k8s容器入门

一、k8s入门

1.什么是容器

降低虚拟机造成的物理主机资源浪费，提高物理主机的利用率，并能提供像虚拟机一样狼好的应用程序隔离运行环境，人们把这种轻量型的虚拟机，称为容器。

2. 容器的管理工具

主要用于容器的创建、启动、关闭、删除等
管理工具：

• docker
• pouch
• LXC、LXD、RKT

3.容器的编排部署工具

容器管理工具可以完成基础管理，应对企业中更复杂的应用部署，需要容器编排管理工具。
编排部署工具：

• docker三剑客（docker machine 、docker compose、docker swarm）
• mesos + marathon
• kubernetes
  主要用于管理云平台中多个主机上的容器化应用，k8s的目标是让部署容器化应用建单且高效，提供了应用部署、规划、更新、维护的一种机制。

二、k8s功能、架构

1. k8s功能

可对应用进行自动化的部署、扩容、缩容。

【1】自动装箱

基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器

【2】自我修复（自愈能力）

• 当容器失败时，会对容器进行重启
• 当所部署的noda节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度
• 当容器未通过监控检查时，会关闭此容器
• 直到容器正常运行时，才会提供对外服务

【4】水平扩展

通过简单的指令、用户UI界面或基于CPU等资源的使用情况，对应用当容器进行规模的扩大或剪裁

【5】服务发现

用户不需要使用额外的服务发现机制，就能够基于k8s自身能力实现服务发现和负载均衡

【6】滚动更新

可以根据应用的变化，对应用容器运行的应用，进行一次性或批量更新

【7】版本回退

可以根据应用的部署情况，对应用容器运行应用，进行历史版本即时回退

【8】密匙和配置管理

在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新密匙和应用配置，类似热部署

【9】存储编排

• 自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要
• 存储系统可以来自于本地目录、存储网络（NFS、Gluster、Ceph、Cinder等）、公有云存储服务等

2.Node及Pod支持

• Node（节点）数支持：早期100，现在2000
• POd管理支持：早期1000，现在150000

三、k8s集群部署

1.应用部署架构的分类

• 无中心节点架构：GlusterFS
• 有中心节点架构：HDFS、K8S

2. 集群架构节点的角色功能

【1】 master node三个组件

• k8s的控制节点，对集群进行调度管理，接受集群外用户去集群操作请求
• master node 组成（四个组件）：控制面

1. API Server：通信
2. kube-Scheduler：调度 通过调度算法将pod分布到节点（服务器）上
3. Cluster State Store（ETCD数据库）/分布式键值存储
4. Controller Manger Server :资源

【2】 worker node三个组件：用户面

• 集群工作节点，运行用户业务应用容器1
• worker node组成（三个组件）
  1. kubelet：worker端的管理工具，负责pod的生命周期、存储、网络管理
  2. kube proxy ：网络代理，设置转发路径 ，负责service的服务发现（此处为内部服务的发现，外部服务的发现为ingress），负载均衡（4层负载）
  3. Container Runtime（运行时）：创建容器的软件

【3】附加组件

• kube - dns
• ingress Controller:为服务提供外网入口（外部服务的发现）
  

3. k8s部署

集群可用验证

kubbectl get node   # 节点状态
kubbectl  get cs    # 集群状态

四、k8s集群客户端kubectl命令

# 检查集群是否安装
rpm -qa | grep kubetctl
# 获取kubectl帮助
kubectl --help

使用kubectl命令的必要环境：集群链接配置文件

五、k8s集群资源清单文件（yaml）文件书写方法

1.YAML文件的书写格式

【1】YAML文件介绍

• YAML仍为一种标记语言
• 为了强调这种语言是以数据为中心，而不是以标记语言为重点
• YAML是一个可读性高，用来表达数据序列的格式

【2】YAML文件基本语法

• 使用空格作为缩进
• 缩进空格数目不重要，只要是相同层级的元素左侧对齐就行
• 低版本缩进不可以使用TAB键，只能使用空格
• 使用#标识注释，从这个字符一直到行尾，都会被解释器忽略

【3】YAML支持的数据结构

• 对象

1. 键值对的集合
2. 又称为映射/哈希/字典

• 数组

3. 一组按次序排列
4. 又称为序列/列表

• 纯量
  单个的，不可再分的值：数字、bool、null、时间日期。
  在YMAL中，字符串不使用引号，若是字符串中有空格或者特殊字符，可使用单引号或者双引号引起来

2.通过YAML文件实现资源清单描述方法

【1】常用字段

• version：版本，str类型
• kind：资源类型，str类型
• metadata：元数据对象/资源对象，object
• metadata.name：资源对象名称，str
• metadata.namespace：资源对象命名空间，str
• Spec：详细定义资源对象，资源对象描述，object

六、k8s集群namespace（命名空间）

1.介绍

• 命名空间
• 作用：多租户情况下，实现资源隔离
• 属于逻辑隔离
• 属于管理边界
• 不属于网络边界
• 可以针对每个namespace做资源配额

2.查看

kubect get namesapce

说明:

• default ：用户创建的pod默认在此命名空间
• kune-public ： 所有用户均可访问。包括未认证的用户
• kube-node-lease : kubernetes 集群节点租约状态
• kube-system : kubernetes 集群在使用

3.创建

【1】通过命令创建

kubectl create namespace test

输出： 
namespace/test created

【2】通过资源清单创建

1.准备资源清单文件
cat 01-create-ns.yam1

apiVersion: V1
kind: Namespace
metadata:
  name；demons1
  
2. 应用资源清单文件
kubectl apply -f 01-create-ns.yam1

3. 验证是否创建成功
kubectl get namespace

4.删除

【1】通过kubectl直接删除（不建议）

kubectl get namespace
kubectl delete namespace test

【2】通过kubectl命令应用资源清单文件删除(建议)

kubectl get namespace
cat 01-create-ns.yam1
kubectl delete -f 01-create-ns.yam1

七、k8s集群核心概念pod

k8s中不能直接管理容器，k8s集群中最小的调度单位为pod，因此要使用pod来运行应用容器

1. 概念

• k8s中能够调度的最小单元
• pod是容器的集合

2. 查看Pod

kubectl get pod
kubectl get pods
kubectl get pods --namespace default

3. 创建Pod

【1】编写用于 创建pod资源清单文件

4. Pod访问（不建议访问）

知道pod的IP地址
curl 172.xx.xx.xx

5. Pod删除方法

【1】通过kubectl直接删除（不建议）

 kubectl delete pods pod1

【2】通过kubectl命令应用资源清单文件删除(建议)

kubectl delete -f 02-create-pod.yam1

八、k8s集群核心概念controller(控制器)

了解pod的删除方法，发现pod的删除很简单，容易误操作，因此，引入另一个概念Controller（控制器），用于在k8s集群中以loop方式监视pod状态，若是发现pod被删除，会重新拉起一个pod，让pod一直保持在用户期望的状态。

1. Controller作用

• 控制器
• 用于对应用运行的资源进行监控
• 当pod出现问题时，会把pod重新拉起，以达到用户期望的状态

2. Controller分类

常见pod控制器：工作服在类型，调用的RC控制器

• Deployment ：声明式更新控制器，用于发布无状态应用。针对RS的更高层次的封装。，提供了更丰富的部署相关的功能。
  优点：后端可以无限扩容
• ReplicaSet（RS）：副本集控制器，用于对pod进行副本规模扩大或裁剪，用于发布无状态应用。动态更新POD副本数，可以通过selector来选择对哪些pod生效。
• StatefulSet：有状态副本集，用于发布有状态应用
  优点：持续稳定，可以保留IP不变
  主要特点：稳定的持久化存储，稳定的网络标志，有序部署有序扩展，有序收缩有序删除
  组成：Headless Service（对于有状态服务的DNS管理）、volumeClaimTemplate（用于创建持久化卷的模板）
• DaemonSet：在k8s集群每一个Node上运行一个副本，用于发布监控或日志收集等应用
  装在每一个节点上
• Job：运行一次性作业任务
• CronJob：运行周期性作业任务

3. Deplyment控制器作用

• 具有上线部署、滚动升级、创建副本、回滚到以前某一版本（成功/稳定）等功能

4. 创建Depliyment控制器类型应用方法

【1】通过kubectl命令行创建（不建议）

【2】通过kubectl命令应用资源清单文件创建（建议）

5. 删除Depliyment控制器类型应用方法

带有控制器类型的POD不建议直接删除，如果必须删除，请删除控制器的应用名称。(直接删除pod后，POD会被再次拉起)

【1】通过kubectl命令行创建

# 查看应用：
kubectl get depliyment.apps
# 删除应用;
kubectl delete depliyment.apps nginx-app

【2】通过kubectl命令应用资源清单文件创建

九、k8s集群核心概念service

1. service 概念

• 不是实体服务
• 是一条iptables或者ipva的转发规则

2. service作用

• 通过service为pod客户端提供访问POD方法，即客户端访问pod入口
• service通过pod标签与pod进行关联

3. service类型

• ClusterIP：默认，分配一个集群内部可以访问的虚拟IP ，只能内部访问
• NodePort：在每个Node上分配一个端口作为外部访问入口
• LoadBalancer：工作在特定的Cloud Provider上（例如：Googel Cloud、AWS、Openstack）
• ExternalName：表示把集群外部的服务引入到集群内部中来，即实现了集群内部pod和集群外部的服务进行通信

4. service参数

• port：访问service使用的端口
• targetPort：Pod中容器端口
• NodePort：通过Node实现外网用户访问k8s集群内sercvice

5. service创建方法

【1】通过kubectl命令行创建（不建议）

默认创建的service为ClusterIP类型

# 1.创建Deploment类型应用
# 2.验证应用创建情况
get
# 3.创建service
kubectl expose deployment.apps nginx.app1 --typr=ClusterIP --tarrget-poet=80 --port=80
# 4. 查看service
kubectl get service

【2】通过kubectl命令应用资源清单文件创建（建议）

6. service删除方法

【1】通过kubectl命令行创建（不建议）

kubectl delete service nginx-app1

【2】通过kubectl命令应用资源清单文件创建(建议)