一篇文章教会你使用kubernetes的基本使用

  
哈喽！大家好，我是「奇点」，江湖人称 singularity。刚工作几年，想和大家一同进步
一位上进心十足的【Java ToB端大厂领域博主】！
喜欢java和python，平时比较懒，能用程序解决的坚决不手动解决

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目录

⛳️  1.文章核心知识点介绍

⛳️ 2.为什么学习k8s

⛳️ 3.使用环境和必备知识技能

⛳️ 4.互联⽹项⽬部署⽅式演进历史发展

传统部署时代：

虚拟化部署时代：

容器部署时代：

⛳️ 5.概念

⛳️ 6常见功能

服务发现和负载均衡

存储编排

⾃动部署和回滚

⾃我修复

密钥与配置管理

⛳️ 7.常⻅组件和整体架构

常见概念：master、node、pod、podcontroller、service、label、namespace

Master

Node

Pod

Pod Controller

service 

 Label

NameSpace：

应⽤分类

⛳️ 8.整体架构

⛳️ 9.集群架构和云服务搭建

k8s集群类型

单master-Node集群 ⼀主多从

多主多从（⾼可⽤集群）

单⼀个节点

k8s搭建⽅式：

Minikube搭建：

 常见命令

启动minikube

#查看集群信息

查询节点信息：

查看内部组件

⛳️ 10. 只用5分钟带你部署k8s单节点应用

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容器编排调度是近几年非常流行，使用非常广泛的一项云技术。是多数互联⽹公司⾥⾯⽤的技术，实现跨主机多容器编排调度管 理的最佳技术之⼀。国内外一线大厂都使用的一项技术。

今天博主就将kubernetes的基本使用记录下来。

写在前面，对k8s的使用首先先进行一次自己的整理，如果现在看不懂可以记住，根据下面内容的学习，你一定会明了的。

k8s可以理解成一个航母战斗群组，有一个master长官对整个战斗群进行总指挥，剩下的驱逐舰、护卫舰和巡洋舰等就是node节点。这里的航母暂且就认为只有指挥的作用。

服务发现和负载均衡：

战斗群能够使用 经纬度定位自己编队的战舰位置，这就是服务发现）

当敌人很多的时候，能够请求增援，或者指挥自己的编队进行队内增援，这就是负载。

存储编排：

战斗群能够将战舰航行和战斗的信息进行记录，并进行保存这就是存储，航母对战舰的指挥，这就是编排

自动部署和回滚

当与指挥部失联，只能自动部署作战了，太强大了，先保存实力等大部队来了再一句歼灭敌人

自我修复

当某个战舰收到攻击，损伤不是很严重的时候，战舰上的船员能够自己对船只进行修复

用一句话简单记忆上面的功能就是：

指挥官发现（服务发现）敌人过于强大，先忍辱负（负载均衡）重，保存（存储编排）自己的实力，回退一下（回滚），修复一下损伤的船只，等带大部队的到来，一举歼灭敌人。

是不是k8s的功能我们就记住了

 

⛳️  1.文章核心知识点介绍

本文会安装下面的内容进行介绍：

• 从0到1教你掌握kubernetes核⼼组件，基于互联⽹项⽬ 部署⽅式演进，到整体容器编排调度组件架构。
• 使⽤阿⾥云ECS服务器多种⽅式搭建K8S集群，搭建 MiniKube、KubeAdm等⽅式，5分钟带你部署第⼀个 K8S应⽤
• 从k8s核⼼资源⽂件yaml解析到多个资源实战，包括 Pod、Label标签、NodeSelector选择器综合应⽤
• Pod控制器Deployment实现滚动升级、DeamonSet、 Job等案例实战；
• 服务注册发现Service多类型ClusterIP、NodePort等应 ⽤；
• 数据存储持久化劵Volume实战，包括ConfigMap、 Secret、NFS、PV、PVC多案例
• 基于当下热⻔框架SpringBoot+JDK11打包镜像，推送私有 镜像仓库+K8S集群部署实战
• 互联⽹⼤⼚DevOps链路解析，热⻔K8S可视化管理⼯具 Rancher2.X实战，部署私有镜像SpringBoot应⽤和热⻔ 中间件Redis7、Mysql8.0实战
• 基于Kubectl操作对⽐Rancher管控台和备份导出，是⼀套 从0学K8S到实战的快速上⼿课程

通过本文你会掌握上面的全部知识： 

⛳️ 2.为什么学习k8s

• 多数互联⽹公司⾥⾯⽤的技术，实现跨主机多容器编排调度管 理的最佳技术之⼀
• 可以实现服务注册发现、DevOps⾃动部署和回滚，能够⾃动 实现请求的负载均衡分配⽹络流量
• 在多数互联⽹公司中，Kubernetes占有率很⾼，是近⼏年⼤ 量流⾏
• 可以作为公司内部培训技术分享必备知识，超多案例+实战等
• 多数国内外的互联网大厂都使用的一门技术

⛳️ 3.使用环境和必备知识技能

阿⾥云Linux CentOS 7服务器

• 有Linux+docker
• 框架整合这块：采⽤SpringBoot框架（采⽤其他语⾔或框架 也⾏）

K8S官方⽂档：K8S⽂档：https://kubernetes.io/docs/home/

⛳️ 4.互联⽹项⽬部署⽅式演进历史发展

相信⼤家对K8S是⼜爱⼜恨

所谓爱的深、痛的深

爱：互联⽹⼤⼚⼴泛使⽤，功能强⼤

痛：概念多、⼜抽象、底层复杂

我们可以看出k8s看起来还是很容易的，但是其中的组件还是很多很抽象的。真正做到掌握还是很有难度的。

 我们的应用部署经历了很长时间的发展，下面是应用部署的发展过程。

传统部署时代：

早期的时候，在物理服务器上运⾏应⽤程序

缺点：⽆法限制在物理服务器中运⾏的应⽤程序资源使⽤，会 导致资源分配问题，过⾼或过低 部署多个物理机，维护许多物理服务器的成本很⾼。

虚拟化部署时代：

• 虚拟化技术允许在单个物理服务器的 CPU 上运⾏多台虚拟 机（VM）。
• 虚拟化能使应⽤程序在不同 VM 之间被彼此隔离，且能提 供⼀定程度的安全性
• 能够更好地利⽤物理服务器的资源，具有更⾼的可伸缩 性，以及降低硬件成本等等的好处

缺点

• 需要单独⼀个系统，占⽤资源
• 不能灵活的扩容和缩容

容器部署时代：

容器类似于 VM，但是更宽松的隔离特性，使容器之间可 以共享操作系统（OS）

最熟悉的就是Docker容器化技术

• ⼀⾏命令可以部署任意⼀个 mysql、nginx、redis、 RabbitMQ、Kakfa等热⻔中间件
• docker命令可以操作当前机器上的1个容器
• docker-compose可以操作当前机器上的多个容器
• 容器⽐起 VM 被认为是更轻量级的，每个容器都具有⾃⼰ 的⽂件系统、CPU、内存、进程空间等。
• 跨云和操作系统发⾏版本的可移植性：可在 Ubuntu、 CoreOS、CentOS、 Google Kubernetes Engine 和其他 任何地⽅运⾏

但是容器化部署还是有很多问题

 基于上门的问题，容器编排管理就出现了。出现了一些容器编排管理软件。

• Docker Swarm：Docker⾃⼰的容器编排⼯具
• Mesos：Apache的资源管控的⼯具，结合Marathon使⽤
• Kubernetes：Google开源的的容器编排⼯具, 基于内部 Borg系统的开源版本

⛳️ 5.概念

说了半天，那Kubernetes是什么呢？？️️

• K8S的本质是⼀组服务器集群，可以在对应服务器集群的每个 节点上运⾏程序，来对节点中的容器进⾏管理。
• 类似Master-Work⽅式，每个服务器上安装特定的k8s组件， 就可以形成集群，然后部署对应的应⽤即可。

⛳️ 6常见功能

服务发现和负载均衡

• Kubernetes 可以使⽤ DNS 名称或⾃⼰的 IP 地址来暴露容 器。
• 如果进⼊容器的流量很⼤， Kubernetes 能够⾃动实现请 求的负载均衡分配⽹络流量，从⽽使部署稳定

存储编排

• Kubernetes 允许⾃动挂载选择的存储系统，例如本地存 储、云提供商存储等。

⾃动部署和回滚

• 可以⽤k8s⾃动化部署创建新容器， 删除现有容器并将它 们的所有资源⽤于新容器。
• 当版本发布错误，可以⽴刻回退到之前的版本

⾃我修复

• 如果某个容器宕机了，K8S 可以快速重新启动新的的容 器，替换旧的容器

密钥与配置管理

• K8S允许存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥

⛳️ 7.常⻅组件和整体架构

• 控制节点：master-node 负责集群管理
• 工作节点：worker-node 负责为集群提供运行环境

常见概念：master、node、pod、podcontroller、service、label、namespace

• Master

  指的是集群控制节点（相当于整个集群的指挥中⼼），在 每个Kubernetes集群⾥都需要有⼀个Master来负责整个集 群的管理和控制

• Node

除了master，k8s集群中的其他机器被称为Node节点， Node节点才是kubernetes集群中的⼯作负载节点 每个Node节点都会被master分配⼀些⼯作负载（docker 容器），node节点上的docker负责容器的运⾏

除了master，k8s集群中的其他机器被称为Node节点， Node节点才是kubernetes集群中的⼯作负载节点 每个Node节点都会被master分配⼀些⼯作负载（docker 容器），node节点上的docker负责容器的运⾏

• Pod

  Pod是⼀组容器, 在K8S中，最⼩的单位是Pod, ⼀个Pod可 以包含多个容器，但通常情况下我们在每个Pod中仅使⽤ ⼀个容器

  可以把Pod理解成豌⾖荚, Pod内的每个容器是⼀颗颗豌⾖

  分类

  ⾃主创建：直接创建出来的Pod，这种pod删除后就没 有了，也不会⾃动重建                        控制器创建：通过控制器创建的pod，这类Pod删除了 之后还会⾃动重建

简单记忆

node就是一个装着豌豆的盒子。豌豆就是pod 容器就是豌豆。

• Pod Controller

  控制器是管理pod的中间层，只需要告诉Pod控制器，想要 创建多少个什么样的Pod，它会创建出满⾜条件的Pod并确 保每⼀个Pod资源处于⽤户期望的⽬标状态。如果Pod在运 ⾏中出现故障，它会基于指定策略重新编排Pod

  通过它来实现对pod的管理，⽐如启动pod、停⽌pod、扩 展pod的数量等等

  类型

  ReplicaSet、Deployment、Horizontal Pod Autoscaler、DaemonSet等

• service 

        在k8s⾥⾯，每个Pod都会被分配⼀个单独的IP地址,但这个 IP地址会随着Pod的销毁⽽消失         Service (服务)就是⽤来解决这个问题的, 对外服务的统⼀⼊ ⼝，⽤于为⼀组提供服务的Pod         抽象⼀个稳定的⽹络访问 地址 ⼀个Service可以看作⼀组提供相同服务的Pod的对外访问         接⼝，作⽤于哪些Pod是通过标签选择器来定义的

•  Label

  K8S提供了⼀种机制来为Pod进⾏分类，那就是Label（标 签），同⼀类pod会拥有相同的标签 Label的具体形式是key-value的标记对，可以在创建资源 的时候设置，也可以在后期添加和修改

  给某个资源对象定义⼀个Label，就相当于给它打了⼀个标 签，可以通过Label Selector（标签选择器）查询和筛选拥 有某些Label的资源对象，K8S通过这种⽅式实现了类似 SQL的对象查询机制

  应⽤场景

  未使⽤前，分散难管理，如果需要部署不同版本的应⽤ 到不同的环境中，难操作

为Pod打上不同标签，使⽤Label组织的Pod，轻松管理 

1. Label选择器 

   对应的资源打上标签后,可以使⽤标签选择器过滤指定的标 签

   标签选择器⽬前有两个

   1. 基于等值关系（等于、不等于）

   2. 基于集合关系（属于、不属于、存在）

简单记忆

service-->标签选择器-->pod

• NameSpace：

可以在⼀个物理集群上运⾏多个虚拟集群，这种虚拟集群 被称作 命名空间，⽤来隔离pod的运⾏环境

同⼀个名字空间中的资源名称必须唯⼀，⽽不同名字空间 之间则没有这个要求

NameSpace是不能嵌套的，每⼀个 Kubernetes 的资源都 只能在⼀个NameSpace内

名字空间是在多个⽤户之间划分集群资源的⼀种⽅法（通 过资源配额）例如都叫商品服务，那么能够通过namespace实现着两个商品服务的区分。

不必使⽤多个名字空间来分隔轻微不同的资源，例如同⼀ 软件的不同版本： 应该使⽤标签 来区分同⼀名字空间中的 不同资源

Kubernetes 会创建四个初始NameSpace名称空间：

default 没有指明使⽤其它名字空间的对象所使⽤的默 认名字空间 kube-system Kubernetes 系统创建对象所使⽤的名字 空间 kube-public kube-node-lease

应⽤分类

有状态应⽤(需要感应到之前的数据)

• 不能简单的实现负载均衡的服务，有数据产⽣的服务， Redis、MySql、RabbitMQ等
• 相关服务须通过⼀些较复杂的配置才能做到负载均衡。
• 有状态的应⽤，建议直接在物理机部署，⽅便维护管理

⽆状态应⽤

状态的应用，能快速扩容（账号服务没有）

• 没有对应业务数据的应⽤，可以简单的实现负载均衡，复 制⼀个节点即可快速扩容，如SpringCloud中的业务服务
• ⽆状态的应⽤适合部署在 Kubernetes（K8s）中或者容器 中。

⛳️ 8.整体架构

K8S整体架构，也是Client-Server模型

• 控制节点Master-Node，负责集群的管理

apiserver：提供操作【k8s集群资源】的唯⼀⼊⼝， RESTful⽅式请求,并提供认证、授权、访问控制、API注册 和发现等

scheduler：负责资源的调度，按照预定的调度策略，【计 算】将Pod调度到相应的Node节点进⾏应⽤部署

controller-manager：控制器管理中⼼，负责维护集群的 状态，⽐如故障检测、滚动更新等，根据调度器的安排通 知对应的节点创建pod（将上面的调度器设计的）放到对应的容器中去

etcd：存储中⼼，是兼具⼀致性和⾼可⽤性的键值数据 库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据 库

• ⼯作节点Worker-Node，负责为集群提供运⾏环境

Node是Pod真正运⾏的主机，可以是物理机也可以是虚拟 机, Node本质上不是K8S来创建的， K8S只是管理Node上 的资源，为了管理Pod，每个Node节点上⾄少需要运⾏ container runtime（Docker）、kubelet和kube-proxy服 务

kubelet：相当于主节点派到⼯作节点的⼀个代表（小跟班），⽤于管 理本机容器（相当于master节点的化身），负责维护容器 的⽣命周期也负责Volume(CVI)和⽹络（CNI）的管理

kube-proxy：负责为Service提供cluster内部的服务发现/ ⽹络代理/负载均衡等操作，为部署的应⽤程序提供访问⼊ ⼝（对外的通讯员），和apiserver（操作内部的）是不⼀样的，后者是操作k8s集群内部的

通过Kubectl（kubecontroller）进行交互，连接apiserver，到etcd中获取各个资源的pod等连接的情况。再执行调度器进行计算，计算pod到哪一个容器中去。由apiserver通知controller-manager来决定部署到哪里去。由controller-manager通知node节点（小跟班），然后通过容器引擎，来通知在创建pod部署容器。 

现在对k8s的概念和各个组件和整体又了一个大致的了解，接下来我们将亲自搭建一个K8s集群。这里使用的是centos7机器。用自己的虚拟机也可以 

服务器要求：服务器要求⾄少⼀台2核4G以上的云服务器

⛳️ 9.集群架构和云服务搭建

k8s集群类型

单master-Node集群 ⼀主多从

推荐测试环境 服务器要求：服务器要求⾄少2台2核4G以上的云服务器 多master-Node集群

多主多从（⾼可⽤集群）

推荐⽣产环境使⽤ 服务器要求：服务器要求⾄少4台2核4G以上的云服务器 单节点k8s集群

单⼀个节点

服务器要求：服务器要求⾄少⼀台2核4G以上的云服务器

 一主多从的结构

 

多主多从的结构 

k8s搭建⽅式：

• kubeadm搭建（推荐）

是⼀个K8s部署⼯具，提供kubeadm init和kubeadm join ⽤于快速搭建k8s集群，⽐较推荐

• ⼆进制包搭建

从github下载发⾏版的⼆进制包，⼿动部署每个组件， 组 成Kubernetes集群

可以了解底层，但是步骤繁琐，坑⽐较多

• Minikube搭建：

是⼀种轻量化的Kubernetes集群，是k8s社区为了帮助开 发者和学习者能够更好学习和体验k8s功能⽽推出的，使⽤ 个⼈PC的虚拟化环境就快速构建启动单节点k8s

避免这些兼容性问题：统⼀使⽤阿⾥云Linux CentOS 7.8

Minikube搭建：

安装Docker

# 1.先安装yml

yum install -y yum-utils device-mapper-persistentdata lvm2

# 2.设置阿⾥云镜像 sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/dockerce/linux/centos/docker-ce.repo

# 3.查看可安装的docker版本

yum list docker-ce --showduplicates | sort -r

#4. 安装docker

yum -y install docker-ce-20.10.10-3.el7

#5. 查看docker版本

docker -v

#配置开机⾃启动

systemctl enable docker.service

#6. 启动docker

systemctl start docker

#7. 查看docker 启动状态

systemctl status docker

 

配置镜像源

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF

[kubernetes]

name=Kubernetes

baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/ repos/kubernetes-el7-x86_64 enabled=1

gpgcheck=0

repo_gpgcheck=0

gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/d oc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpmpackage-key.gpg

EOF

安装kubectl

yum install -y kubectl-1.18.0 

安装minikube

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/v1.18.1/minikube-linux-amd64 && sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube 

  

检查minikube安装是否成功

minikube version

 

 

 常见命令

启动minikube

minikube start --image-mirror-country='cn' --driver=docker --force

 

#查看集群信息

kubectl cluster-info

这里可能和我一样遇到-bash: kubectl: 未找到命令的问题，可参考文章解决

https://blog.csdn.net/qq_29235677/article/details/125933839https://blog.csdn.net/qq_29235677/article/details/125933839 

查询节点信息：

kubectl get node

 状态信息是Ready

角色是：master

 查询多节点多时候，就会看到多个，只有在集群中就能够获取集群中全部节点的信息。

查看内部组件

kubectl get pod 

这里如果没有指定名称空间的话，会到默认的命名空间去查询，但是现在没有，所以可以加 -A查询全部

查询全部的名称空间 

kubectl get pod -A

这里我们获取的就是kubectl-system的名称空间，这里是系统内置的。上面的组件我们大部分之前都讲过了

 

 

⛳️ 10. 只用5分钟带你部署k8s单节点应用

部署第⼀个K8S应⽤-Nginx，并通过公⽹ip访问

创建deployment（Pod控制器的⼀种, 直接删除pod后，会⾃ 动创建新的，需要删除deployment）

kubectl create deployment my-nginx --image=nginx:1.23.0

 

查看deployment和pod

kubectl get deployment,pod,svc

 

⚠️注意这里可以缩写

svc 是service的缩写

deploy 是deployment的缩写 

暴露80端⼝, 就是service服务

node的type有下面几种

supported values: "ClusterIP", "ExternalName", "LoadBalancer", "NodePort

ClusterIP：pod之间的通信内部的通信

ExternalName

LoadBalancer

NodePort ：对外的通信

kubectl expose deployment my-nginx --port=80 --type=NodePort 

 注意这里不能有空格 NodePort

暴露出80端口之后，现在的服务就有两个了，上面我们查看的是1个

 

 

转发端⼝（Mini Kube临时）

kubectl port-forward --address 0.0.0.0 service/my-nginx 8087:80 

 解释： kubectl port-forward 转发⼀个本地端⼝到 Pod 端⼝，不 会返回数据，需要打开另⼀个终端来继续这个练习 my-nginx是一个服务

⚠️注意开启 安全组 

 完美！！！

 

 

注意

Minikube的搭建跟⽤Kubeadm的有⼀点不⼀样

Nodeport不能通过ip+端⼝直接访问，要通过minikube service(内⽹访问)和端⼝转发（公⽹访问）

⛳️ 

到这里我们就将k8s的大部分概念讲解完了，现在我们能够通过k8s注册一个应用，并访问nginx服务了。

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