Kubernetes(k8s)概述

开发理念
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。

应用理念
k8s是一个编排容器的工具，其实也是管理应用的全生命周期的一个工具，从创建应用，应用的部署，应用提供服务，扩容缩容应用，应用更新，都非常的方便，而且可以做到故障自愈，例如一个服务器挂了，可以自动将这个服务器上的服务调度到另外一个主机上进行运行，无需进行人工干涉。

k8s可以更快的更新新版本，打包应用，更新的时候可以做到不用中断服务，服务器故障不用停机，从开发环境到测试环境到生产环境的迁移极其方便，一个配置文件搞定，一次生成image，到处运行

在k8s进行管理应用的时候，基本步骤是：创建集群，部署应用，发布应用，扩展应用，更新应用。

为什么一次生成Image可以到处运行，需要先了解Docker：

K8S架构

  • k8s的架构主要是由master节点和node节点构成
  • 一个master节点可以对应多个node节点。

master节点不存储容器

主要由四个部分构成：
api server k8s网关，所有请求指令都必须先到这里
scheduler 调度器，控制网关过来的请求路由到哪个node
controller 控制器，主要用来维护k8s资源对象
etcd 主要用来资源对象

node节点就是存储具体容器的，但是不仅仅只有容器，主要包括：
docker 容器引擎，运行容器的基础环境
kubelet 在每个node节点都存在一份，主要来执行关于资源操作的指令，负责pod的维护。
kube-proxy 代理服务，用于负载均衡，在多个pod之间做负载均衡
fluentd 日志收集服务
pod 是k8s的最小服务单元，pod内部才是容器，k8s通过操作pod来操作容器

pod 也是一个容器，是封装容器的容器，是一个虚拟化的分组，有自己的ip和port。
pod的子容器之间的交互，就像在一台机器上的交互。具体的实现是通过pause容器来实现的。
在初始化一个pod容器的时候，就会生成一个pause容器。这个容器使得pod里面的子容器能够共享网络和存储，方便内部容器之间的调用。

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；

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。

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。

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；

Volume是Pod中能够被多个容器访问的共享目录。

Label以key/value的形式附加到各种对象上，如Pod、Service、RC、Node等，以识别这些对象，管理关联关系等，如Service和Pod的关联关系。

RC中定义的Lable筛选出对应的Pod实例，并实时监控其状态和数量，如果实例数量少于定义的副本数量（Replicas），则会根据RC中定义的Pod模板来创建一个新的Pod，然后将此Pod调度到合适的Node上启动运行，直到Pod实例数量达到预定目标。

客户端流程

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。

使用内部流程

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

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。

常用命令

Node

[root@master ~]kubectl get no    #查看node节点
[root@master ~]kubectl get no -o wide   #查看node节点
[root@master ~]kubectl describe no   
[root@master ~]kubectl get no -o yaml  #以yaml的格式输出node的详细信息
[root@master ~]kubectl get no -o json	 #以json的格式输出node的详细信息
[root@master ~]kubectl get node --selector=[label_name]   #selector 标签选择器（yaml文件中有）
[root@master ~]kubectl top node [node_name]  #查看node节点各资源的使用情况
[root@master ~]kubectl top node node1

PODS

[root@master ~]kubectl get po 				#pod的信息
[root@master ~]kubectl get po -o wide
[root@master ~]kubectl describe po
[root@master ~]kubectl get po --show-labels      #查看pod对应的标签
[root@master ~]kubectl get po -l app=nginx      	#查看标签为app: nginx 的pod
[root@master ~]kubectl get po -o yaml   				#yaml格式
[root@master ~]kubectl get po -o json					#json格式
[root@master ~]kubectl get pods -- field-selector status.phase=Running   #查看状态为Running的pod

Namespaces

[root@master ~] kubectl get ns   #查看命名空间
[root@master ~] kubectl get ns - o yaml
[root@master ~] kubectl describe ns

Deployments

是用于管理pod的抽象层

kubernetes 微服务注册与发现 kubernetes开发_Pod

[root@master ~] kubectl get deploy
[root@master ~] kubectl describe deploy
[root@master ~] kubectl get deploy - o wide
[root@master ~] kubectl get deploy - o yaml

Service

[root@master ~] kubectl get svc
[root@master ~] kubectl describe svc
[root@master ~] kubectl get svc - o wide
[root@master ~] kubectl get svc - o yaml
[root@master ~] kubectl get svc --show-labels

更多基础命令查看

安装

安装 minikube + kubectl
需要提前安装好Docker，这里就不再赘述了

#kubectl 的安装：
wget https://storage.googleapis.com/kubernetes- release/release/v1.5.1/bin/darwin/amd64/kubectl chmod +x kubectl mv kubectl /usr/local/bin/kubectl 复制代码
#minikube
curl -Lo minikube http://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/minikube/releases/v0.30.0/minikube-darwin-amd64 && chmod +x minikube && sudo mv minikube /usr/local/bin/
复制代码

安装完毕后可以启动k8s环境了，命令行运行 minikube start
minikube ssh 进入minikube的虚拟机内部，执行 docker ps 查看所有的组件容器是否启动成功 如果没有问题退出登录，在外部执行 minikube dashboard 即可在浏览器启动控制台，到这里k8s的实验环境就已经搭建完毕了

部署应用

在k8s只要使用两条指令就可以创建一个集群

一个是kubectl init进行初始化，创建一个master节点

第二条指令就是kubectl join xxx创建一个node节点，加入这个集群

kubernetes 微服务注册与发现 kubernetes开发_Server_02

kubectl 来创建一个deployment:
第一步就是创建 Deployment ，它将负责创建和更新我们的应用实例，并且持续监控应用的状态。

kubectl run <node_name>--image=<url> --port=8080
  • 执行后master节点将会选择一个合适的node来部署该应用（minikube环境下只有一个node），创建完成后可以使用 kubectl get deployment 来查看该应用：
# 开启代理
kubectl proxy
#可以先用 kubectl get pod 来查看pod名
  • 代理启动后在新终端通过restful api的方式就可以通过代理访问到内部pod所提供的服务，restful的url模式如下：
    /api/v1/namespace/{namespace}/pods/{name}/proxy/{path:*}

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Service

当我们需要对外提供可用的真实服务时，需要更加可靠的手段，那就是 Service

kubernetes 微服务注册与发现 kubernetes开发_kubernetes 微服务注册与发现_04

  • 一个Service可以映射多个Pod，为了把多个Pod在逻辑上组合起来，k8s又引入了 Label的概念，简单的说就是每个Pod上都可以打一个Label（标签），具有相同Label的Pod就成为一个逻辑分组。Service就是通过Label Selector的方式来关联多个Pod的
  • 创建一个Service并将它暴露到外部，通常可以有 LoadBalancer 和 NodePort
    两种手段，不过minikube只支持后者，使用 kubectl expose 命令即可创建Service:
  • 使用 kubectl get service 我们可以看到已经创建的服务，其中 kubernetes 是k8s默认已经创建好的。可以看到，新创建的service把对应pod的8080端口暴露到了外部的32344端口，接下来通过这个端口就可以访问到hello world服务了：

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  • 这里的 IP 是minikube的docker-daemon的ip，可以通过 minikube docker-env 来查看

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  • 我们可以查看一下service和pod的详情，来看看Label是否按照我们预期的被创建：

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label是 key=value 的形式被创建的，如果想要自定义一些label，使用 kubectl label 命令即可：

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  • 在pod和service非常多的时候，可以用作一种过滤的手段，使用-l参数即可进行筛选，就像sql的where语句一样：

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  • 最后，如果想要删除一个service，只需要运行 kubectl delete service [服务名]
    即可，当然服务删除后pod仍然存在并且会持续运行，只是对外的入口消失了而已。