文章目录
- 基本理论介绍
- 什么是云原生
- 什么是kubernetes
- kubernetes核心功能
- kubernetes部署服务(实战)
- 配置kubernetes中kubectl命令自动补全插件
- 资源管理
- YAML语法
- 一个小细节
- 三种资源管理方式
- 第一种:命令式对象管理:只能使用命令去操作kubernetes资源
- 第二种:命令式对象配置:指定yaml配置文件来操作kubernetes资源(create(创建)或者patch(更新))
- 第三种:声明式对象配置:指定yaml配置文件来操作kubernetes资源(apply(没有就创建,有就更新))
- 三种方式使用场景总结
基本理论介绍
什么是云原生
Pivotal公司的Matt Stine于2013年首次提出云原生(Cloud-Native)的概念;2015年,云原生刚推广时,Matt Stine在《迁移到云原生架构》一书中定义了符合云原生架构的几个特征:12因素、微服务、自敏捷架构、基于API协作、扛脆弱性;到了2017年,Matt Stine在接受InfoQ采访时又改了口风,将云原生架构归纳为模块化、可观察、可部署、可测试、可替换、可处理6特质;而Pivotal最新官网对云原生概括为4个要点:DevOps+持续交付+微服务+容器。
总而言之,符合云原生架构的应用程序应该是:采用开源堆栈(K8S+Docker)进行容器化,基于微服务架构提高灵活性和可维护性,借助敏捷方法、DevOps支持持续迭代和运维自动化,利用云平台设施实现弹性伸缩、动态调度、优化资源利用率。
(此处摘选自《知乎-华为云官方帐号》)
什么是kubernetes
kubernetes,简称K8s,是用8代替8个字符"ubernete"而成的缩写。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,Kubernetes提供了应用部署,规划,更新,维护的一种机制。
传统的应用部署方式:是通过插件或脚本来安装应用。这样做的缺点是应用的运行、配置、管理、所有生存周期将与当前操作系统绑定,这样做并不利于应用的升级更新/回滚等操作,当然也可以通过创建虚拟机的方式来实现某些功能,但是虚拟机非常重,并不利于可移植性。
新的部署方式:是通过部署容器方式实现,每个容器之间互相隔离,每个容器有自己的文件系统 ,容器之间进程不会相互影响,能区分计算资源。相对于虚拟机,容器能快速部署,由于容器与底层设施、机器文件系统解耦的,所以它能在不同云、不同版本操作系统间进行迁移。
容器占用资源少、部署快,每个应用可以被打包成一个容器镜像,每个应用与容器间成一对一关系也使容器有更大优势,使用容器可以在build或release 的阶段,为应用创建容器镜像,因为每个应用不需要与其余的应用堆栈组合,也不依赖于生产环境基础结构,这使得从研发到测试、生产能提供一致环境。类似地,容器比虚拟机轻量、更"透明",这更便于监控和管理。
Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎,它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时,通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。
在Kubernetes中,我们可以创建多个容器,每个容器里面运行一个应用实例,然后通过内置的负载均衡策略,实现对这一组应用实例的管理、发现、访问,而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。
(此处摘选自《百度百科》)
kubernetes核心功能
- 存储系统挂载(数据卷):pod中容器之间共享数据,可以使用数据卷
- 应用健康检测:容器内服务可能进程阻塞无法处理请求,可以设置监控检查策略保证应用健壮性
- 应用实例的复制(实现pod的高可用):pod控制器(deployment)维护着pod副本数量(可以自己进行设置,默认为1),保证一个pod或一组同类的pod数量始终可用,如果pod控制器deployment当前维护的pod数量少于deployment设置的pod数量,则会自动生成一个新的pod,以便数量符合pod控制器,形成高可用。
- Pod的弹性伸缩:根据设定的指标(比如:cpu利用率)自动缩放pod副本数。
- 服务发现:使用环境变量或者DNS插件保证容器中程序发现pod入口访问地址
- 负载均衡:一组pod副本分配一个私有的集群IP地址,负载均衡转发请求到后端容器。在集群内部其他pod可通过这个clusterIP访问应用
- 滚动更新:更新服务不会发生中断,一次更新一个pod,而不是同时删除整个服务。
- 容器编排:通过文件来部署服务,使得应用程序部署变得更高效
- 资源监控:node节点组件集成cAdvisor资源收集工具,可通过Heapster汇总整个集群节点资源数据,然后存储到InfluxDb时序数据库,再由Grafana展示。
- 提供认证和授权:支持角色访问控制(RBAC)认证授权等策略
kubernetes部署服务(实战)
- 在Kubernetes集群中部署一个Nginx程序,测试下集群是否正常工作。
- 1:部署Nginx
[root@k8s-master ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14-alpine
deployment.apps/nginx created
- 2:暴露Nginx的80端口,并设置类型为NodePort:
[root@k8s-master ~]# kubectl expose deploy nginx --port=80 --target-port=80 --type=NodePort
service/nginx exposed
- 3:查看服务状态:
[root@k8s-master ~]# kubectl get pod,service
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/nginx-6867cdf567-pzl5p 0/1 Pending 0 3m18s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 19h
service/nginx NodePort 10.102.79.152 <none> 80:30048/TCP 2m47s
- 4:发现pod一直处于Pending状态。(出问题了)
检查一下pod:
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pod nginx-6867cdf567-pzl5p
Name: nginx-6867cdf567-pzl5p
Namespace: default
Priority: 0
Node: <none>
Labels: app=nginx
pod-template-hash=6867cdf567
Annotations: <none>
Status: Pending
IP:
IPs: <none>
Controlled By: ReplicaSet/nginx-6867cdf567
Containers:
nginx:
Image: nginx:1.14-alpine
Port: <none>
Host Port: <none>
Environment: <none>
Mounts:
/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-jqrvp (ro)
Conditions:
Type Status
PodScheduled False
Volumes:
default-token-jqrvp:
Type: Secret (a volume populated by a Secret)
SecretName: default-token-jqrvp
Optional: false
QoS Class: BestEffort
Node-Selectors: <none>
Tolerations: node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
Type Reason Age From Message
---- ------ ---- ---- -------
Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/1 nodes are available: 1 node(s) had taints that the pod didn't tolerate.
Warning FailedScheduling <unknown> default-scheduler 0/1 nodes are available: 1 node(s) had taints that the pod didn't tolerate.
- 5:解决方法(我也是莫名其妙就好了,可以看看下面的文章)
- 6:外网访问Nginx
根据上面kubectl get service,我们可以看到Nginx被映射到外网的端口是30048,所以我们可以这样访问。
- 注意:一定要通过centos服务器的ip+映射到外网的nginx端口(30048)访问,而不是localhost
[root@k8s-master ~]# curl http://192.168.184.100:30048/
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
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>
- 我们再来测试一下是否通过从机的ip访问kubernetes集群中的nginx。
[root@k8s-master ~]# curl http://192.168.184.101:30048/
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
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>
- 结论:我们可以发现,不管是主机ip还是从机ip都可以访问kubernetes集群的nginx。
配置kubernetes中kubectl命令自动补全插件
如果重启机器出现无法自动补全,则执行下面全部source开头的命令即可。其他一概不用动。
- 1:
yum install -y bash-completion
- 2:
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
- 3:
source <(kubectl completion bash)
- 4:
echo “source <(kubectl completion bash)” >> ~/.bashrc
- 5:
vim /root/.bashrc
- 6:
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
- 7:
source <(kubectl completion bash)
- 如何使用:我们在输入kubectl命令时可以用Tab键进行补全。
资源管理
- 在kubernetes中,一切皆为资源,正如在Java中,一切皆为对象。
- (deployment,pod,service)等等这些称之为资源。
- kubernetes实际上就是一个集群,我们可以在kubernetes中部署程序,所谓的部署程序其实就是把程序放到Docker容器中,再将这些Docker容器放到一个个pod中(而pod是kubernetes中的最小控制单元,kubernetes最底层只能控制pod而不是docker容器),如果需要外部网络(kubernetes集群外的网络)访问到这些pod,那么我们就必须使用到service资源,通过service我们就可以通过pod所在的机器的IP地址+分配到的端口号进行访问。
- 如果kubernetes中的组件(例如pod等等)需要持久化,那么可以使用kubernetes提供的存储服务(例如etcd)。
YAML语法
特点
- 大小写敏感
- 缩进表示层级关系
- 需要表示为同一层级关系的话必须将它们首字母左对齐
- “#”为注释
- 一个yaml文件里面写多个yaml配置,可以用 — (三个减号)来分隔。
- 冒号后面要空格再写值(key: value)
yaml文件如下:
# 整形
age: 10
# 布尔型
flag: true
# 实型(浮点型)
price: 123.66
# 日期型
date: 2022-5-14
#字符型
name: 张三
#对象
person:
age: 20
name: 李四
#数组
array:
- 10
- 20
- 30
经过转换成JSON格式为如下:
{
"age": 10,
"flag": true,
"price": 123.66,
"date": "2022-05-14",
"name": "张三",
"person": {
"age": 20,
"name": "李四"
},
"array": [
10,
20,
30
]
}
一个小细节
- 分别在master和slave01、slave02执行:
[root@k8s-master ~]# docker images
...
[root@k8s-slave01 ~]# docker images
...
nginx 1.14-alpine 8a2fb25a19f5 3 years ago 16MB
[root@k8s-slave02 ~]# docker images
...
- 可以看到只有slave01有Nginx:1.14-alpine镜像,这是为什么呢?
- 此时就牵扯到了kubernetes的执行流程:
- 因为我们在kubectl执行创建pod(deployment)的时候,请求会先到apiServer,然后通过Scheduler计算将要调度到的某个node工作节点(也就是slave01或者slave02)
- 再由controller manager去着手安排工作(也就是上面的创建pod/deployment的任务)给Scheduler计算出来的节点执行,这时安排给了slave01,slave01就会去查看本地docker有没有该镜像,如果没有才会从docker hub上面拉取(kubernetes默认是这种机制,可以进行其他设置,比如一直从docker hub上面拉取或者一直从本地拉取这两种机制),这个时候就是只有slave01才有这个nginx镜像了,而正常来说master是没有的,除非手动拉取,因为master节点不会干活,干活的是slave节点。
三种资源管理方式
- 第二种和第三种都是需要通过执行yaml配置文件来操作kubernetes资源的。而第一种不需要,直接使用命令即可。
第一种:命令式对象管理:只能使用命令去操作kubernetes资源
[root@k8s-master ~]# kubectl run nginx-deployment --image=nginx:1.14-alpine
kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
deployment.apps/nginx-deployment created
查看一下pod:
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-deployment-768546d477-kzvbl 1/1 Running 0 16s
查看一下deployment:
[root@k8s-master ~]# kubectl get deployment
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
nginx-deployment 1/1 1 1 72s
总结:可以看出kubectl run命令是通过创建deployment(pod控制器)从而创建pod。
第二种:命令式对象配置:指定yaml配置文件来操作kubernetes资源(create(创建)或者patch(更新))
- create创建操作:
创建yaml配置文件:
vim nginx-pod.yaml
内容如下:如何编写在下面会说。
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: test
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-nginx-pod1
namespace: test
spec:
containers:
- image: nginx:1.14-alpine
name: nginx-containner1
ports:
- containerPort: 80
执行命令:
[root@k8s-master ~]# kubectl create -f nginx-pod.yaml
namespace/test created
pod/my-nginx-pod1 created
查看namespace:
[root@k8s-master ~]# kubectl get namespace
NAME STATUS AGE
default Active 113m
kube-node-lease Active 113m
kube-public Active 113m
kube-system Active 113m
test Active 37s
进入test的namespace查看pod:
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --namespace=test
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
my-nginx-pod1 1/1 Running 0 100s
查看deployment:
[root@k8s-master ~]# kubectl get deployment
No resources found in default namespace.
[root@k8s-master ~]# kubectl get deployment --namespace=test
No resources found in test namespace.
总结:这种创建pod方式和第一种是完全不一样的,这种方式不是通过创建deployment来创建pod,而是直接创建pod。
用刚刚的yaml文件删除命名空间和pod
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f nginx-pod.yaml
namespace "test" deleted
pod "my-nginx-pod1" deleted
查看pod的详细内容
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods my-nginx-pod1 -n test
Name: my-nginx-pod1
Namespace: test
Priority: 0
Node: k8s-slave02/192.168.184.102
Start Time: Sun, 15 May 2022 16:56:23 +0800
Labels: <none>
Annotations: <none>
Status: Running
IP: 10.244.2.4
IPs:
IP: 10.244.2.4
Containers:
nginx-containner1:
Container ID: docker://975f343633f5727105b580bc0b7137513a1db800162538062c503c009f6686d1
Image: nginx:1.14-alpine
Image ID: docker-pullable://nginx@sha256:485b610fefec7ff6c463ced9623314a04ed67e3945b9c08d7e53a47f6d108dc7
Port: 80/TCP
Host Port: 0/TCP
State: Running
Started: Sun, 15 May 2022 16:56:24 +0800
Ready: True
Restart Count: 0
Environment: <none>
Mounts:
/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-x4cbn (ro)
可以看到pod的IP地址和容器镜像等等内容!
集群内访问
[root@k8s-master ~]# curl 10.244.2.4:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
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>
第三种:声明式对象配置:指定yaml配置文件来操作kubernetes资源(apply(没有就创建,有就更新))
创建yaml配置文件:
vim nginx-pod-apply.yaml
内容如下:如何编写在下面会说。
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
name: test
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-nginx-pod-apply1
namespace: test
spec:
containers:
- image: nginx:1.14-alpine
name: nginx-containner-apply1
ports:
- containerPort: 80
执行命令:(由于里面的东西我们原来都没有,所以此时是created新增)
[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f nginx-pod-apply.yaml
namespace/test created
pod/my-nginx-pod-apply1 created
查看pod
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n test
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
my-nginx-pod-apply1 1/1 Running 0 64s
三种方式使用场景总结
使用场景 | 资源管理方式 | 命令模板 |
查询资源 | 命令式对象管理 | kubectl get(describe) 资源名称 |
新增或者更新资源 | 声明式对象配置 | kubectl apply -f XXX.yaml |
删除资源 | 命令式对象配置 | kubectl delete -f XXX.yaml |
❤️💛🧡本章结束,我们下一章见❤️💛🧡