k8s学习

第一章 Kubernetes介绍

主要功能

• 自我修复：一旦某个容器崩溃，能够迅速启动新的容器
• 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：如果发现新发布的版本有问题，就可以回退到原来版本
• 存储编排：可以根据容器自动的需求自动创建存储卷

组件说明

一个k8s集群主要由控制节点（master）和工作节点（node）组成。

控制节点（master）:

• ETCD: 可信赖的分布式键值存储服务，能够为整个分部署集群存储一些关键的数据，储存k8s集群所有的重要信息（持久化），协助分布式集群的正常运行。

• ApiServer： 所有服务访问的统一入口，接收用户输入命令，提供认证，授权，API注册和发现等机制。

• **CrontrollerManager: ** 负责维护集群的状态，比如程序的部署安排，故障检测，自动扩展，滚动更新等。

• **sheduler: ** 负责集群的调度，选择合适的节点进行分配任务（计算如何调度）。

工作节点node:

• **Kubelet: ** 直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理。（工作在node节点，等待接活）

• **Kube-proxy: ** 负责写入规则至 Iptables, 负载均衡IPVS实现服务映射访问。

以nginx实例来讲解组件间调用关系：

1. 首先，一旦k8s环境启动后，master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中
2. 一个nginx服务的安排请求会首先被发送到master节点的apiServer组件
3. apiServer组件会调用scheduler组件来决定应该把服务安装到那个节点node上，在此时，scheduler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
4. 此时apiServer调用controller-manager去调度Node节点进行安装nginx服务
5. 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k8s的最小操作单元，容器必须跑在pod中。
6. nginx就运行了，如果想要访问nginx，需要kube-proxy来产生访问代理，这样外界就可以访问集群中的nginx了。

其他组件：

• **CoreDNS: ** 可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系解析

• DASHBOARD： 给K8S提供一个B/S访问体系

• **INGRESS CONTROLLER: ** 官方只能实现四层代理，Ingress 实现七层代理

• **FEDETATION: ** 提供一个可以跨集群中心多K8S统一管理功能

• **PROMETHEUS: ** 提供K8S集群的监控能力

• **ELK： ** 提供k8s集群日志统一分析介入平台

注意：

• 高可用集群副本最好是大于等于3的奇数个。

k8s的概念介绍

master： 集群控制节点，每个集群至少一个master节点负责集群的管控

**node： ** 工作负载节点，由master节点分配，然后node节点上的docker负责容器的运行

**Pod： ** k8s的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod可以有一个或多个容器

**Controller: ** 控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod，停止pod，伸缩pod的数量等。

Service： Pod对外服务的统一入口，维护多个pod。

Label： 标签，用于对pod进行分类，同一类的pod会有相同的标签

NameSpace： 命名空间，来隔离pod的运行环境。

第二章 集群环境搭建

环境规划

安装方式

• minikube： 一个用于快速搭建单节点k8s的工具
• kubeadm：一个用于快速搭建k8s集群的工具
• 二进制包：从官网下载每个组件的二进制包，依次安装

主机： centos7 * 3 ， 一主两从，kubeadm安装

环境初始化

# 配置hosts
vim /etc/hosts

# 添加以下
192.168.0.115 master
192.168.0.117 node2
192.168.0.118 node3

# 时间同步(三台机器)
# k8s要求集群中节点时间必须精确一致，这里使用chronyd来从网络同步时间
systemctl start chronyd
systemctl enable chronyd
date

# 禁用iptables和firewalld服务
systemctl stop iptables
systemctl disable iptables
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 禁用selinux
vim /etc/selinux/config

SELINUX=disabled

# 禁用swap交换分区
swapoff -a         # 临时禁用swap
vim /etc/fstab     # 永久关闭，打开自动挂载的配置文件，将swap配置项注释掉
"""
# /dev/mapper/cl-swap     swap                    swap    defaults        0 0
"""

free -m   		   # 验证

# 修改linux内核参数，添加网桥过滤和地址转发功能
vim /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
# 重新加载配置
sysctl -p
# 加载网桥过滤模块
modprobe br_netfilter
# 查看网桥过滤模块是否加载成功
lsmod | grep br_netfilter

# 配置ipvs功能
# 在k8s中service有两种代理模型，一种是基于iptables，一种基于ipvs,
# 两者比较，ipvs性能更好，但需要手动载入ipvs模块
# 1）安装ipset和ipvsadm
yum install ipset ipvsadmin -y
# 2）添加需要加载模块写入脚本文件
cat << EOF > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
"""
#!bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
"""
# 3）为脚本添加执行权限
chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 4) 执行并查看是否模块加载成功
/bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

# 重启服务器
reboot

安装docker和k8s

# 安装docker, yum安装即可
# 修改配置文件
{
    "exec-opts":["native.cgroupdriver=systemd"],
    "registry-mirrors": ["https://0gsacrb1.mirror.aliyuncs.com/"]
}

# 重启
systemctl restart docker

# 安装k8s
# 1. 换源
vim /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
"""
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
"""

# 2. 安装kubeadm, kubelet和kubectl
yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 -y

# 3. kubelet的cgroup
vim /etc/sysconfig/kubelet
"""
KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"
"""
# 4. 设置kubelet开机启动
systemctl enable kubelet

安装k8s的集群（组件）

# 准备集群镜像
# 在安装k8s集群之前，需要提前准备好集群需要的镜像，所需镜像通过下面命令查看
kubeadm config images list 

# 下载镜像（需要ke学上网）
# 这里是一种替代方案, 复制到shell执行
images=(
	kube-apiserver:v1.17.4
	kube-controller-manager:v1.17.4
	kube-scheduler:v1.17.4
    kube-proxy:v1.17.4
    pause:3.1
    etcd:3.4.3-0
    coredns:1.6.5
)
for imageName in ${images[@]} ; do
	docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
	docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName k8s.gcr.io/$imageName
	docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
done


# 安装k8s镜像
# 在master节点执行
kubeadm init --kubernetes-version=v1.17.4 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --service-cidr=10.96.0.0/12 --apiserver-advertise-address=192.168.0.115

# 创建必要的文件
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 查看节点, 只有master节点
kubectl get nodes
# 在node节点执行
kubeadm join 192.168.0.115:6443 --token q4z6tz.91bti4zjtm1ssff5     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:b85860a0a81c935f2c510a518a93919418bc9fc8c96105d146e65dfcd53b75fa

# 在master节点，查看节点，但状态是noready，需要安装网络插件
kubectl get nodes

# 退出集群（master节点）
kubectl  delete nodes node2
# node节点
kubeadm reset

# 重新生成加入集群token
kubeadm token create --print-join-command

安装网络插件

k8s的网络插件，支持多种，比如flannel，calico，canal等等，这里选择flannel

# 下面操作只需要在master节点，插件使用daemonSet控制器，会在每个节点都运行

# 获取fannel的配置文件
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 修改配置文件中quay.io仓库为 quay.mirror.qiniu.com,

# 使用配置文件启动fannel
kubectl apply -f kube-flannel.yml

# 稍等，查看节点的状态
kubectl get nodes
"""
NAME     STATUS     ROLES    AGE    VERSION
master   Ready      master   3h9m   v1.17.4
node2    Ready   <none>   166m   v1.17.4
node3    Ready      <none>   3h5m   v1.17.4
"""
# 此时集群搭建完成

实战：服务部署nginx

# 一下操作在master操作
# 部署nginx
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14

# 暴露端口
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

# 查看服务
kubectl get pods,svc  # 参看pods和service
"""
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-6c748d4965-lg5tj   1/1     Running   0          95s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        9m48s
service/nginx        NodePort    10.98.52.168   <none>        80:32699/TCP   75s
"""
# 最后访问部署的nginx服务
curl 192.168.0.115:32599

第三章 资源管理

资源管理介绍

在k8s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k8s。

k8s的本质就是一个集群系统，用户可以在集群中部署各种服务，所有的部署服务，就在在k8s中运行一个个的容器，并将制定的程序跑在容器中。

k8s的最小的管理单元是pod而不是 容器，所以只能将容器放在pod中，而k8s也不会直接管理pod，而是有Pod控制器来管理Pod。

Pod可以提供服务之后，就要考虑如何访问Pod中的服务，k8s通过Service资源，实现这个功能。

此外k8s还提供了各种存储系统，以为了Pod中的数据需要持久化。

YAML语法介绍

语法：

• 大小写敏感
• 使用缩进表示层级
• #表示注释
• :后加空格
• --- 一个文件，两个配置

实例：

person:
	name: zs
	age: 29
	car:
		- baom
		- benc
---
person:
	name: lisi

资源管理方式

三种方式：

• 命令式对象管理（用于测试环境）： 直接使用命令【这里的run】去操作k8s的资源

  实例：kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.14 --port=80

• 命令式对象配置： 通过命令【这里的create】配置 和 配置文件去操作k8s的资源 （命令+配置文件）

  实例： kubectl create -f nginx-pod.yml

• 声明式对象配置： 通过apply命令【apply只用于创建和更新资源】和配置文件去操作k8s的资源

  实例：kubectl apply -f nginx-pod.yml

命令式对象管理

kubectl是k8s集群的命令行工具，通过它能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用部署，kubectl命令格式如下：

kubectl [command] [type] [name] [flags]

command: 指定要对资源执行的操作，例如create、get、delete、expose、run
type: 指定资源类型。 比如deployment, pod, service
name: 指定资源的名称，大小写敏感
flags: 指定额外的可选参数

实例：
kubectl get pods   # 查看所有pod
kubectl get pod pod_name   # 查看指定pod
kubectl get pod pod_name -o yaml  # 以yaml形式展示结果
kubectl get pod pod_name -o wide  # 详细查看
kubectl get pod pod_name -o json  # json形式查看

command 常用命令

type类型

实例：

# 创建一个namespace
kubectl create ns dev
# 查看创建的名为dev的ns
kubectl get ns
"""
NAME              STATUS   AGE
default           Active   52m
dev               Active   4s
kube-node-lease   Active   52m
kube-public       Active   52m
kube-system       Active   52m
"""

# 在集群上运行一个指定镜像
kubectl run pod --image=nginx:1.17.1 -n dev   # -n 参数指定命名空间，推荐使用create创建

# 查看在指定命名空间的pods
kubectl get pods -n dev
# 详细信息
kubectl describe pod pod-cbb995bbf-fnxxz -n dev

# 删除pod
kubectl delete pod pod-cbb995bbf-fnxxz -n dev

# 删除命名空间
kubectl delete ns dev

命令式对象配置

使用命令+配置文件来操作k8s的资源

# 1) 创建nginxpod.yml文件
"""
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
    name: dev

---

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
    name: mydev
spec:
    containers:
        - name: nginx-containers
          image: nginx:1.17.1
"""

# 2) 执行create命令创建资源
kubectl create -f nginxpod.yml  # 此时创建两个资源对象，分别为ns和pod

# 3) 查看资源
kubectl get -f nginxpod.yml
"""
NAME            STATUS   AGE
namespace/dev   Active   49s

NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/mydev   1/1     Running   0          49s
"""

# 4) 删除资源
kubectl delete -f nginxpod.yml

声明式对象配置

通过apply命令【apply只用于创建和更新资源】 + 配置文件操作k8s的资源

# 1) 创建资源
kubectl apply -f nginxpod.yml
# 2) 在一次执行，发现资源没有变动
kubectl apply -f nginxpod.yml
"""
namespace/dev unchanged
pod/mydev unchanged

"""

# 3) 此时改动nginxpod.yml的nginx版本为1.17.2，然后查看详细信息
kubectl describe pod mydev
"""
  Type    Reason     Age                  From               Message
  ----    ------     ----                 ----               -------
  Normal  Scheduled  2m12s                default-scheduler  Successfully assigned default/mydev to node3
  Normal  Pulled     2m10s                kubelet, node3     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal  Killing    38s                  kubelet, node3     Container nginx-containers definition changed, will be restarted
  Normal  Pulling    38s                  kubelet, node3     Pulling image "nginx:1.17.2"
  Normal  Created    10s (x2 over 2m10s)  kubelet, node3     Created container nginx-containers
  Normal  Started    10s (x2 over 2m10s)  kubelet, node3     Started container nginx-containers
  Normal  Pulled     10s                  kubelet, node3     Successfully pulled image "nginx:1.17.2"

"""

问题：

• 如果已经创建，再次执行kubectl create 则会报错

• 问kubectl 可以在node节点执行吗？

  答：kubectl运行在node节点需要进行配置，配置文件在$HOME/.kube，如果想要在node节点执行，需要将配置文件复制到node节点，即scp -r ~/.kube node1:~/，此时node就可以像master一样执行命令。

使用推荐

• 创建/更新资源： 使用声明式对象配置kubectl apply -f xx.yml
• 删除资源： 使用命令式对象配置kubectl delete -f xx.yml
• 查询资源：使用命令式对象管理kubectl get(describe) 资源名称

第四章 实战

Namespace命名空间

Pod

Label

Deployment

Service

第五章 Pod详解

k8s学习

原文：https://www.cnblogs.com/xuexishiguang/p/14775423.html