K8s 学习笔记（一）基础
1. Kubernetes 介绍
1.1 应用部署方式的演变
直接部署在物理机 -> 虚拟化部署 -> 容器化部署
容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：
- 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
- 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量
这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：
- Swarm：Docker自己的容器编排工具
- Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用
- Kubernetes：Google开源的的容器编排工具
1.2 Kubernetes 简介
kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：
- 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
- 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
- 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
- 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
- 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
- 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷
1.3 Kubernetes 组件
- Master，集群的控制平面，负责集群管理：
- ApiServer：资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制
- Scheduler：集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上
- ControllerManager：维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
- Etcd：存储集群中各种资源对象的信息
- Node，集群的数据平面，负责为容器提供运行环境：
- Kubelet：维护容器的生命周期，即创建、更新、销毁容器
- KubeProxy：集群内部的服务发现和负载均衡
- Docker、Containerd：各种容器操作
举例，部署一个 nginx 服务：
- 首先要明确，一旦kubernetes环境启动之后，master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中
- 一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件
- apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上在此时，它会从etcd中读取各个node节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知apiServer
- apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务
- kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的pod。pod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中至此
- 一个nginx服务就运行了，如果需要访问nginx，就需要通过kube-proxy来对pod产生访问的代理这样，外界用户就可以访问集群中的nginx服务了
1.4 Kubernetes 概念
- Master：集群控制节点，每个集群至少一个
- Node：集群工作节点
- Pod：K8s 最小控制单元，容器运行在 pod 中，一个 pod 可以运行多个容器
- Controller： 控制器，实现对 pod 的管理，比如启动 pod、停止 pod、伸缩 pod
- Service：pod 对外服务的统一入口，下面维护着同一类的多个 pod
- Label：标签，对 pod 分类
- NameSpace：命名空间，隔离 pod 的运行环境
2. 集群环境搭建
2.1 环境规划
2.1.1 集群类型
kubernetes集群大体上分为两类：一主多从和多主多从。
- 一主多从：一台Master节点和多台Node节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适合用于测试环境
- 多主多从：多台Master节点和多台Node节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境
2.1.2 安装方式
kubernetes有多种部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包
- minikube：一个用于快速搭建单节点kubernetes的工具
- kubeadm：一个用于快速搭建kubernetes集群的工具
- 二进制包 ：从官网下载每个组件的二进制包，依次去安装，此方式对于理解kubernetes组件更加有效
2.1.3 主机规划
- 本教程搭建
1 主 2从集群 - kube* version：
1.23.10(1.24.x 移除了 dockershim， 跑不起来，通过 cri-dockerd 也不行，就用老版本了) - docker version：
20.10.17
2.2 安装步骤
- 初始化环境
- 主机名解析(/etc/hosts)
- 时间同步(chronyd)
- 禁用 iptables, firewall, selinux, swap
- 网桥过滤和地址转发
- 安装 docker, kubeadm, kubectl, kubelet
- 安装、配置 ipvs
- init master, 添加 node
- 安装网络插件 flannel
3. 资源管理
3.1 资源管理介绍
在kubernetes中，所有的内容都抽象为资源，用户需要通过操作资源来管理kubernetes。
- kubernetes的本质上就是一个集群系统，用户可以在集群中部署各种服务，所谓的部署服务，其实就是在kubernetes集群中运行一个个的容器，并将指定的程序跑在容器中。
- kubernetes的最小管理单元是pod而不是容器，所以只能将容器放在
Pod中，而kubernetes一般也不会直接管理Pod，而是通过Pod控制器来管理Pod的。 - Pod可以提供服务之后，就要考虑如何访问Pod中服务，kubernetes提供了
Service资源实现这个功能。 - 如果Pod中程序的数据需要持久化，kubernetes还提供了各种
存储系统。
学习kubernetes的核心，就是学习如何对集群上的
Pod、Pod控制器、Service、存储等各种资源进行操作
3.2 YAML 语言
3.3 资源管理方式
命令式对象管理：直接使用命令去操作kubernetes资源
kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作kubernetes资源
kubectl create/patch -f nginx-pod.yaml声明式对象配置：通过apply命令和配置文件去操作kubernetes资源
kubectl apply -f nginx-pod.yaml
| 类型 | 操作对象 | 适用环境 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|---|
| 命令式对象管理 | 对象 | 测试 | 简单 | 只能操作活动对象，无法审计、跟踪 |
| 命令式对象配置 | 文件 | 开发 | 可以审计、跟踪 | 项目大时，配置文件多，操作麻烦 |
| 声明式对象配置 | 目录 | 开发 | 支持目录操作 | 意外情况下难以调试 |
kubectl可以在node节点上运行吗?
kubectl的运行是需要进行配置的，它的配置文件是$HOME/.kube，如果想要在node节点运行此命令，需要将master上的.kube文件复制到node节点上
三种方式应该怎么用?
- 创建/更新资源：使用声明式对象配置 kubectl apply -f XXX.yaml
- 删除资源：使用命令式对象配置 kubectl delete -f XXX.yaml
- 查询资源：使用命令式对象管理 kubectl get(describe) 资源名称
3.3.1 命令式对象管理
| |
- comand：指定要对资源执行的操作，例如create、get、delete
- type：指定资源类型，比如deployment、pod、service
- name：指定资源的名称，名称大小写敏感
- flags：指定额外的可选参数
command：
| 命令分类 | 命令 | 翻译 | 命令作用 |
|---|---|---|---|
| 基本命令 | create | 创建 | 创建一个资源 |
| edit | 编辑 | 编辑一个资源 | |
| get | 获取 | 获取一个资源 | |
| patch | 更新 | 更新一个资源 | |
| delete | 删除 | 删除一个资源 | |
| explain | 解释 | 展示资源文档 | |
| 运行和调试 | run | 运行 | 在集群中运行一个指定的镜像 |
| expose | 暴露 | 暴露资源为Service | |
| describe | 描述 | 显示资源内部信息 | |
| logs | 日志 | 输出容器在 pod 中的日志 | |
| attach | 缠绕 | 进入运行中的容器 | |
| exec | 执行 | 执行容器中的一个命令 | |
| cp | 复制 | 在Pod内外复制文件 | |
| rollout | 首次展示 | 管理资源的发布 | |
| scale | 规模 | 扩(缩)容Pod的数量 | |
| autoscale | 自动调整 | 自动调整Pod的数量 | |
| 高级命令 | apply | rc | 通过文件对资源进行配置 |
| label | 标签 | 更新资源上的标签 | |
| 其他命令 | cluster-info | 集群信息 | 显示集群信息 |
| version | 版本 | 显示当前Server和Client的版本 |
type
| 资源分类 | 资源名称 | 缩写 | 资源作用 |
|---|---|---|---|
| 集群级别资源 | nodes | no | 集群组成部分 |
| namespaces | ns | 隔离Pod | |
| pod资源 | pods | po | 装载容器 |
| pod资源控制器 | replicationcontrollers | rc | 控制pod资源 |
| replicasets | rs | 控制pod资源 | |
| deployments | deploy | 控制pod资源 | |
| daemonsets | ds | 控制pod资源 | |
| jobs | 控制pod资源 | ||
| cronjobs | cj | 控制pod资源 | |
| horizontalpodautoscalers | hpa | 控制pod资源 | |
| statefulsets | sts | 控制pod资源 | |
| 服务发现资源 | services | svc | 统一pod对外接口 |
| ingress | ing | 统一pod对外接口 | |
| 存储资源 | volumeattachments | 存储 | |
| persistentvolumes | pv | 存储 | |
| persistentvolumeclaims | pvc | 存储 | |
| 配置资源 | configmaps | cm | 配置 |
| secrets | 配置 |
3.3.2 命令式对象配置
使用命令配合配置文件一起来操作kubernetes资源。
命令式对象配置的方式操作资源，可以简单的认为：命令 + yaml配置文件（里面是命令需要的各种参数）
3.3.3 声明式对象配置
声明式对象配置跟命令式对象配置很相似，但是它只有一个命令apply。
其实声明式对象配置就是使用apply描述一个资源最终的状态（在yaml中定义状态）
使用apply操作资源：
- 如果资源不存在，就创建，相当于 kubectl create
- 如果资源已存在，就更新，相当于 kubectl patch