实践出真知----k8s初步熟悉使用介绍，实践搭建nginx集群

k8s部署搭建参考：基于Linux（Ubuntu20.04）初步搭建k8s集群

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一、前言

实践是检验真理的唯一标准，只有从实践中才能快速熟悉理解k8s。

三个基本概念，Pod，Service，Namespace。

Pod：k8s最小单元，pod和容器的区别，容器包含在pod中，一个pod中有一个pause容器和若干个业务容器，而容器就是单独的一个容器，简而言之，pod是一组容器，而容器单指一个容器。

Service：pod每次动态创建后，自动分配的ip会不同，所以引入了service(即服务的注册与发现)，通俗的讲，就是管理上网功能的，相关于网络管理员，保证网络正常就行。

namespace：命名空间，主要用于隔离

k8s一切皆容器，所有的服务也好，插件也好，都是运行在docker容器之中。

部署项目，类似docker-compose通过yaml文件拉取生成项目布置，docker-compose只能单机本机上部署，但k8s可以集群部署多台服务器，即node节点。

环境介绍：
k8s-master：Ubuntu–192.168.152.100
k8s-node01：Ubuntu–192.168.152.101
k8s-node02：Ubuntu–192.168.152.102

布置之前，先完善kubectl 命令自动补全，因为默认kubectl按快捷键没有补齐的。

#安装bash-completion（如果已经安装忽略即可）：
sudo apt install bash-completion
#测试一下：
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
source <(kubectl completion bash)
#测试没问题后，对 /root/.bashrc 加2行代码 ，方便以后每次登录自动生效：
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
source <(kubectl completion bash)

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二、直接创建pod部署nginx（非必要，测试熟悉用，熟悉k8s者可跳过这步）

在yaml文件中，有个kind参数，用来指定创建资源的角色/类型。
正常创建是创建Deployment和Service两个 yaml文件，及kind分别是deployment，Service来搭建。

这里可以直接创建pod 测试来熟悉k8s相关操作。而且只能单个创建pod，无法达到集群的要求。

一般不直接kind: Pod创建pod,而是通过controller来创建pod。deployment为其中一种controller。这里先演示测试最基本的搭建，所以设置为kind:Pod

#编辑
sudo vim nginx_pod.yaml

内容如下，相关参数说明见本文最后。

apiVersion: v1	#核心，对象pod、service等
kind: Pod
metadata:		#资源的元数据/属性
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:			#设置该资源的内容
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80	#容器端口
      hostPort: 8081	#让外部访问端口，官方及其不推荐这种方式，走的防火墙iptables方式，本人测试没成功，仍然无法从外部访问。

yaml创建完成后，使用命令 kubectl apply或者kubectl create加入k8s并创建 pod

两者命令区别：
kubectl create：是先删除所有现有的东西，重新根据yaml文件生成新的。无法覆盖，报错。
kubectl apply：根据配置文件里面列出来的内容，升级现有的，直接覆盖原来的。(建议使用)

kubectl apply -f nginx_pod.yaml
#或者用以下命令
kubectl create -f nginx_pod.yaml

创建完成后，可查看pod 的状态，执行命令：

kubectl get pods -o wide	# 列出所有 pod 并显示详细信息
kubectl get pods nginx -o wide	# 列出所有nginx pod 并显示详细信息

显示如下，可以看到 nginx pod 已处于 Running 状态，表示刚创建的 pod 已成功运行起来。

ubuntu@k8s-master:~$ kubectl apply -f nginx_pod.yaml
pod/nginx created
ubuntu@k8s-master:~$ kubectl get pods nginx -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          35s   172.16.58.193   k8s-node02   <none>           <none>

通过查看pods状态，可以得到信息，pods的内部IP为172.16.58.193，master已将nginx自动部署至node02节点（如没有特殊设置，k8s会通过服务器负载均衡自动布置合适的node节点上）。

在node2节点的机器上，查看docker可以看到，docker nginx已经运行。

在master主节点上，同样可用类似docker exec的命令，进入容器查看状态。

#进入容器
kubectl exec -it nginx -- /bin/sh
#进入容器后，执行命令访问nginx。可正常返回nginx页面。
curl localhost

测试完成后，可以用以下命令删除此pod

kubectl delete -f nginx_pod.yaml

通过测试可以看出，使用hostPort的方式，这种很难通过外网访问内部容器。
所以通过其他方式访问，最常用的是NodePort的方式，对比这两种方式：

1、使用hostPort的方式，这种还会占用其他宿主机的端口，同时会引发其他错误，官方也不推荐。
2、使用NodePort的方式，k8s广泛应用的服务暴露方式，普遍运用的方式，这种也是Service默认的网络端口模式。

接下来用Deployment和Service正常创建多个pod。

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三、正式部署nginx集群

1、创建 deployment

通过deployment创建Pod，创建deployment yaml文件

sudo vim nginx-dep.yml

内容为

apiVersion: apps/v1	#Deployment用这个
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:			#标签选择器，与metadata中的labels: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
  replicas: 3		# 镜像副本数量
  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:			 #即在pod中部署功能
      containers:	 #以下容器内容
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

完成后，加入k8s创建pod

kubectl apply -f nginx-dep.yaml

查看pod

kubectl get deploy -o wide

可以看到，3个pod创建完成，分别分布在两个node节点机器上。

ubuntu@k8s-master:~$ kubectl get pods -o wide
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE         NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-deployment-585449566-547fh   1/1     Running   0          78s   172.16.85.193   k8s-node01   <none>           <none>
nginx-deployment-585449566-pjs7n   1/1     Running   0          78s   172.16.58.195   k8s-node02   <none>           <none>
nginx-deployment-585449566-txzvf   1/1     Running   0          78s   172.16.58.196   k8s-node02   <none>           <none>

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2、创建 Service

创建Service yaml文件

sudo vim nginx-service.yaml

内容为

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080 #端口范围只能是 30000-32767，外部通过此端口访问
  type: NodePort	#nodePort方式，必须声明这类型

完成后，加入k8s创建

kubectl create -f nginx-service.yaml

此时需要用kubectl get svc查看服务了，而不是查看pod。

kubectl get svc -o wide

查看如下已正常启动

ubuntu@k8s-master:~$ kubectl get svc -o wide
NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE    SELECTOR
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        25h    <none>
nginx-service   NodePort    10.101.18.212   <none>        80:30080/TCP   106s   app=nginx

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3、测试访问nginx

在浏览器输入节点IP：30080访问
master主节点IP访问测试：

master节点IP访问测试：

测试完成，这时候正式nginx集群搭建完成。

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四、Namespace 命名空间 (扩展)

1、简介

命名空间适用于存在很多跨多个团队或项目的用户的场景。对于只有几到几十个用户的集群，根本不需要创建或考虑命名空间。当需要名称空间提供的功能时，请开始使用它们。

简单理解，不同团队之间的项目，隔离作用，互不干扰。但是必要情况下，也是可以互相通信的。

Kubernetes中的集群默认会有一个叫default的namespace。实际上，应该是3个：

• default：你的service和app默认被创建于此。
• kube-system：kubernetes系统组件使用。
• kube-public：公共资源使用。但实际上现在并不常用。

命令kubectl get ns可查看命名空间。

ubuntu@k8s-master:~$ kubectl get ns
NAME              STATUS   AGE
default           Active   42h
kube-node-lease   Active   42h
kube-public       Active   42h
kube-system       Active   42h

所有没有指定namespace下，集群都默认在default 命名空间。

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2、创建Namespace

两种方式：命令和yaml文件
1）命令：kubectl create namespace test
2）使用yaml文件：

  sudo vim namespace.yaml

   kind: Namespace
   apiVersion: v1
   metadata:
    name: test
   labels:
    name: test

然后，执行kubectl apply -f namespace.yaml

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3、在namespace中创建资源

也有两种方式：
1）命令最后指定命名空间：kubectl apply -f pod.yaml --namespace=test
2）在yaml文件指定：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
  namespace: test	#指定命名空间
  labels:
    name: mypod
spec:
  containers:
  - name: mypod
    image: nginx

一旦指定命名空间后，在查看Pod或者Service，也必须指定命名空间，否则查看不到，因为没指定之前，所有命令默认是default的命名空间。

查看test命名空间的pod

kubectl get pods --namespace=test

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4、kubens切换namespace

如上所示，所有命令默认是default的命名空间，所有用其他命名空间，必须指定命令。所以可以切换至命名空间，就不需要在命令后指定了。

所以需要用到插件kubens，插件地址：https://github.com/ahmetb/kubectx#manual-installation-macos-and-linux
这里面包含两个插件，需要的话都可以安装。下载安装：

sudo git clone https://github.com/ahmetb/kubectx /opt/kubectx
sudo ln -s /opt/kubectx/kubectx /usr/local/bin/kubectx
sudo ln -s /opt/kubectx/kubens /usr/local/bin/kubens

安装完成，当你运行kubens命令，它会高亮当前的namespace，
切换test空间，kubens test，再次查看所在空间，已切换完成，查看test所在空间的资源，输入命令也无需在次指定test的命名空间。

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五、yaml参数参考（参考）

 apiVersion: v1             #指定api版本，此值必须在kubectl apiversion，命令kubectl api-versions可查看 
 kind: Pod                  #指定创建资源的角色/类型  
 metadata:                  #资源的元数据/属性  
   name: django-pod         #资源的名字，在同一个namespace中必须唯一  
   labels:                  #设定资源的标签，使这个标签在service网络中备案，以便被获知
     k8s-app: django
     version: v1  
     kubernetes.io/cluster-service: "true"  
   annotations:             #设置自定义注解列表  
    - name: String         #设置自定义注解名字  
 spec:                      #设置该资源的内容  
   restartPolicy: Always    #表示自动重启，一直都会有这个容器运行
   nodeSelector:            #选择node节点14     zone: node1  
   containers:  
   - name: django-pod        #容器的名字  
     image: django:v1.1      #容器使用的镜像地址  
     imagePullPolicy: Never #三个选择Always、Never、IfNotPresent，每次启动时检查和更新（从registery）images的策略，
                            # Always，每次都检查
                            # Never，每次都不检查（不管本地是否有）
                            # IfNotPresent，如果本地有就不检查，如果没有就拉取
     command: ['sh']        #启动容器的运行命令，将覆盖容器中的Entrypoint,对应Dockefile中的ENTRYPOINT  
     args: ["$(str)"]       #启动容器的命令参数，对应Dockerfile中CMD参数  
     env:                   #指定容器中的环境变量  
     - name: str            #变量的名字  
       value: "/etc/run.sh" #变量的值  
     resources:             #资源管理
       requests:            #容器运行时，最低资源需求，也就是说最少需要多少资源容器才能正常运行  
         cpu: 0.1           #CPU资源（核数），两种方式，浮点数或者是整数+m，0.1=100m，最少值为0.001核（1m）
         memory: 32Mi       #内存使用量  
       limits:              #资源限制  
         cpu: 0.5  
         memory: 32Mi  
     ports:  
     - containerPort: 8080    #容器开发对外的端口
       name: uwsgi          #名称
       protocol: TCP  
     livenessProbe:         #pod内容器健康检查的设置
       httpGet:             #通过httpget检查健康，返回200-399之间，则认为容器正常  
         path: /            #URI地址  
         port: 8080  
         #host: 127.0.0.1   #主机地址  
         scheme: HTTP  
       initialDelaySeconds: 180 #表明第一次检测在容器启动后多长时间后开始  
       timeoutSeconds: 5    #检测的超时时间  
       periodSeconds: 15    #检查间隔时间  
       #也可以用这种方法  
       #exec: 执行命令的方法进行监测，如果其退出码不为0，则认为容器正常  
       #  command:  
       #    - cat  
       #    - /tmp/health  
       #也可以用这种方法  
       #tcpSocket: //通过tcpSocket检查健康   
       #  port: number   
     lifecycle:             #生命周期管理(钩子)  
       postStart:           #容器运行之前运行的任务  
         exec:  
           command:  
             - 'sh'  
             - 'yum upgrade -y'  
       preStop:             #容器关闭之前运行的任务  
         exec:  
           command: ['service httpd stop']  
     volumeMounts:          #挂载设置
     - name: volume         #挂载设备的名字，与volumes[*].name 需要对应    
       mountPath: /data     #挂载到容器的某个路径下  
       readOnly: True  
   volumes:                 #定义一组挂载设备  
   - name: volume           #定义一个挂载设备的名字  
     #meptyDir: {}  
     hostPath:  
       path: /opt           #挂载设备类型为hostPath，路径为宿主机下的/opt