kubernetes概述与入门
一.Kubernetes概述
1.kubernetes是什么？
- k8s是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统，由于ks之间有8个字母，因此简称k8s
- k8s用于容器化应用程序的部署，扩展和管理
- k8s提供了容器编排，资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能
- k8s目标是让部署容器化应用简单高效
- 官方网站：https://kubernetes.io/
2.kubernetes的特性
- 自我修复：在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量，杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断
- 弹性伸缩：使用命令，UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性，业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务
- 自动部署和回滚：k8s采用自动更新策略更新应用，一次更新一个pod，而不是同时删除所有pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受影响业务
- 服务发现和负载均衡：k8s为多个容器提供一个统一访问入口，并且负载均衡关联所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题
- 机密和配置管理：管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性，并可以将一些常用的配置存储在k8s中，方便应用程序使用
- 存储编排：挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云还是网络存储都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性
- 批处理：提供一次性任务，定时任务，满足批量数据处理和分析的场景
3.kubernetes集群架构与组件
k8s集群架构图：
各个组件的核心概念如下：
Master组件：Kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd
kube-apiserver：k8s的API,集群的统一入口，各组件的协调者，以RESTFUL API接口提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后在提交给Etcd存储
Kube-controller-manager:处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的
Kube-scheduler:根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署在同一个节点上，也可以部署在不同的节点上。
etcd:分布式键值存储系统，用于保存集群状态数据，比如Pod/Service等对象信息
Node组件：kubelet,kube-proxy,docker或rocket
kubelet:kubelet是Master在Node节点上的Agent,管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器，pod挂载数据卷，下载secret,获取容器和节点状态等工作，kubelet将每个pod转换成一组容器
kube-proxy:在Node节点实现pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作
docker或rocket:容器引擎，运行容器
4.kubernetes核心概念
核心概念图：
Pod:最小部署单元、一组容器的集合、一个Pod的容器共享网络命名空间、Pod是短暂的
Controllers:
ReolicaSet:确保预期的Pod副本数量
Deployment:无状态应用部署
StatefulSet:有状态应用部署
DaemonSet:确保所有Node运行同一个Pod
Job:一次性任务
Cronjob:定时任务
更高级层次对象，部署和管理Pod
Service:防止Pod失联，定义一组Pod的访问策略
Label:标签，附加到某个资源上，用于关联对象，查询和筛选
Namespaces:命名空间，将对象逻辑上隔离
Annotations:注释
二.Kubeadm快速部署K8s集群
1.安装要求
再开始安装之前，部署kubernetes集群机器需要满足一下几个条件
- 一台或多台机器，操作系统Centos7.X-86_64,我这里以三台为例
- 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多
- 集群中所有机器之间网络互通
- 可以访问外网，需要拉取镜像
- 禁止swap分区
学习目标：
- 在所有节点上安装Docker和Kubeadm
- 部署Kubernetes Master
- 部署容器网络插件
- 部署Kubernetes Node,将节点加入Kubernetes集群中
- 部署Dashboard页面，可视化查看kubernetes资源
2.准备环境（所有节点操作）
关闭防火墙加入开机自动关闭：$ systemctl stop firewalld $ systemctl disable firewalld
关闭selinux:$ sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config $ setenforce 0
关闭swap:$ swapoff -a $ 临时 $ vim /etc/fstab $ 永久关闭swap:注释掉最后一行即可
添加主机名和Ip对应关系：
将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：$ cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 EOF $ sysctl --system
3.所有节点安装Docker、kubeadm、kubelet
安装docker(所有节点):wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo $ yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7 $ systemctl enable docker && systemctl start docker
添加阿里云YUM软件源：
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
安装kubeadm,kubelet和kubectl：$ yum install -y kubelet-1.15.0 kubeadm-1.15.0 kubectl-1.15.0 $ systemctl enable kubelet
4.部署Kubenetes Master
在主节点Master上执行：
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.31.61 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.15.0 \
--service-cidr=10.1.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16
使用kubectl工具：bash 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
5.部署Pod网络插件
获取yaml文件：wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml
如果下载失败，可以改成这个镜像地址：lizhenliang/flannel:v0.11.0-amd64，编辑修改制定源：
随后执行kubectl命令生效：kubectl apply -f kube-flannel.yml
6.加入Kubernetes Node
在Node节点执行：向集群中添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令：
类似这样的命令格式：$ kubeadm join 192.168.31.61:6443 --token esce21.q6hetwm8si29qxwn \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:00603a05805807501d7181c3d60b478788408cfe6cedefedb1f97569708be9c5
7.部署一个测试实例
在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：
$ kubectl create deployment nginx --image=nginx $ kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort $ kubectl get pod,svc
访问地址：http://NodeIP:Port
8.部署Web Ui（Dashboard）
下载dashboard组件：wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
默认镜像国内无法访问，修改镜像地址为： lizhenliang/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.1
默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
编辑修改如下：
$ kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml 访问地址：http://NodeIP:30001
创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：
$ kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system $ kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin $ kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube- system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
使用输出的token登录Dashboard。
注意：使用火狐浏览器登录。
三.kubectl命令管理工具
1.kubectl管理命令概要
kubectl命令行一览表：
2.kubectl管理应用程序生命周期
创建：
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14
kubectl get deploy,pods
发布：
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort --target-port=80 --name=nginx-service
kubectl get service
更新：
kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.15
回滚：
kubectl rollout history deployment/nginx
kubectl rollout undo deployment/nginx
删除：
kubectl delete deploy/nginx
kubectl delete svc/nginx-service
四.资源编排（YAML）
1.YAML文件格式说明
YAML是一种简洁的非标记语言
语法格式：
- 缩进表示层级关系
- 不支持制表符“tab”缩进，使用空格缩进
- 通常开头缩进2个空格
- 字符后缩进一个空格，如冒号、逗号等
- “---”表示YAML格式，一个文件的开始
- “#”表注释
2.YAML文件创建资源对象
为容器创建service:
3.资源字段太多，记不住？
- 用run命令生成：kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14 -o yaml --dry-run > my-deploy.yaml
- 用get命令导出：kubectl get my-deploy/nginx -o=yaml --export > my-deploy.yaml
- kubectl explain pods.spec.containers
