kubernetes入门

一、kubernetes简介

kubernetes是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。

kubernetes是可移植、可扩展、开源的容器管理平台，是谷歌 Borg 的开源版本，简称 k8s。它可以创建应用、更新应用、回滚应用，也可实现应用的扩容缩容，做到故障自恢复。

可移植：基于镜像可从一个环境迁移到另一个环境，支持公有云、私有云、混合云、多重云等多种平台。
可扩展：k8s集群可以横向扩展、根据流量实现自动扩缩容。
开源的：源代码托管在github上，任何人都可以下载、修改和使用。

kubernetes的特点：

自动装箱（Automatic bin packing）：可以根据容器的资源需求和约束条件，将容器自动的调度到合适的位置上。
自我修复（Self-healing）：当容器运行失败时，会自动的重启，替换，或者杀死容器。
水平扩展（Horizontal scaling）：可以根据CPU或者内存的使用率，将容器进行扩展。
服务发现和负载均衡（Service discovery and load balancing）：kubernetes可以自动的将容器添加到负载均衡器中，而且可以根据容器的标签，自动的进行服务发现。
自动发布和回滚（Automated rollouts and rollbacks）：kubernetes可以根据应用的配置文件，自动的发布和回滚应用。
机密和配置管理（Secret and configuration management）：kubernetes可以部署和更新机密和应用配置。
存储编排（Storage orchestration）：kubernetes可以自动的挂载分布式存储系统，例如：local存储，公有云存储，网络存储，等等。
批量执行（Batch execution）：除了管理长期运行的应用，kubernetes也可以管理批量执行的应用。
服务网格（Service mesh）：kubernetes可以管理应用之间的网络通信。

1、kubernetes的起源

kubernetes 单词起源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”，它是Google基于Borg开源的容器编排调度引擎，是Google多年大规模容器管理技术的开源版本，也是CNCF（Cloud Native Computing Foundation）最重要的项目之一，是一个可移植的、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。
Borg架构

2、kubernetes的架构

kubernetes的物理结构为master/node模式。架构分为master节点和node节点，master节点主要负责集群的管理，node节点主要负责容器的运行。

K8S集群至少需要一个Master节点和一个Node节点，Master节点是集群的控制节点，负责整个集群的管理和控制，主要用于暴露API、调度部署和对节点进行管理，Node节点主要负责容器的运行。

kubernetes的架构如下图所示：
K8S架构

二、kubernetes组件

k8s组件

1、master节点组件

master节点主要包含以下组件：

kube-apiserver：提供HTTP Rest接口的关键组件，是kubernetes的核心组件，提供了集群的管理操作，例如：创建，更新，删除，等等。整个系统的数据总线和数据中心，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制，并将操作对象持久化到etcd中。
kube-scheduler：负责对集群中的Pod进行调度，决定将Pod调度到哪个节点上运行。scheduler通过与apiserver交互监听到创建Pod副本的信息后，它会检索所有符合该Pod要求的工作节点列表，开始执行Pod调度逻辑。
kube-controller-manager：集群内部的管理控制中心，负责集群中的资源对象的自动化控制，例如：故障检测，自动扩展，滚动更新，等等。当某个Node意外宕机时，Controller Manager会及时发现并执行自动化修复流程，确保集群始终处于预期的工作状态。
etcd：高可用的键值数据库，保存了整个集群的状态信息和网络信息，是kubernetes集群的数据存储中心。
calico：网络插件，负责为Pod分配IP地址，实现Pod之间的通信。
docker：容器运行时，负责容器的创建，启动，停止，删除等。k8s1.20版本之后建议废弃docker，使用container作为容器运行时。

2、node节点组件

node节点主要包含以下组件：

kubelet：管理k8s的命令行工具，操作k8s中的资源对象，如创建，启动，停止，删除等。
kube-proxy：提供网络代理和负载均衡，是实现service的通信与负载均衡机制的重要组件，kube-proxy负责为Pod创建代理服务，从apiserver获取所有service信息，并根据service信息创建代理服务，实现service到Pod的请求路由和转发，从而实现K8s层级的虚拟转发网络，将到service的请求转发到后端的pod上。
calico：一套开源的网络和网络安全方案，用于容器、虚拟机、宿主机之前的网络连接，可以用在kubernetes、OpenShift、DockerEE、OpenStrack等PaaS或IaaS平台上。
coredns：其实就是一个 DNS 服务，而 DNS 作为一种常见的服务发现手段，很多开源项目以及工程师都会使用 CoreDNS 为集群提供服务发现的功能，Kubernetes 就在集群中使用 CoreDNS 解决服务发现的问题。
docker：容器运行时，负责启动容器的，在k8s1.20版本之后建议废弃docker，使用container作为容器运行时。

三、kubernetes的核心资源

1、Pod

Pod 是kubernetes的最小调度单元，k8s是通过定义一个Pod的资源，然后在Pod里面运行容器，容器需要指定镜像，用来运行具体的服务。
Pod 代表集群上正在运行的一个进程，一个 Pod 封装一个容器（或多个容器），Pod 里的容器共享存储、网络等。即 Pod 是一组容器的集合，Pod 里面的容器共享网络和存储资源，是一组容器的逻辑主机。

（1）创建Pod的yaml文件

在k8s中，所有的资源都可以使用一个 yaml 配置文件来创建，创建 Pod 也可以使用 yaml 配置文件，如下所示：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: tomcat-pod
  namespace: default
  labels:
    tomcat: tomcat-pod
spec:
  containers:
  - name: tomcat-pod-java
    ports:
    - containerPort: 8080
    image: tomcat:8.5.61-jdk8-openjdk
    imagePullPolicy: IfNotPresent

参数说明：

apiVersion：指定k8s的版本
kind：指定资源类型，这里是Pod
metadata：元数据，指定Pod的名称和标签
- name：Pod的名称
- namespace：Pod所在的命名空间，默认为default
spec：指定Pod的规格，包括容器的信息，如容器名称，镜像，端口等
- containers：容器列表，指定Pod中的容器信息
- name：容器名称
- image：容器镜像
- imagePullPolicy: 镜像拉取策略，如果本地没有镜像，是否从远程拉取，默认为Always，如果本地有镜像，不会从远程拉取

（2）操作Pod命令

如下所示：

# 准备yaml文件
[root@master ~]# mkdir tomcat-test && cd tomcat-test
[root@master tomcat-test]# vi pod.yaml
# 创建Pod
[root@master tomcat-test]# kubectl apply -f pod.yaml 
pod/tomcat-pod created
# 查看Pod
[root@master tomcat-test]# kubectl get pods -l tomcat=tomcat-pod
NAME         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
tomcat-pod   0/1     ContainerCreating   0          19s
# 查看Pod详细信息
[root@master tomcat-test]# kubectl describe pod tomcat-pod
# 删除Pod
[root@master tomcat-test]# kubectl delete pod tomcat-pod
pod "tomcat-pod" deleted

2、label

label是k8s中的标签，可以用来标识资源，如Pod，Service，ReplicaSet，Deployment等，label是k8s中资源的一个重要属性，可以用来标识资源，也可以用来筛选资源。

k8s中的资源对象大都可以打上标签
一个资源可以绑定任意多个label
通过 Label 可实现多维度的资源分组管理
可通过 Label Selector 查询和筛选拥有某些 Label 的资源对象，如：kubectl get pods -l app=nginx

label示意图

3、Deployment

Deployment是k8s中的部署对象，用来部署Pod，Deployment是Pod的一层封装，可以实现Pod的自动化管理，如：Pod的自动创建，自动扩容，自动更新等。

Replicaset是k8s中的副本控制器，管理Pod，使pod副本的数量始终维持在预设的个数。

Deployment是管理Replicaset和Pod的副本控制器，Deployment可以管理多个Replicaset，是比Replicaset更高级的控制器，也即是说在创建Deployment的时候，会自动创建Replicaset，由Replicaset再创建Pod，Deployment能对Pod扩容、缩容、滚动更新和回滚、维持Pod数量。

deployment

（1）创建Deployment配置文件

在K8s中，所有的资源都可以使用一个yaml配置文件来创建，创建Deployment也可以使用yaml配置文件。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

参数说明：

apiVersion：指定k8s的版本
spec: 指定Deployment的规格，包括副本数量，Pod模板等
- selector：指定Pod的标签，Deployment会根据标签选择对应的Pod
  - matchLabels：指定Pod的标签
- replicas：指定Pod的副本数量
- template：指定Pod的模板
  - metadata：指定Pod的标签
    - labels：指定Pod的标签
  - spec：指定Pod的规格，包括容器的信息，如容器名称，镜像，端口等
    - containers：容器列表，指定Pod中的容器信息
    - name：容器名称
    - image：容器镜像

（2）操作Deployment

# 创建Deployment
[root@master ~]# kubectl apply -f deployment.yaml
deployment.apps/my-nginx created
# 查看Deployment
[root@master ~]# kubectl get deployment | grep my-nginx
my-nginx   1/1     1            1           2m8s

# 查看Replicaset
[root@master ~]# kubectl get replicaset | grep my-nginx
my-nginx-5f7b7f6d88   1         1         1       2m17s

# 查看Pod
[root@master ~]# kubectl get pods -l run=my-nginx
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
my-nginx-5f7b7f6d88-4q9q8   1/1     Running   0          2m34s
my-nginx-5f7b7f6d88-6q9q8   1/1     Running   0          2m34s

# 删除Deployment
[root@master ~]# kubectl delete deployment my-nginx
deployment.apps "my-nginx" deleted

4、Service

Service 是k8s中的服务对象，用来暴露Pod，Service是Pod的一层封装，可以实现Pod的负载均衡，Service是k8s中的四种服务对象之一，另外三种分别是：Ingress，NodePort，LoadBalancer。

在kubernetes中，Pod是有生命周期的，若Pod重启IP很有可能会发生变化。为了解决这个问题，kubernetes提供了Service对象，Service对象是一个虚拟的IP，它把后端的Pod封装起来，提供统一的访问入口，这样就可以通过Service来访问后端的Pod，而不用关心Pod的IP地址。

Label Selector：Service通过Label Selector来选择后端的Pod，Service会把所有Label Selector匹配的Pod封装起来，提供统一的访问入口。

service

（1）创建Service配置文件

在K8s中，所有的资源都可以使用一个yaml配置文件来创建，创建Service也可以使用yaml配置文件。创建service.yaml 文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nginx
  labels:
    run: my-nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
  selector:
    run: my-nginx

参数说明：

apiVersion：指定k8s的版本
spec: 指定Service的规格，包括类型，端口，标签选择器等
- type：指定Service的类型，有三种类型：ClusterIP，NodePort，LoadBalancer
- ports：指定Service的端口
  - port：指定Service的端口
  - protocol：指定Service的协议
- selector：指定Service的标签选择器，Service会根据标签选择对应的Pod
- run：指定Pod的标签

（2）操作Service

# 准备pod配置
[root@master ~]# vim pod_test.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

# 创建pod
[root@master ~]# kubectl apply -f pod_test.yaml
deployment.apps/my-nginx created

# 创建Service
[root@master ~]# kubectl apply -f service.yaml
service/my-nginx created

# 查看Service
[root@master ~]# kubectl get service -l run=my-nginx
NAME       TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
my-nginx   NodePort   10.97.108.237   <none>        80:30571/TCP   33s

# 查看nginx服务
[root@master ~]# curl 10.97.108.237
<!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Service
[root@master ~]# kubectl delete service -l run=my-nginx
service "my-nginx" deleted

posted @ 2023-06-19 16:03 休耕阅读(102) 评论(0) 编辑收藏举报

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一、kubernetes简介

1、kubernetes的起源

2、kubernetes的架构

二、kubernetes组件

1、master节点组件

2、node节点组件

三、kubernetes的核心资源

1、Pod

（1）创建Pod的yaml文件

（2）操作Pod命令

2、label

3、Deployment

（1）创建Deployment配置文件

（2）操作Deployment

4、Service

（1）创建Service配置文件

（2）操作Service

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