【云原生 | Kubernetes篇】Kubernetes基础入门（三）

文章目录

Kubernetes基础入门

一、基础知识

二、部署一个应用

三、应用程序探索

1、了解Pod

2、了解Node

3、故障排除

4、kubectl run

四、应用外部可见

1、Kubernetes Service 总览

2、Service 和 Label

3、kubectl expose

五、伸缩应用程序-扩缩容

六、执行滚动升级

七、使用配置文件方式

1、部署一个应用

2、暴露应用

3、扩缩容

4、滚动升级

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Kubernetes基础入门

一、基础知识

以上展示了一个master（主节点）和6个worker（工作节点）的k8s集群

# docker run  --name hello-pod alpine  是跑一个容器，容器的粒度有点小

kubectl run  hello-pod --image=alpine #跑一个Pod。Pod里面其实也是容器

 
kubectl get pod  #以前的docker ps -a

## 所有kubectl在master节点运行，把命令请求发给api-server。api-server一系列处理
##  master只负责调度，而worker node才是真正部署应用的。

docker是每一个worker节点的运行时环境

kubelet负责控制所有容器的启动停止，保证节点工作正常，已经帮助节点交互master

master节点的关键组件：

• kubelet（监工）：所有节点必备的，控制这个节点所有pod的生命周期以及与api-server交互等工作

• kube-api-server：负责接收所有请求，集群内对集群的任何修改都是通过命令行、ui把请求发给api-server才能执行的。api-server是整个集群操作对内、对外的唯一入口。不包含我们后来部署应用暴露端口的方式

• kube-proxy：整个节点的网络流量负责

• cri：都有容器运行时环境

worker节点：

• kubelet（监工）：所有节点必备的，控制这个节点所有pod的生命周期以及与api-server交互等工作

• kube-proxy：整个节点的网络流量负责

• cri：都有容器运行时环境

二、部署一个应用

创建一次部署工作(自愈机制)

• kubectl create deploy xxxxxx ：命令行会给api-server发送要部署xxx的请求

• api-server把这个请求保存到etcd

# kubectl create 帮我们创建k8s集群中的一些对象
kubectl create --help
kubectl create deployment 这次部署的名字 --image=应用的镜像
#Create a deployment named  my-nginx that runs the nginx image
kubectl create deployment my-nginx --image=nginx

##最终在一个机器上有pod、这个pod其实本质里面就是一个容器
k8s_nginx_my-nginx-6b74b79f57-snlr4_default_dbeac79e-1ce9-42c9-bc59-c8ca0412674b_0
### k8s_镜像(nginx)_pod名(my-nginx-6b74b79f57-snlr4)_容器名(default_dbeac79e-1ce9-42c9-bc59-c8ca0412674b_0)

# Create a deployment with command
kubectl create deployment my-nginx --image=nginx -- date

# Create a deployment named my-nginx that runs the nginx image with 3 replicas.
kubectl create deployment my-nginx --image=nginx --replicas=3

# Create a deployment named my-nginx that runs the nginx image and expose port 80.
kubectl create deployment my-nginx --image=nginx --port=80

Deployment（部署）

• 在k8s中，通过发布 Deployment，可以创建应用程序 (docker image) 的实例 (docker container)，这个实例会被包含在称为 Pod 的概念中，Pod 是 k8s 中最小可管理单元。

• 在 k8s 集群中发布 Deployment 后，Deployment 将指示 k8s 如何创建和更新应用程序的实例，master 节点将应用程序实例调度到集群中的具体的节点上。

• 创建应用程序实例后，Kubernetes Deployment Controller 会持续监控这些实例。如果运行实例的 worker 节点关机或被删除，则 Kubernetes Deployment Controller 将在群集中资源最优的另一个 worker 节点上重新创建一个新的实例。这提供了一种自我修复机制来解决机器故障或维护问题。

• 在容器编排之前的时代，各种安装脚本通常用于启动应用程序，但是不能够使应用程序从机器故障中恢复。通过创建应用程序实例并确保它们在集群节点中的运行实例个数，Kubernetes Deployment 提供了一种完全不同的方式来管理应用程序。

• Deployment 处于 master 节点上，通过发布 Deployment，master 节点会选择合适的 worker 节点创建 Container（即图中的正方体），Container 会被包含在 Pod （即蓝色圆圈）里。

自愈：针对使用Deployment等部署的应用。

kubectl run ：直接启动一个pod； 不会产生一次部署信息。所以删除就没

kubectl create deploy： 启动一个Pod，以及记录这次部署信息。所以，这个pod即使挂了，这次部署信息有，就会强制同步到这次部署信息期望的最终结果；kubectl get deploy,pod 都有内容

三、应用程序探索

• 了解Kubernetes Pods（容器组）

• 了解Kubernetes Nodes（节点）

• 排查故障

创建 Deployment 后，k8s创建了一个 Pod（容器组） 来放置应用程序实例（container 容器）。

1、了解Pod

Pod （容器组） 是一个k8s中一个抽象的概念，用于存放一组 container（可包含一个或多个 container 容器，即图上正方体)，以及这些 container （容器）的一些共享资源。这些资源包括：

• 共享存储，称为卷(Volumes)，即图上紫色圆柱

• 网络，每个 Pod（容器组）在集群中有个唯一的 IP，pod（容器组）中的 container（容器）共享该IP地址

• container（容器）的基本信息，例如容器的镜像版本，对外暴露的端口等

Pod（容器组）是 k8s 集群上的最基本的单元。当我们在 k8s 上创建 Deployment 时，会在集群上创建包含容器的 Pod (而不是直接创建容器)。每个Pod都与运行它的 worker 节点（Node）绑定，并保持在那里直到终止或被删除。如果节点（Node）发生故障，则会在群集中的其他可用节点（Node）上运行相同的 Pod（从同样的镜像创建 Container，使用同样的配置，IP 地址不同，Pod 名字不同）。

TIP

重要：

• Pod 是一组容器（可包含一个或多个应用程序容器），以及共享存储（卷 Volumes）、IP 地址和有关如何运行容器的信息。

• 如果多个容器紧密耦合并且需要共享磁盘等资源，则他们应该被部署在同一个Pod（容器组）中。

2、了解Node

Pod（容器组）总是在 Node（节点） 上运行。Node（节点）是 kubernetes 集群中的计算机，可以是虚拟机或物理机。每个 Node（节点）都由 master 管理。一个 Node（节点）可以有多个Pod（容器组），kubernetes master 会根据每个 Node（节点）上可用资源的情况，自动调度 Pod（容器组）到最佳的 Node（节点）上。

每个 Kubernetes Node（节点）至少运行：

• Kubelet，负责 master 节点和 worker 节点之间通信的进程；管理 Pod（容器组）和 Pod（容器组）内运行的 Container（容器）。

• kube-proxy，负责进行流量转发

• 容器运行环境（如Docker）负责下载镜像、创建和运行容器等。

Kubelet启动的Pod每个都有Ip，全集群任意位置均可访问 

kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=10.170.11.8 \
--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lanson_k8s_images \
--kubernetes-version v1.21.0 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=192.168.0.0/16

--pod-network-cidr=192.168.0.0/16：pod 的ip范围

calico：网络组件:
【扁平化网络】

3、故障排除

kubectl get - 显示资源列表

# kubectl get 资源类型

#获取类型为Deployment的资源列表
kubectl get deployments

#获取类型为Pod的资源列表
kubectl get pods

#获取类型为Node的资源列表
kubectl get nodes

# 查看所有名称空间的 Deployment
kubectl get deployments -A
kubectl get deployments --all-namespaces
# 查看 kube-system 名称空间的 Deployment
kubectl get deployments -n kube-system

#####并不是所有的对象都在名称空间中

# 在名称空间里
kubectl api-resources --namespaced=true

# 不在名称空间里
kubectl api-resources --namespaced=false

 kubectl describe - 显示有关资源的详细信息

# kubectl describe 资源类型 资源名称

#查看名称为nginx-XXXXXX的Pod的信息
kubectl describe pod nginx-XXXXXX	

#查看名称为nginx的Deployment的信息
kubectl describe deployment my-nginx	

kubectl logs - 查看pod中的容器的打印日志（和命令docker logs 类似）

# kubectl logs Pod名称

#查看名称为nginx-pod-XXXXXXX的Pod内的容器打印的日志
#本案例中的 nginx-pod 没有输出日志，所以您看到的结果是空的
kubectl logs -f nginx-pod-XXXXXXX

kubectl exec - 在pod中的容器环境内执行命令(和命令docker exec 类似)

# kubectl exec Pod名称 操作命令

# 在名称为nginx-pod-xxxxxx的Pod中运行bash
kubectl exec -it nginx-pod-xxxxxx /bin/bash

### 注意：新版1.21.0 提示这个命令会过期

4、kubectl run

也可以独立跑一个Pod

## kubectl run --help
kubectl run nginx --image=nginx

总结：

kubectl create 资源  #创建任意资源
kubectl create deploy #创建部署
kubectl run #只创建一个Pod
kubectl get 资源名(node/pod/deploy) -n xxx（指定名称空间，默认是default） #获取资源
kubectl describe  资源名(node/pod/deploy)  xxx #描述某个资源的详细信息
kubectl logs 资源名 ##查看日志
kubectl exec -it pod名 -- 命令  #进pod并执行命令
kubectl delete 资源名(node/pod/deploy) xxx  #删除资源

四、应用外部可见

• 了解 Kubernetes 中的 Service

• 了解 标签(Label) 和 标签选择器(Label Selector) 对象如何与 Service 关联

• 在 Kubernetes 集群外用 Service 暴露应用

1、Kubernetes Service 总览

• Kubernetes Pod 是转瞬即逝的。

• Pod 实际上拥有生命周期 。 当一个工作 Node 挂掉后, 在 Node 上运行的 Pod 也会消亡。

• ReplicaSet会自动地通过创建新的 Pod 驱动集群回到目标状态，以保证应用程序正常运行。

• Kubernetes 的 Service 是一个抽象层，它定义了一组 Pod 的逻辑集，并为这些 Pod 支持外部流量暴露、负载平衡和服务发现。

  • Service 使从属 Pod 之间的松耦合成为可能。 和其他 Kubernetes 对象一样, Service 用 YAML 或者 JSON 来定义. Service 下的一组 Pod 通常由 LabelSelector (请参阅下面的说明为什么您可能想要一个 spec 中不包含selector的服务)来标记。

  • 尽管每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，但是如果没有 Service ，这些 IP 不会暴露在群集外部。Service 允许您的应用程序接收流量。Service 也可以用在 ServiceSpec 标记type的方式暴露

    • ClusterIP (默认) - 在集群的内部 IP 上公开 Service 。这种类型使得 Service 只能从集群内访问。

    • NodePort - 使用 NAT 在集群中每个选定 Node 的相同端口上公开 Service 。使用: 从集群外部访问 Service。是 ClusterIP 的超集。

    • LoadBalancer - 在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为 Service 分配一个固定的外部IP。是 NodePort 的超集。

    • ExternalName - 通过返回带有该名称的 CNAME 记录，使用任意名称(由 spec 中的externalName指定)公开 Service。不使用代理。这种类型需要kube-dns的v1.7或更高版本。

2、Service 和 Label

Service 通过一组 Pod 路由通信。Service 是一种抽象，它允许 Pod 死亡并在 Kubernetes 中复制，而不会影响应用程序。在依赖的 Pod (如应用程序中的前端和后端组件)之间进行发现和路由是由Kubernetes Service 处理的。

Service 匹配一组 Pod 是使用标签(Label)和选择器(Selector),它们是允许对 Kubernetes 中的对象进行逻辑操作的一种分组原语。标签(Label)是附加在对象上的键/值对，可以以多种方式使用:

• 指定用于开发，测试和生产的对象

• 嵌入版本标签

• 使用 Label 将对象进行分类

3、kubectl expose

 kubectl expose deployment tomcat6 --port=8912 --target-port=8080 --type=NodePort
 
 ## --port：集群内访问service的端口 8912
 ## --target-port： pod容器的端口 8080
 ## --nodePort： 每个机器开发的端口 30403
 
 
 ## 进行验证
 kubectl get svc 
 curl ip:port
 
 kubectl expose  #暴露，成一个负载均衡网络
 ## kubectl exec 进去pod修改，并测试负载均衡

五、伸缩应用程序-扩缩容

• 用 kubectl 扩缩应用程序

• 扩缩一个 Deployment

我们创建了一个Deployment ，然后通过服务提供访问 Pod 的方式。我们发布的 Deployment 只创建了一个 Pod 来运行我们的应用程序。当流量增加时，我们需要对应用程序进行伸缩操作以满足系统性能需求。

​

## 扩容的Pod会自动加入到他之前存在的Service（负载均衡网络）
kubectl scale --replicas=3  deployment tomcat6

#持续观测效果
watch kubectl get pods -o wide

六、执行滚动升级

• 使用 kubectl 执行滚动更新

滚动更新允许通过使用新的实例逐步更新 Pod 实例从而实现 Deployments 更新，停机时间为零。

与应用程序扩展类似，如果暴露了 Deployment，服务（Service）将在更新期间仅对可用的 pod 进行负载均衡。可用 Pod 是应用程序用户可用的实例。

滚动更新允许以下操作：

• 将应用程序从一个环境提升到另一个环境（通过容器镜像更新）

• 回滚到以前的版本

• 持续集成和持续交付应用程序，无需停机

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#应用升级: tomcat:alpine、tomcat:jre8-alpine
# kubectl set image deployment/my-nginx2  nginx=nginx:1.9.1

##联合jenkins 形成持续集成，灰度发布功能
kubectl set image deployment.apps/tomcat6 tomcat=tomcat:jre8-alpine #可以携带--record参数，记录变更


##回滚升级
### 查看历史记录
kubectl rollout history deployment.apps/tomcat6
kubectl rollout history deploy tomcat6

### 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment.apps/tomcat6 --to-revision=1
kubectl rollout undo deploy tomcat6 --to-revision=1

七、使用配置文件方式

1、部署一个应用

apiVersion: apps/v1	#与k8s集群版本有关，使用 kubectl api-versions 即可查看当前集群支持的版本
kind: Deployment	#该配置的类型，我们使用的是 Deployment
metadata:	        #译名为元数据，即 Deployment 的一些基本属性和信息
  name: nginx-deployment	#Deployment 的名称
  labels:	    #标签，可以灵活定位一个或多个资源，其中key和value均可自定义，可以定义多组，目前不需要理解
    app: nginx	#为该Deployment设置key为app，value为nginx的标签
spec:	        #这是关于该Deployment的描述，可以理解为你期待该Deployment在k8s中如何使用
  replicas: 1	#使用该Deployment创建一个应用程序实例
  selector:	    #标签选择器，与上面的标签共同作用，目前不需要理解
    matchLabels: #选择包含标签app:nginx的资源
      app: nginx
  template:	    #这是选择或创建的Pod的模板
    metadata:	#Pod的元数据
      labels:	#Pod的标签，上面的selector即选择包含标签app:nginx的Pod
        app: nginx
    spec:	    #期望Pod实现的功能（即在pod中部署）
      containers:	#生成container，与docker中的container是同一种
      - name: nginx	#container的名称
        image: nginx:1.7.9	#使用镜像nginx:1.7.9创建container，该container默认80端口可访问

kubectl apply -f xxx.yaml

2、暴露应用

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service	#Service 的名称
  labels:     	#Service 自己的标签
    app: nginx	#为该 Service 设置 key 为 app，value 为 nginx 的标签
spec:	    #这是关于该 Service 的定义，描述了 Service 如何选择 Pod，如何被访问
  selector:	    #标签选择器
    app: nginx	#选择包含标签 app:nginx 的 Pod
  ports:
  - name: nginx-port	#端口的名字
    protocol: TCP	    #协议类型 TCP/UDP
    port: 80	        #集群内的其他容器组可通过 80 端口访问 Service
    nodePort: 32600   #通过任意节点的 32600 端口访问 Service
    targetPort: 80	#将请求转发到匹配 Pod 的 80 端口
  type: NodePort	#Serive的类型，ClusterIP/NodePort/LoaderBalancer

3、扩缩容

修改deployment.yaml 中的 replicas 属性即可

完成后运行

kubectl apply -f xxx.yaml

4、滚动升级

修改deployment.yaml 中的 imageName 属性等

完成后运行

kubectl apply -f xxx.yaml

以上都可以直接 kubectl edit deploy/service 等，修改完成后自动生效

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