云原生_kubernetes(k8s)介绍

目录

一、应用部署方式演变

二、k8s介绍

三、k8s的组件

四、k8s中的概念

五、k8s资源管理方式

1、命令式对象管理

2、命令式对象配置

3、声明式对象配置

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一、应用部署方式演变

在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：

1、物理机部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上 优点：简单，不需要其它技术的参与 缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容易产生影响

2、虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境 优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性 缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源

3、容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统 优点： ​ 可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等 ​ 运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦 ​ 容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署

容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：

• 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器

• 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量

这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：

• Swarm：Docker自己的容器编排工具

• Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用

• Kubernetes：Google开源的的容器编排工具

二、k8s介绍

           kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。

​          kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：

• 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器

• 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整

• 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务

• 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡

• 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本

• 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

三、k8s的组件

一个kubernetes集群主要是由控制节点(master)、工作节点(node)构成，每个节点上都会安装不同的组件。

master：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 ) ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制 Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上 ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等 Etcd ：负责存储集群中各种资源对象的信息

node：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 ) Kubelet : 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器 KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡 Docker : 负责节点上容器的各种操作

下面，以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件调用关系：

• 首先要明确，一旦kubernetes环境启动之后，master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中

• 一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件

• apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上，在此时，它会从etcd中读取各个node节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知apiServer

• apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务

• kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的pod，pod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中至此，

• 一个nginx服务就运行了，如果需要访问nginx，就需要通过kube-proxy来对pod产生访问的代理，这样，外界用户就可以访问集群中的nginx服务了

四、k8s中的概念

• Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控

• Node：工作负载节点，由master分配容器到这些node工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行

• Pod：kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod中可以有1个或者多个容器

• Controller：控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod、停止pod、伸缩pod的数量等等

• Service：pod对外服务的统一入口，下面可以维护者同一类的多个pod

• Label：标签，用于对pod进行分类，同一类pod会拥有相同的标签

• NameSpace：命名空间，用来隔离pod的运行环境

五、k8s资源管理方式

命令式对象管理：直接使用命令去操作kubernetes资源

kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80

命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作kubernetes资源

kubectl create/patch -f nginx-pod.yaml

声明式对象配置：通过apply命令和配置文件去操作kubernetes资源

kubectl apply -f nginx-pod.yaml

1、命令式对象管理

kubectl命令

​ kubectl是kubernetes集群的命令行工具，通过它能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用的安装部署。kubectl命令的语法如下：

kubectl [command] [type] [name] [flags]

comand：指定要对资源执行的操作，例如create、get、delete

type：指定资源类型，比如deployment、pod、service

name：指定资源的名称，名称大小写敏感

flags：指定额外的可选参数

查看所有pod kubectl get pod 查看某个pod kubectl get pod pod_name 查看某个pod,以yaml格式展示结果 kubectl get pod pod_name -o yaml

资源类型

kubernetes中所有的内容都抽象为资源，可以通过下面的命令进行查看:

kubectl api-resources

经常使用的资源有下面这些：

操作

kubernetes允许对资源进行多种操作，可以通过--help查看详细的操作命令

kubectl --help

2、命令式对象配置

命令式对象配置就是使用命令配合配置文件一起来操作kubernetes资源。

1） 创建一个nginxpod.yaml，内容如下：

apiVersion: v1 kind: Namespace metadata:   name: dev --- apiVersion: v1 kind: Pod metadata:   name: nginxpod   namespace: dev spec:   containers:   - name: nginx-containers     image: nginx:1.17.1

2）执行create命令，创建资源：

[root@master ~]# kubectl create -f nginxpod.yaml namespace/dev created pod/nginxpod created

此时发现创建了两个资源对象，分别是namespace和pod

3）执行get命令，查看资源：

[root@master ~]#  kubectl get -f nginxpod.yaml NAME            STATUS   AGE namespace/dev   Active   18s NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE pod/nginxpod    1/1     Running   0          17s

这样就显示了两个资源对象的信息

4）执行delete命令，删除资源：

[root@master ~]# kubectl delete -f nginxpod.yaml namespace "dev" deleted pod "nginxpod" deleted

此时发现两个资源对象被删除了

总结:

    命令式对象配置的方式操作资源，可以简单的认为：命令  +  yaml配置文件（里面是命令需要的各种参数）

3、声明式对象配置

声明式对象配置跟命令式对象配置很相似，但是它只有一个命令apply。

首先执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现创建了资源 [root@master ~]#  kubectl apply -f nginxpod.yaml namespace/dev created pod/nginxpod created 再次执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现说资源没有变动 [root@master ~]#  kubectl apply -f nginxpod.yaml namespace/dev unchanged pod/nginxpod unchanged

总结:

    其实声明式对象配置就是使用apply描述一个资源最终的状态（在yaml中定义状态）

    使用apply操作资源：

        如果资源不存在，就创建，相当于 kubectl create

        如果资源已存在，就更新，相当于 kubectl patch

扩展：kubectl可以在node节点上运行吗 ?

​ kubectl的运行是需要进行配置的，它的配置文件是$HOME/.kube，如果想要在node节点运行此命令，需要将master上的.kube文件复制到node节点上，即在master节点上执行下面操作：

scp  -r  HOME/.kube   node1: HOME/

使用推荐: 三种方式应该怎么用 ?

创建/更新资源 使用声明式对象配置 kubectl apply -f XXX.yaml

删除资源 使用命令式对象配置 kubectl delete -f XXX.yaml

查询资源 使用命令式对象管理 kubectl get(describe) 资源名称

声明：本文参考创智播客黑马训练营