 8080

在Tomcat容器内部，应用将使用环境变量MYSQL_SERVICE_HOST的值连接MySQL，更安全的做法是使用服务的名称mysql进行访问

• 创建RC

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f myweb-rc.yaml
replicationcontroller/myweb created

• 验证

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-ck4j5   1/1     Running   0          164m
myweb-8dhr9   1/1     Running   0          3m11s
myweb-nm75w   1/1     Running   0          3m11s

JavaWeb Service

• myweb-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080
      nodePort: 30001
  selector:
    app: myweb

type: NodePort和nodePort: 30001，表明此Service开启了NodePort方式的外网访问模式

• 启动

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f myweb-svc.yaml
service/myweb created

• 验证

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get service
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP          5h47m
mysql        ClusterIP   10.105.55.185   <none>        3306/TCP         174m
myweb        NodePort    10.101.31.133   <none>        8080:30001/TCP   41s

验证

经过上述步骤，我们通过dashbaord查看到底启动了哪些服务

• Service

• RC

• Pod

我们可以使用 http://虚拟机ip:30001/demo/ 的方式来进行验证访问

那么怎么获取这个虚拟机的ip呢？

我这里使用的是minikube安装的Kubernetes环境，安装后，在虚拟机中的Linux，账号是root，密码为空

然后使用ipconfig|more命令就能看到ip

ok，至此，我们的hello world完毕

基本概念与术语

Kubernetes中的大部分概念，包括Node、Pod、Replication Controller、Service，都可以被看做一种资源对象

几乎所有的资源对象都可以通过kubectl进行增删改查操作，并持久化到etcd中

apiVersion:v1

声明当前这个资源对象归属于v1这个核心API

大部分的资源对象都归属于v1这个核心API

Master

Kubernetes集群的控制节点，一般在生产环境至少部署3台作为高可用

所有的Kubernetes指令都是发给Master，由Master去管理集群中的节点

• Master上运行着以下核心进程
  • Kubernetes API Server：kube-apiserver，集群控制入口
  • Kubernetes Controller Manager：kube-controller-manager，资源对象管理
  • Kubernetes Scheduler：kube-scheduler，资源调度
• Master上通常还部署etcd服务，因为Kubernetes里的所有资源对象数据都保存在etcd中

Node

• 工作节点，运行应用程序
• Node上运行着以下核心进程
  • kubelet：负责Pod对应容器的创建、启停，与Master的协作，实现集群管理
  • kube-proxy：实现Kubernetes Service的通信，负载均衡的重要组件
  • docker
• Node可以在Kubernetes运行期间动态加入集群
  • 前提是Node节点已经安装好了上述核心进程
  • 默认情况下，kubelet会向Master注册自己
• 如果某个Node失联，Master会触发“工作负载大转移”的自动流程

Pod

• Pod运行在Node上

• Pod有一个Pause根容器

• Pod内容器可以和Kubernetes集群中任意的Pod内的容器进行直接通信

• PodIP+容器端口=Endpoint，代表此Pod内的某个服务的对外通信地址

  • 一般一个应用会暴露两个Endpoint，一个服务端口，一个管理端口

• 可以配置Pod对资源期望的最低要求和最高要求（CPU、内存）

        resources:
# 设置一个较小的值，符合容器平时工作负载下的资源需求
        	requests:
# 内存占用，默认单位为字节，一般我们使用Mi，表示兆
        		memory: "64Mi"
# 以1/1000为最小单位，100m表示0.1个CPU
# 不管是在一个1Core的机器还是8Core的机器上，100m代表的含义都是一样的
        		cpu: "250m"
# 设置一个较大的值，符合容器峰值负载下的资源需求
# 当容器试图使用超过这个量的资源时，可能被Kubernetes杀掉并重启
        	limits:
        		memory: "128Mi"
        		cpu: "500m"

Label

• Label是键值对，key和value均由用户自定义
• 一个Label可以被附加到多个资源上，一个资源可以定义任意数量的Label
• Label通常在资源定义时确定，也可以在对象创建后动态添加与删除
• Label定义后，通过 Label Selector（标签选择器）进行查询和筛选
  • Selector有基于等式与基于集合两种
  • name=redis-slave，匹配所有具备
  • name!=redis-slave，匹配所有不具备
  • name in (redis-master,redis-slave)
  • name not in (pho-frontend)
  • 多个表达式之间用,分割
  • 多个表达式之间是AND关系

​

• matchLabels与matchExpressions

Replication Controller/Replica Set

• RC定义内容包括

  • 期待Pod的数量
  • 删选Pod的Label Selector
  • Pod数量不满足时用于创建新Pod的template

• 一个完整的RC定义案例

确保拥有tier=frontend标签的Pod在Kubernetes集群中始终只有一个副本

• 删除RC，并不会删除通过该RC创建好的Pod
  • 如果要删除RC对于的Pod，可以设置replicas值为0，然后更新RC
  • kubectl提供stop、delete命令，来一次性删除RC及其对应的Pod
• 在应用升级的时候
  • 其实就是一个新的容器镜像替代旧版本的过程
  • 通过改变RC中Pod模板的镜像版本，实现滚动升级

Deployment

为了更好的解决Pod的编排问题，Deployment内部使用Replica Set

我们把Deployment当做一次RC的升级即可

Horizontal Pod Autoscaler

HPA用于实现Pod的横向自动扩容

StatefulSet

Service

Kubernetes内部的服务，最终是通过Service暴露出去的

Service整个生命周期内，拥有唯一不变的ip

Job

Volume

• Volume是Pod中能够被多个容器访问的共享目录
• Kubernetes中的Volume概念、用途、目的，与Docker中的Volume类似，但又有不同
  • Kubernetes中的Volume定义在Pod中
  • Kubernetes中的Volume与Pod的生命周期相同，与容器不同
  • Kubernetes支持多种文件系统的Volume，如：GlusterFS、Ceph等

Persistent Volume

Namespace

命名空间，一般用于实现多租户的资源个例

Annotation

ConfigMap

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