kubernetes(k8s) 基础概念
1、Node
Node作为集群中的工作节点，运行真正的应用程序，在Node上Kubernetes管理的最小运行单元是Pod。Node上运行着Kubernetes的Kubelet、kube-proxy服务进程，这些服务进程负责Pod的创建、启动、监控、重启、销毁、以及实现软件模式的负载均衡。
Node包含的信息：
- Node地址：主机的IP地址，或Node ID。
- Node的运行状态：Pending、Running、Terminated三种状态。
- Node Condition：…
- Node系统容量：描述Node可用的系统资源，包括CPU、内存、最大可调度Pod数量等。
- 其他：内核版本号、Kubernetes版本等。
查看Node信息：
kubectl describe node
2、Pod
Pod是Kubernetes最基本的操作单元，包含一个或多个紧密相关的容器，一个Pod可以被一个容器化的环境看作应用层的“逻辑宿主机”；一个Pod中的多个容器应用通常是紧密耦合的，Pod在Node上被创建、启动或者销毁；每个Pod里运行着一个特殊的被称之为Pause的容器，其他容器则为业务容器，这些业务容器共享Pause容器的网络栈和Volume挂载卷，因此他们之间通信和数据交换更为高效，在设计时我们可以充分利用这一特性将一组密切相关的服务进程放入同一个Pod中。
同一个Pod里的容器之间仅需通过localhost就能互相通信。
一个Pod中的应用容器共享同一组资源：
- PID命名空间：Pod中的不同应用程序可以看到其他应用程序的进程ID；
- 网络命名空间：Pod中的多个容器能够访问同一个IP和端口范围；
- IPC命名空间：Pod中的多个容器能够使用SystemV IPC或POSIX消息队列进行通信；
- UTS命名空间：Pod中的多个容器共享一个主机名；
- Volumes（共享存储卷）：Pod中的各个容器可以访问在Pod级别定义的Volumes；
Pod的生命周期通过Replication Controller来管理；通过模板进行定义，然后分配到一个Node上运行，在Pod所包含容器运行结束后，Pod结束。
Kubernetes为Pod设计了一套独特的网络配置，包括：为每个Pod分配一个IP地址，使用Pod名作为容器间通信的主机名等。
3、Service
在Kubernetes的世界里，虽然每个Pod都会被分配一个单独的IP地址，但这个IP地址会随着Pod的销毁而消失，这就引出一个问题：如果有一组Pod组成一个集群来提供服务，那么如何来访问它呢？Service！
一个Service可以看作一组提供相同服务的Pod的对外访问接口，Service作用于哪些Pod是通过Label Selector来定义的。
- 拥有一个指定的名字（比如my-mysql-server）；
- 拥有一个虚拟IP（Cluster IP、Service IP或VIP）和端口号，销毁之前不会改变，只能内网访问；
- 能够提供某种远程服务能力；
- 被映射到了提供这种服务能力的一组容器应用上；
如果Service要提供外网服务，需指定公共IP和NodePort，或外部负载均衡器；
二、Kubernetes总体架构
Master和Node
Kubernetes将集群中的机器划分为一个Master节点和一群工作节点（Node）。其中，Master节点上运行着集群管理相关的一组进程etcd、API Server、Controller Manager、Scheduler，后三个组件构成了Kubernetes的总控中心，这些进程实现了整个集群的资源管理、Pod调度、弹性伸缩、安全控制、系统监控和纠错等管理功能，并且全都是自动完成。在每个Node上运行Kubelet、Proxy、Docker daemon三个组件，负责对本节点上的Pod的生命周期进行管理，以及实现服务代理的功能。
流程
通过Kubectl提交一个创建RC的请求，该请求通过API Server被写入etcd中，此时Controller Manager通过API Server的监听资源变化的接口监听到这个RC事件，分析之后，发现当前集群中还没有它所对应的Pod实例，于是根据RC里的Pod模板定义生成一个Pod对象，通过API Server写入etcd，接下来，此事件被Scheduler发现，它立即执行一个复杂的调度流程，为这个新Pod选定一个落户的Node，然后通过API Server讲这一结果写入到etcd中，随后，目标Node上运行的Kubelet进程通过API Server监测到这个“新生的”Pod，并按照它的定义，启动该Pod并任劳任怨地负责它的下半生，直到Pod的生命结束。
随后，我们通过Kubectl提交一个新的映射到该Pod的Service的创建请求，Controller Manager会通过Label标签查询到相关联的Pod实例，然后生成Service的Endpoints信息，并通过API Server写入到etcd中，接下来，所有Node上运行的Proxy进程通过API Server查询并监听Service对象与其对应的Endpoints信息，建立一个软件方式的负载均衡器来实现Service访问到后端Pod的流量转发功能。
- etcd
用于持久化存储集群中所有的资源对象，如Node、Service、Pod、RC、Namespace等；API Server提供了操作etcd的封装接口API，这些API基本上都是集群中资源对象的增删改查及监听资源变化的接口。
etcd是一个键值存储仓库，用于配置共享和服务发现。etcd受Zookeeper与doozer启发而催生的项目。
etcd存储
etcd的存储分为内部存储和持久化（硬盘）存储两部分。内存中的存储除了顺序化地记录所有用户对节点数据变更的记录外，还会对用户数据进行索引、建堆等方便查询的操作。而持久化则使用WAL进行记录存储。在k8s中，所有数据的存储以及操作记录都在etcd中进行存储，所以对于k8s集群来说，etcd是相当重要的，一旦故障，可能导致整个集群的瘫痪或者数据丢失。
在WAL体系中，所有的数据在提交之前都会进行日志记录。持久化存储的目录分为两个：snap和wal。snapshot相当于数据压缩，默认会将10000条wal操作记录merge成snapshot，节省存储，又保证数据不会丢失。
WAL：存储所有事务的变化记录
Snapshot：用于存放某一时刻etcd所有目录的数据
- API Server
提供了资源对象的唯一操作入口，其他所有组件都必须通过它提供的API来操作资源数据，通过对相关的资源数据“全量查询”+“变化监听”，这些组件可以很“实时”地完成相关的业务功能。
- Controller Manager
集群内部的管理控制中心，其主要目的是实现Kubernetes集群的故障检测和恢复的自动化工作，比如根据RC的定义完成Pod的复制或移除，以确保Pod实例数符合RC副本的定义；根据Service与Pod的管理关系，完成服务的Endpoints对象的创建和更新；其他诸如Node的发现、管理和状态监控、死亡容器所占磁盘空间及本地缓存的镜像文件的清理等工作也是由Controller Manager完成的。
- Scheduler
集群中的调度器，负责Pod在集群节点中的调度分配。
- Kubelet
负责本Node节点上的Pod的创建、修改、监控、删除等全生命周期管理，同时Kubelet定时“上报”本Node的状态信息到API Server里。
- Proxy
实现了Service的代理与软件模式的负载均衡器。
客户端通过Kubectl命令行工具或Kubectl Proxy来访问Kubernetes系统，在Kubernetes集群内部的客户端可以直接使用Kuberctl命令管理集群。Kubectl Proxy是API Server的一个反向代理，在Kubernetes集群外部的客户端可以通过Kubernetes Proxy来访问API Server。
API Server内部有一套完备的安全机制，包括认证、授权和准入控制等相关模块。
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安装kubernetes
master:192.168.1.50
node:192.168.1.117
Master：
1、在Master上安装kubernetes etcd flannel
yum install kubernetes etcd flannel -y
2、修改配置文件/etc/kubernetes/controller-manager
#指定key文件，key文件可以通过命令生成：openssl genrsa -out /etc/kubernetes/service.key 2048
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS="--service_account_private_key_file=/etc/kubernetes/service.key"
3 修改配置文件/etc/kubernetes/apiserver
# The address on the local server to listen to. 设为全部监听
KUBE_API_ADDRESS="--address=0.0.0.0"
# Comma separated list of nodes in the etcd cluster . 指定etcd节点的地址
KUBE_ETCD_SERVERS="--etcd-servers=http://192.168.1.50:2379"
# Address range to use for services. 这个是设置今后运行Service所在的ip网段
KUBE_SERVICE_ADDRESSES="--service-cluster-ip-range=192.168.100.0/24"
# Add your own! 指定key文件
KUBE_API_ARGS="--service_account_key_file=/etc/kubernetes/service.key"
4 修改配置文件/etc/kubernetes/config
# How the controller-manager, scheduler, and proxy find the apiserver
KUBE_MASTER="--master=http://192.168.1.50:8080"
5 修改配置文件/etc/etcd/etcd.conf
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://0.0.0.0:2379"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.1.50:2379"
6 启动etcd和kubernetes的服务
systemctl start etcd kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler
systemctl enable etcd kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler
7 修改配置文件/etc/sysconfig/flanneld
# etcd url location. Point this to the server where etcd runs
FLANNEL_ETCD="http://192.168.1.50:2379"
8 设置etcd config的值
# 创建一个文件内容如下，Network指定的IP将为以后容器运行的网段：
cat /etc/sysconfig/flannel-config.json
{
"Network":"172.16.0.0/16",
"SubnetLen":24,
"Backend":{
"Type":"vxlan",
"VNI":1
}
}
# 通过文件内容来设置etc的config
etcdctl set atomic.io/network/config < flannel-config.json
9 启动flannel服务
systemctl start flanneld
systemctl enable flanneld
到这里Master就安装配置完毕，查看master信息：
kubectl cluster-info
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node
1 安装kubernetes和flannel
yum -y install kubernetes flannel
2 修改/etc/kubernetes/config
KUBE_MASTER="--master=http://192.168.1.50:8080"
3 修改/etc/kubernetes/kubelet
# The address for the info server to serve on (set to 0.0.0.0 or "" for all interfaces)
KUBELET_ADDRESS="--address=0.0.0.0"
# You may leave this blank to use the actual hostname
KUBELET_HOSTNAME="--hostname-override=vm7.cluster.com"
# location of the api-server
KUBELET_API_SERVER="--api-servers=http://192.168.1.50:8080"
4 修改/etc/sysconfig/flanneld
# etcd url location. Point this to the server where etcd runs
FLANNEL_ETCD="http://192.168.1.50:2379"
5 启动flannel和kube相关服务
# 注意Node和Master上启动的kube的服务是不一样的
systemctl start flanneld kube-proxy kubelet
systemctl enable flanneld kube-proxy kubelet
# 重启docker服务
systemctl restart docker
到此，Node节点配置完毕，可以在Master上执行下面命令查看节点信息
kubectl get nodes
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实例
利用 Kubernetes 部署个容器
1） 创建一个 web_server 的镜像---在任意 node 节点
# vim Dockfile
# create new
FROM centos
MAINTAINER user1 <user1@cluster.com>
# Update Yum Repostory
RUN curl -s -L http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo -o \
/etc/yum.repos.d/CentOS7-Base.repo && \
curl -s -L http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo -o \
/etc/yum.repos.d/epel7.repo
RUN yum clean all && \
yum makecache fast && \
yum -y update
yum -y install httpd
RUN yum clean all
EXPOSE 80
CMD ["-D","FOREGROUND"]
ENTRYPOINT ["/usr/sbin/httpd"]
# docker build -t web_server .
# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
web_server latest 875ba006f185 9 seconds ago 337 MB
docker.io/centos latest e934aafc2206 12 hours ago 199 MB
【将此镜像导出来，在另一节点导入，当然也可以直接使用 docker build】
[# http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo]
2)在 master 创建一个 pod
cat pod-webserver.yaml
apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: httpd spec: containers: - name: httpd image: web_server ports: - containerPort: 80 volumeMounts: # 定义一个挂载目录 /var/www/html - name: httpd-storage # mount point inside Container mountPath: /var/www/html volumes: - name: httpd-storage hostPath: # 把/var/docker/disk01 目录 挂载到窗口中的 /var/www/html path: /var/docker/disk01
创建:
# kubectl create -f pod-webserver.yaml
使用命令查看创建的状态，状态为Pending[准备中],Running 状态[已经创建成功]
# kubectl get pods
查看该容器在哪个节点
# kubectl get pods -o wide
查看该容器的所有状态
# kubectl get pods httpd -o yaml
测试---在node节点
# echo ${HOSTNAME} > /var/docker/disk01/index.html
# curl http://10.1.15.2
删除 Pod
# kubectl delete pod httpd
