[云原生]Kubernetes - 实战入门（第4章）

一、Namespace
二、Pod
三、Label
四、Deployment
五、Service

参考：

Kubernetes(K8S) 入门进阶实战完整教程，黑马程序员K8S全套教程（基础+高级）_哔哩哔哩_bilibili

本章节将介绍如何在Kubernetes集群中部署一个nginx服务，并且能够对其进行访问。

一、Namespace

Namespace是Kubernetes系统中的一种非常重要的资源，它的主要作用是用来实现多套环境的资源隔离或者多租户的资源隔离。

默认情况下，Kubernetes集群中的所有的Pod都是可以相互访问的。但是在实际中，可能不想让两个Pod之间进行互相的访问，那此时就可以将两个Pod划分到不同的namespace下。Kubernetes通过将集群内部的资源分配到不同的Namespace中，可以形成逻辑上的“组”，以方便不同的组的资源进行隔离使用和管理。

可以通过Kubernetes的授权机制，将不同的namespace交给不同租户进行管理，这样就实现了多租户的资源隔离。此时还能结合Kubernetes的资源配额机制，限定不同租户能占用的资源，例如CPU使用量、内存使用量等等，来实现租户可用资源的管理。

Kubernetes在集群启动之后，会默认创建几个namespace

[root@k8s-master ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   19h
kube-node-lease   Active   19h
kube-public       Active   19h
kube-system       Active   19h

主要有以下几个默认的namespace：

default：所有未指定Namespace的对象都会被分配在default命名空间
kube-node-lease：集群节点之间的心跳维护，v1.13开始引入
kube-public：此命名空间下的资源可以被所有人访问（包括未认证用户）
kube-system：所有由Kubernetes系统创建的资源都处于这个命名空间

下面来看namespace资源的具体操作：

查看

# 1. 查看所有的ns 命令：kubectl get ns
[root@k8s-master ~]# kubectl get ns
NAME              STATUS   AGE
default           Active   19h
dev               Active   60m
kube-node-lease   Active   19h
kube-public       Active   19h
kube-system       Active   19h

# 2. 查看指定的ns 命令：kubectl get ns ns名称
[root@k8s-master ~]# kubectl get ns default
NAME      STATUS   AGE
default   Active   19h

# 3. 指定输出格式 命令：kubectl get ns ns名称 -o 格式参数
# Kubernetes支持的格式有很多，比较常见的是wide、json、yaml
[root@k8s-master ~]# kubectl get ns default -o yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  creationTimestamp: "2022-03-08T07:33:59Z"
  labels:
    kubernetes.io/metadata.name: default
  name: default
  resourceVersion: "206"
  uid: e97c05c1-1842-4ba7-86ff-5254b9e6896c
spec:
  finalizers:
  - kubernetes
status:
  phase: Active


# 4. 查看ns详情 命令：kubectl describe ns ns名称
[root@k8s-master ~]# kubectl describe ns default
Name:         default
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default
Annotations:  <none>
Status:       Active

# Resource Quota 针对namespace做资源限制
No resource quota.
# LimitRange    针对namespace中的每个组件做资源限制
No LimitRange resource.

创建

[root@k8s-master ~]# kubectl create ns dev
namespace/dev created

删除

[root@k8s-master ~]# kubectl delete ns dev
namespace "dev" deleted

配置方式

首先准备一个yaml文件：ns-dev.yaml

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: dev

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f ns-dev.yaml

删除：kubectl delete -f ns-dev.yaml

二、Pod

Pod是Kubernetes集群进行管理的最小单元，程序要运行必须部署在容器中，而容器必须存在于Pod中。

Pod可以认为是容器的封装，一个Pod中可以存在一个或者多个容器。

Kubernetes在集群启动之后，集群中的各个组件也都是以Pod方式运行的。可以通过下面命令查看：

[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pod -n kube-system
NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS       AGE
coredns-6d8c4cb4d-cj7bc              1/1     Running   3 (139m ago)   20h
coredns-6d8c4cb4d-h8x4t              1/1     Running   3 (139m ago)   20h
etcd-k8s-master                      1/1     Running   3 (139m ago)   20h
kube-apiserver-k8s-master            1/1     Running   3 (139m ago)   20h
kube-controller-manager-k8s-master   1/1     Running   3 (139m ago)   20h
kube-flannel-ds-5xs6m                1/1     Running   3 (139m ago)   19h
kube-flannel-ds-lz2wn                1/1     Running   3 (139m ago)   19h
kube-flannel-ds-nn4xs                1/1     Running   2 (139m ago)   19h
kube-proxy-j9h94                     1/1     Running   3 (139m ago)   19h
kube-proxy-tm4g7                     1/1     Running   2 (139m ago)   19h
kube-proxy-vxnj4                     1/1     Running   3 (139m ago)   20h
kube-scheduler-k8s-master            1/1     Running   3 (139m ago)   20h

创建并运行

# 命令格式： kubectl run (pod控制器名称) [参数] 
# --image  指定Pod的镜像
# --port   指定端口
# --namespace  指定namespace
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl run nginx --image=nginx:latest --port=80 --namespace dev
pod/nginx created

查看Pod信息

# 查看Pod基本信息
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pods -n dev
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx   1/1     Running   0          26s

# 查看Pod的详细信息
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl describe pod nginx -n dev
Name:         nginx
Namespace:    dev
Priority:     0
Node:         k8s-node02/10.0.8.30
Start Time:   Wed, 09 Mar 2022 11:40:17 +0800
Labels:       run=nginx
Annotations:  <none>
Status:       Running
IP:           10.244.2.6
IPs:
  IP:  10.244.2.6
Containers:
  nginx:
    Container ID:   docker://2038972f9ff5edfd21586928f18256654da4fccac358900f4e0f0fd9b592c049
    Image:          nginx:latest
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:0d17b565c37bcbd895e9d92315a05c1c3c9a29f762b011a10c54a66cd53c9b31
    Port:           80/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Wed, 09 Mar 2022 11:40:34 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-wtrb7 (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True
  Ready             True
  ContainersReady   True
  PodScheduled      True
Volumes:
  kube-api-access-wtrb7:
    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)
    TokenExpirationSeconds:  3607
    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt
    ConfigMapOptional:       <nil>
    DownwardAPI:             true
QoS Class:                   BestEffort
Node-Selectors:              <none>
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  38s   default-scheduler  Successfully assigned dev/nginx to k8s-node02
  Normal  Pulling    37s   kubelet            Pulling image "nginx:latest"
  Normal  Pulled     22s   kubelet            Successfully pulled image "nginx:latest" in 15.526055388s
  Normal  Created    21s   kubelet            Created container nginx
  Normal  Started    21s   kubelet            Started container nginx

访问Pod

# 获取Pod IP
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          98s   10.244.2.6   k8s-node02   <none>           <none>

# 访问Pod
[root@k8s-master k8s-yaml]# curl http://10.244.2.6:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

删除指定Pod

[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl delete pod nginx -n dev
pod "nginx" deleted

配置操作

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - image: nginx:latest
    name: pod
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f pod-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f pod-nginx.yaml

三、Label

Label是Kubernetes系统中第一个重要概念。它的作用就是在资源上添加标识，用来对它们进行区分和选择。

Label的特点：

一个 Label 会以 Key/value 键值对的形式附加到各种对象上，如 Node、Pod、Service 等等
一个资源对象可以定义任意数量的 Label，同一个 Label 也可以被添加到任意数量的资源对象上
Label 通常在资源对象定义时确定，当然也可以在对象创建后动态添加或删除

可以通过 Label 实现资源的多维度分组，以便灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。

一些常用的Label，示例如下：

版本标签："version":"release"，"version":"stable" ...

环境标签："environment":"dev"，"environment":"test"，"envrionment":"pro"

架构标签："tier":"frontend"，"tier":"backend"

标签定义完毕之后，还要考虑到标签的选择，这就要使用到 Label Selector，即：

Label 用于给某个资源对象
Label Selector 用于查询和筛选拥有某些标签的资源对象

当前有两种 Label Selector：

基于等式的 Label Selector

name = slave：选择所有包含 Label 中 key="name" 且 value="slave"的对象

env != production：选择所有包含 Label 中的 key="env" 且 value不等于"frontend"的对象
基于集合的 Label Selector

name in (master，slave)：选择所有包含 Label 中的 key="name" 且 value="master"或"slave"的对象

name not in (frontend)：选择所有包含 Label 中的 key="name" 且 value不等于"frontend"的对象

标签的选择条件可以使用多个，此时将多个 Label Selector 进行组合，使用逗号 "," 进行分隔即可。例如：

name=slave，env!=production
name not in (frontend)，env!=production

命令方式

# 为Pod资源打标签
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl label pod nginx-pod version=1.0 -n dev
pod/nginx-pod labeled

# 为Pod资源更新标签
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl label pod nginx-pod version=2.0 -n dev --overwrite
pod/nginx-pod labeled

# 查看标签
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pod nginx-pod -n dev --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          7m16s   version=2.0

# 筛选标签
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pod -n dev -l version=2.0 --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          7m37s   version=2.0

[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl get pod -n dev -l version!=2.0 --show-labels
No resources found in dev namespace.

#删除标签（在后面加一个减号"-"）
[root@k8s-master k8s-yaml]# kubectl label pod nginx-pod version- -n dev
pod/nginx-pod unlabeled

配置方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
  labels:
   version: "3.0"
   env: "test"
spec:
  containers:
  - images: nginx:latest
    name: pod
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP

然后就可以执行对应的更新命令了： kubectl apply -f pod-nginx.yaml

四、Deployment

在Kubernetes中，Pod是最小的控制单元，但是Kubernetes很少直接控制Pod，一般都是通过Pod控制器来完成的。Pod控制器用于Pod的管理，确保Pod资源符合预期的状态，当Pod的资源出现故障时，会尝试进行重启或重建Pod。

在Kubernetes中Pod控制器的种类有很多，本章节只介绍其中一种：Deployment

命令操作

# 命令格式: kubectl create deployment 名称  [参数] 
# --image  指定pod的镜像
# --port   指定端口
# --replicas  指定创建pod数量
# --namespace  指定namespace

# 1. 通过Deployment创建Pod，三副本形式
[root@k8s-master ~]# kubectl create deploy nginx --image=nginx:latest --port=80 --replicas=3 -n dev
deployment.apps/nginx created

# 2. 查看步骤一中创建的Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-8d545c96d-wf92k   1/1     Running   0          41s
nginx-8d545c96d-xv4j4   1/1     Running   0          41s
nginx-8d545c96d-zt6ks   1/1     Running   0          41s

# 3. 查看deployment的信息
[root@k8s-master ~]# kubectl get deploy -n dev
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   3/3     3            3           88s

[root@k8s-master ~]# kubectl get deploy -n dev -o wide
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR
nginx   3/3     3            3           92s   nginx        nginx:latest   app=nginx

# UP-TO-DATE：成功升级的副本数量
# AVAILABLE：可用副本的数量

# 4. 查看deployment的详细信息
[root@k8s-master ~]# kubectl describe deploy nginx -n dev
Name:                   nginx
Namespace:              dev
CreationTimestamp:      Wed, 09 Mar 2022 16:11:53 +0800
Labels:                 app=nginx
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx:latest
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   nginx-8d545c96d (3/3 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age   From                   Message
  ----    ------             ----  ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  2m3s  deployment-controller  Scaled up replica set nginx-8d545c96d to 3

# 5. 删除
[root@k8s-master ~]# kubectl delete deploy nginx -n dev
deployment.apps "nginx" deleted

备注：如果有Pod卡在Terminating状态，可以用 kubectl delete pod [pod名字] --force --grace-period=0 -n [namespace] 强制删除。

配置操作

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      run: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        run: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:latest
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
          protocol: TCP

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f deploy-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f deploy-nginx.yaml

五、Service

上面学习了利用Deployment来创建一组Pod来提供具有高可用性的服务。

虽然每个Pod都会分配一个单独的Pod IP，然而却存在如下两个问题：

Pod IP 会随着Pod的重建产生变化
Pod IP 仅仅时集群内可见的虚拟IP，外部无法访问

这样对于访问这个服务带来了难度。因此，Kubernetes设计了Service来解决这个问题。

Service可以看作是一组同类Pod对外的访问接口。借助Service，应用可以方便地实现服务发现和负载均衡。

操作一：创建集群内部可访问的Service

# 1. 暴露service
kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n dev

# 2. 查看service
[root@k8s-master ~]# kubectl get svc svc-nginx1 -n dev -o wide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
svc-nginx1   ClusterIP   10.111.39.137   <none>        80/TCP    20s   app=nginx

# 这里产生了一个CLUSTER-IP，这就是service的IP，在service的生命周期中，这个地址是不变的

# 可以通过这个IP访问当前service对应的pod
[root@k8s-master ~]# curl 10.111.39.137
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

操作二：创建集群外部也可访问的Service

# 上面创建的Service的type类型为ClusterIP，这个ip地址只用集群内部可访问
# 如果需要创建外部也可以访问的Service，需要修改type为NodePort
[root@k8s-master ~]# kubectl expose deploy nginx --name=svc-nginx2 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n dev
service/svc-nginx2 exposed

[root@k8s-master ~]# kubectl get svc svc-nginx2 -n dev -o wide
NAME         TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
svc-nginx2   NodePort   10.99.160.158   <none>        80:32501/TCP   20s   app=nginx

接下来就可以通过集群外的主机访问节点IP + 暴露的端口，来访问服务了

例如在电脑主机上通过浏览器访问下面的地址：

删除Service

[root@k8s-master ~]# kubectl delete svc svc-nginx1 -n dev
service "svc-nginx1" deleted

配置方式

创建一个svc-nginx.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: svc-nginx
  namespace: dev
spec:
  clusterIP: 10.109.179.231 #固定svc的内网ip
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    run: nginx
  type: ClusterIP

然后就可以执行对应的创建和删除命令了：

创建：kubectl create -f svc-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f svc-nginx.yaml

小结：至此，已经掌握了 Namespace、Pod、Deployment、Service 资源的基本操作，有了这些操作，就可以在 kubernetes 集群中实现一个服务的简单部署和访问了，但是如果想要更好的使用kubernetes，就需要深入学习这几种资源的细节和原理。

posted @ 2022-03-09 17:56 SkyBiuBiu 阅读(148) 评论(0) 编辑收藏举报

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[云原生]Kubernetes - 实战入门（第4章）

一、Namespace

二、Pod

三、Label

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