k8s详解

Kubernetes（简称 k8s）是一个开源的容器编排系统，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。本篇详解将介绍 k8s 的核心概念、架构和使用方法，帮助读者深入理解 k8s 并掌握其基本操作。

一、k8s 核心概念

1.1 容器
容器是一种轻量级、可移植的虚拟化技术，用于打包和运行应用程序。容器可以共享主机操作系统的内核，从而提高部署效率和资源利用率。常见的容器技术包括 Docker、Kubernetes Pod、LXC 等。
1.2 Namespace
Namespace 是 k8s 中的资源隔离单元，用于对 k8s 对象进行命名空间隔离。通过创建 Namespace，可以对同一集群中的不同应用程序进行资源隔离、权限控制和配置管理。
1.3 rootfs
rootfs 是 k8s 中的容器根文件系统，用于存储容器的文件系统和应用程序。rootfs 是读写可变的，可以实现容器的持久化存储和数据共享。

二、k8s 架构及服务

2.1 k8s 架构
k8s 的架构包括控制平面和数据平面。控制平面负责管理集群的状态和配置信息，包括 API Server、Scheduler、Controller 等组件。数据平面负责容器的运行和通信，包括 kubelet、kube-proxy、容器网络等组件。
2.2 Service
Service 是 k8s 中的服务抽象，用于暴露和访问集群内部的容器服务。Service 是一个逻辑名称，可以对应一个或多个容器，并且可以在集群中自动发现和路由。
2.2.1 Service 简介
Service 是 k8s 中最基本的服务抽象，用于将容器服务暴露给其他容器或外部客户端。Service 可以自动发现容器，并提供负载均衡、故障转移和高可用等功能。
2.2.2 Service 的创建
可以通过 kubectl 命令创建 Service，例如：

kubectl create service  --type= --port= --target-port=  

其中，是 Service 的名称，是 Service 的类型，是容器监听的端口，是 Service 暴露的端口。
2.2.3 检测服务
可以通过 kubectl 命令检测 Service 的状态，例如：

kubectl get service   

2.2.4 在运行的容器中远程执行命令
可以通过 kubectl 命令在运行的容器中远程执行命令，例如：

kubectl exec  --   

2.3 连接集群外部的服务
可以通过 k8s 的 Service 暴露集群内部的容器服务到集群外部，从而实现外部客户端对容器服务的访问。
2.3.1 介绍服务 endpoint
Service endpoint 是 Service 在集群外部的访问地址，可以用于连接集群内部的容器服务。
2.3.2 手动配置服务的 endpoint
可以通过 kubectl 命令手动配置服务的 endpoint，例如：

kubectl expose service  --type= --port= --target-port=  

2.3.3 为外部服务创建别名
可以通过 kubectl 命令为外部服务创建别名，例如：

kubectl create serviceaccount  --from-literal==  

2.4 将服务暴露给外部客户端
可以通过 k8s 的 Loadbalance 将服务暴露给外部客户端，从而实现外部客户端对容器服务的负载均衡访问。
2.5 通过 Ingress 暴露服务
可以通过 Ingress 将服务暴露给外部客户端，从而实现外部客户端对容器服务的访问。

三、k8s卷

3.1 卷的类型
卷是 k8s 中的数据持久化和共享机制，用于将数据持久化到容器外部的存储系统中。卷的类型包括：

• EmptyDir 卷：用于存储临时数据。
• HostPath 卷：用于将宿主机上的文件系统挂载到容器中。
• Persistent 卷：用于将数据持久化到容器外部的存储系统中。
  3.2 通过卷在容器间共享数据
  可以通过卷在容器间共享数据，例如：

kubectl create persistentvolume   
kubectl create persistentvolumeclaim  --request-storage= --volume-name=  
kubectl apply -f   

其中，是 PersistentVolume 的名称，是 PersistentVolumeClaim 的名称，是请求的存储空间大小，是容器的配置文件。
3.3 管理卷
可以通过 kubectl 命令管理卷，例如：

kubectl get pvc   
kubectl delete pvc   

其中，是 PersistentVolumeClaim 的名称。
3.4 使用卷的注意事项
在使用卷时，需要注意以下几点：

• 卷应该挂在同一宿主机上的容器中，否则可能会导致数据访问不了。
• 卷的容量应该大于或等于请求的存储空间大小，否则可能会导致容器无法启动。
• 卷的访问模式应该设置为 ReadWriteOnce，以确保数据的安全性。
• 卷的生命周期应该与容器的生命周期相同，以确保数据的持久化和共享。

四、k8s 存储类

4.1 存储类
存储类是 k8s 中的存储资源，用于为容器提供持久化存储空间。存储类包括：

• PersistentVolume：用于将数据持久化到容器外部的存储系统中。
• StorageClass：用于定义存储类的属性和特征。
• PersistentVolumeClaim：用于请求和分配存储空间。
  4.2 创建存储类
  可以通过 kubectl 命令创建存储类，例如：

kubectl create storageclass  --provisioner= --parameters=  

其中，是 StorageClass 的名称，是 Provisioner 的名称，是存储类的参数。
4.3 管理存储类
可以通过 kubectl 命令管理存储类，例如：

kubectl get storageclass   
kubectl delete storageclass   

其中，是 StorageClass 的名称。
4.4 使用存储类的注意事项
在使用存储类时，需要注意以下几点：

• 存储类应该与宿主机的存储系统兼容，否则可能会导致数据无法访问。
• 存储类的参数应该根据实际需求进行配置，以确保数据的安全性和可靠性。
• 存储类应该与 PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim 配合使用，以确保数据的持久化和共享。

五、k8s 网络

5.1 网络概述
k8s 中的网络是指容器之间的通信机制，用于实现容器间的数据传输和共享。k8s 支持多种网络模式，包括：

• Host 网络：将容器直接映射到宿主机上，容器间的通信通过宿主机实现。
• Container 网络：将容器映射到同一网络中，容器间的通信通过网络实现。
• Service 网络：将容器映射到 Service 上，容器间的通信通过 Service 实现。
  5.2 创建网络
  可以通过 kubectl 命令创建网络，例如：

kubectl create network       

其中，是 Network 的名称。
5.3 管理网络
可以通过 kubectl 命令管理网络，例如：

kubectl get network       
kubectl delete network       

其中，是 Network 的名称。
5.4 使用网络的注意事项
在使用网络时，需要注意以下几点：

• 网络应该与容器的通信需求相匹配，例如，Host 网络适用于容器与宿主机之间的通信，Container 网络适用于容器间的通信。
• 网络的配置应该正确设置，例如，子网、路由、IP 等，以确保容器间的通信正常。
• 网络的安全性应该得到保障，例如，通过防火墙、入侵检测等措施，防止容器间的恶意攻击和数据泄露。