Namespace（命名空间）的使用

一、什么是命名空间　

　　Kubernetes 支持多个虚拟集群，它们底层依赖于同一个物理集群。 这些虚拟集群被称为命名空间.

　　命名空间namespace是k8s集群级别的资源，可以给不同的用户、租户、环境或项目创建对应的命名空间。

　　Namespace（命名空间）是kubernetes系统中的一个非常重要的概念，Namespace在很多情况下用于实现多租户的资源隔离。Namespace通过将集群内部的资源对象“分配”到不同的Namespace中，形成逻辑上分组的不同项目、小组或用户组，便于不同的分组在共享使用整个集群的资源的同时还能被分别管理。

     kubernetes集群在启动后，会默认创建一个名为“default”的Namespace。同一个namespace下面不允许出现两个service叫相同的名字。

二、 namespace应用场景

　　命名空间适用于存在很多跨多个团队或项目的用户的场景。对于只有几到几十个用户的集群，根本不需要创建或考虑命名空间。

1、查看名称空间及其资源对象

　　k8s集群默认提供了几个名称空间用于特定目的，例如，kube-system主要用于运行系统级资源，存放k8s一些组件的。而default则为那些未指定名称空间的资源操作提供一个默认值。

　　使用kubectl get namespace可以查看namespace资源，使用kubectl describe namespace $NAME可以查看特定的名称空间的详细信息。

2、管理namespace资源

　　namespace资源属性较少，通常只需要指定名称即可创建，如“kubectl create namespace qa”。

　　namespace资源的名称仅能由字母、数字、下划线、连接线等字符组成。

　　删除namespace资源会级联删除其包含的所有其他资源对象。

三、namespacs使用案例分享

1.查看命名空间

[root@kub_master ~]# kubectl get namespaces -o wide
NAME          STATUS    AGE
default       Active    7d
kube-system   Active    7d

 可以看到有两个个namespace

 如果在创建过程中不指名Namespace，则用户创建的pod，RC，Service都将被系统创建到这个默认名为default的Namespace中。

2. 创建命名空间

[root@kub_master ~]# kubectl create namespace test
namespace "test" created
[root@kub_master ~]# kubectl get namespaces -o wide
NAME          STATUS    AGE
default       Active    7d
kube-system   Active    7d
test          Active    3s

3. 切换命令空间

　　切换命名空间后，kubectl get pods 如果不指定-n，查看的就是kube-system命名空间的资源

[root@kub-master ~]# kubectl  config set-context --current --namespace=kube-system
Context "kubernetes-admin@kubernetes" modified.
[root@kub-master ~]# kubectl get pods
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-6949477b58-82r4z   1/1     Running   2          27d
calico-node-kr8bt                          1/1     Running   7          27d
calico-node-pzzlf                          1/1     Running   9          27d
calico-node-wwrjq                          1/1     Running   20         27d
coredns-7f89b7bc75-2cgxw                   1/1     Running   3          27d
coredns-7f89b7bc75-gm6jp                   1/1     Running   2          27d
etcd-k8s-master1                           1/1     Running   2          27d
kube-apiserver-k8s-master1                 1/1     Running   2          27d
kube-controller-manager-k8s-master1        1/1     Running   42         27d
kube-proxy-4tnzv                           1/1     Running   2          27d
kube-proxy-mnnsg                           1/1     Running   2          27d
kube-proxy-mxnhb                           1/1     Running   2          27d
kube-scheduler-k8s-master1                 1/1     Running   41         27d

4.查看哪些资源属于命名空间级别的

[root@kub-master ~]# kubectl api-resources --namespaced=true
NAME                        SHORTNAMES   APIVERSION                     NAMESPACED   KIND
bindings                                 v1                             true         Binding
configmaps                  cm           v1                             true         ConfigMap
endpoints                   ep           v1                             true         Endpoints
events                      ev           v1                             true         Event
limitranges                 limits       v1                             true         LimitRange
persistentvolumeclaims      pvc          v1                             true         PersistentVolumeClaim
pods                        po           v1                             true         Pod
podtemplates                             v1                             true         PodTemplate
replicationcontrollers      rc           v1                             true         ReplicationController
resourcequotas              quota        v1                             true         ResourceQuota
secrets                                  v1                             true         Secret
serviceaccounts             sa           v1                             true         ServiceAccount
services                    svc          v1                             true         Service
controllerrevisions                      apps/v1                        true         ControllerRevision
daemonsets                  ds           apps/v1                        true         DaemonSet
deployments                 deploy       apps/v1                        true         Deployment
replicasets                 rs           apps/v1                        true         ReplicaSet
statefulsets                sts          apps/v1                        true         StatefulSet
localsubjectaccessreviews                authorization.k8s.io/v1        true         LocalSubjectAccessReview
horizontalpodautoscalers    hpa          autoscaling/v1                 true         HorizontalPodAutoscaler
cronjobs                    cj           batch/v1beta1                  true         CronJob
jobs                                     batch/v1                       true         Job
leases                                   coordination.k8s.io/v1         true         Lease
networkpolicies                          crd.projectcalico.org/v1       true         NetworkPolicy
networksets                              crd.projectcalico.org/v1       true         NetworkSet
endpointslices                           discovery.k8s.io/v1beta1       true         EndpointSlice
events                      ev           events.k8s.io/v1               true         Event
ingresses                   ing          extensions/v1beta1             true         Ingress
ingresses                   ing          networking.k8s.io/v1           true         Ingress
networkpolicies             netpol       networking.k8s.io/v1           true         NetworkPolicy
poddisruptionbudgets        pdb          policy/v1beta1                 true         PodDisruptionBudget
rolebindings                             rbac.authorization.k8s.io/v1   true         RoleBinding
roles                                    rbac.authorization.k8s.io/v1   true         Role

5. 删除命名空间

注：特别危险！会删除namespace下所有的k8s资源

[root@kub_master ~]# kubectl delete namespace test
namespace "test" deleted
[root@kub_master ~]# kubectl get namespaces -o wide
NAME          STATUS        AGE
default       Active        7d
kube-system   Active        7d
test          Terminating   1m
[root@kub_master ~]# kubectl get namespaces -o wide
NAME          STATUS    AGE
default       Active    7d
kube-system   Active    7d

6. Namespace的定义很简单，如下所示的yaml定义了名为develop的Namespace

[root@kub_master ~]# mkdir k8s/namespace
[root@kub_master ~]# cd k8s/namespace/

[root@kub_master namespace]# vim develop-namespace.yaml
[root@kub_master namespace]# cat develop-namespace.yaml 
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: develop

[root@kub_master namespace]# kubectl create -f develop-namespace.yaml 
namespace "develop" created
[root@kub_master namespace]# kubectl get namespaces -o wide
NAME          STATUS    AGE
default       Active    7d
develop       Active    15s
kube-system   Active    7d

7.创建属于develop命名空间的pod资源

一旦创建了Namespace，在创建资源对象时，就可以指定这个资源对象属于哪个Namespace。

[root@kub_master namespace]# vim pod-busybox.yaml 
[root@kub_master namespace]# cat pod-busybox.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox
  namespace: develop
spec:
  containers: 
  - name: busybox
    image: docker.io/busybox:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command:
      - sleep
      - "3600"
[root@kub_master namespace]# kubectl create -f pod-busybox.yaml 
pod "busybox" created
[root@kub_master namespace]# kubectl get pods --namespace=develop
NAME      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
busybox   1/1       Running   0          21s

在kubectl命令中加入--namespace参数来查看某个命名空间中的对象。

8. 创建namespace=develop的RC资源

[root@kub_master namespace]# vim nginx-rc.yaml 
[root@kub_master namespace]# cat nginx-rc.yaml 
apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: myweb
  namespace: develop
spec:
  replicas: 2
  selector:
    app: myweb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      containers:
      - name: myweb
        image: 192.168.0.212:5000/nginx:1.13
        ports:
        - containerPort: 80
[root@kub_master namespace]# kubectl create -f nginx-rc.yaml 
replicationcontroller "myweb" created
[root@kub_master namespace]# kubectl get rc --namespace=develop
NAME      DESIRED   CURRENT   READY     AGE
myweb     2         2         2         20s
[root@kub_master namespace]# kubectl get pods --namespace=develop
NAME          READY     STATUS    RESTARTS   AGE
busybox       1/1       Running   9          9h
myweb-1fd25   1/1       Running   0          34s
myweb-z1524   1/1       Running   0          34s

9. 创建namespace=develop的Service资源

[root@kub_master namespace]# vim nginx-svc.yaml 
[root@kub_master namespace]# cat nginx-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb
  namespace: develop
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      nodePort: 30008
      targetPort: 80
  selector:
    app: myweb
[root@kub_master namespace]# kubectl create -f nginx-svc.yaml 
service "myweb" created
[root@kub_master namespace]# kubectl get svc --namespace=develop
NAME      CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
myweb     192.168.72.198   <nodes>       80:30008/TCP   14s

   当给每个租户创建一个Namespace来实现多租户资源隔离时，还能结合Kubernetes的资源配额管理，限定不同租户能占用的资源。

四、namespace资源限额

　　namespace是命名空间，里面有很多资源，那么可以对命名空间资源做个限制，防止该命名空间部署的资源超过限制
　　如何对namespace资源做限额呢？

       创建的ResourceQuota对象将在test名字空间中添加以下限制：

[root@kub-master ~]# cd pod/
[root@kub-master pod]# vim namespace-quota.yaml
[root@kub-master pod]# cat namespace-quota.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: mem-cpu-quota
  namespace: test
spec:
  hard:
    requests.cpu: "2"
    requests.memory: 2Gi
    limits.cpu: "4"
    limits.memory: 4Gi　

　　每个容器必须设置内存请求（memory request），内存限额（memory limit），cpu请求（cpu request）和cpu限额（cpu limit）。

　　所有容器的内存请求总额不得超过2GiB。

　　所有容器的内存限额总额不得超过4 GiB。

　　所有容器的CPU请求总额不得超过2 CPU。

　　所有容器的CPU限额总额不得超过4CPU。

　　#创建pod时候设置资源限额，如下：

[root@kub-master pod]# cat pod-test.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-test
  namespace: test
  labels:
    app: nginx-pod-test
spec:
  containers:
  - name:  nginx-test
    ports:
    - containerPort: 80
    image: nginx:latest
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    resources:
      requests:
        memory: "100Mi"
        cpu: "500m"
      limits:
        memory: "2Gi"
        cpu: "2"
[root@kub-master pod]# kubectl apply -f pod-test.yaml
pod/pod-test created
[root@kub-master pod]# kubectl get pod -n test
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-test   1/1     Running   0          4s