K8s（kubernetes）介绍以及原理解析

K8s（kubernetes）

云原生

服务部署模式

物理机模式–>虚拟化模式–>云端模式（云原生模式）

K8s简介及架构

容器编排技术，用来管理容器

但是不直接管理容器，通过管理pod来间接管理容器

pod是k8s最小操作单元

pod内部封装的是容器

容器内部部署的就是应用程序

pod也是一个容器，虚拟化的机器

pod内部封装的是docker

K8s解决的问题

部署

指令部署

kubectl run my-app --image=hub.kaikeba.com/library/myapp:v1 -port=80

yaml文件部署

deployment.yaml

apiVersion: app/v1
kind: Depolyment
metadata:
	name: myapp-deployment
	namespace: default
spec:
	replicas: 3
	selector:
		matchLabels:
			app: myapp
			release: stable
	template:
		metadata:
			labels:
				app: myapp
				release: stable
				env: test
		spec:
			containers:
			- name: myapp
				image: hub.kaikeba.com/library/nginx:v1
				imagePullPolicy: IfNotPresent
				ports:
				- name: http
					containerPort: 80

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
	name: nginx-svc
	namespace: default
spec:
	type: NodePort
	selector:
		app: myapp
		release: stable
	ports:
	- name: http
		port: 80
		targetPort: 80

yaml文件解析

简单命令

#查看当前所有pod，查看pod详细信息
kubectl get pod (-o wide)

#查看当前所有svc即服务
kubectl get svc

#查看资源对象
kubectl get deployment

#查看副本
kubectl get rs

#查看描述信息
kubectl describe pod xxx

#查看命名空间
kubectl get ns

#单个容器登陆
kubectl exec -it podname -sh

#多个容器登陆
kubectl exec -it podName -c containerName -sh

#查询容器日志
kubectl logs -f podName

#根据yaml文件创建pod或svc
kubectl apply -f xxx.yaml

#根据yaml文件删除pod或svc
kubectl delete -f xxx.yaml

#将副本扩容3份
kubectl scaled deployment my-app --replicas=3

#删除pod
kubectl delete pod xxxx

#创建服务
kubectl expose deployment my-app --port=80 --target-port=80

#修改service文件
kubectl edit svc my-app

#滚动更新
kubectl set image depoloyment/my-app my-app=hub.kaikeba.com/library/myapp:v2

#帮助文档
kubectl --help

K8s架构原理及核心组件运作机制

副本控制器（ReplicaSet）

控制副本数量，保证副本数量永远和预期设定的数量一致（自愈能力）

服务永远处于高可用状态

部署对象（deployment）

资源对象，支持服务的滚动更新

部署说明

有状态服务

有实时的数据需要存储

集群服务中，拿走一个服务，一段时间后放回去，对服务集群有影响（影响数据完整性，数据一致性）

无状态服务

与有状态服务相反

负载均衡

不能使用的方式

Openresty、nginx都不具备服务发放能力，也就是PodIP地址、hostname发生了变化，但是Openresty、nginx仅是一个静态配置，无法动态发现PodIP已经发生了变化，因此这两个无法实现访问pod这个负载均衡的方案

解决方案：使用service资源对象，此对象是由k8s创建的

使用的方式

复制多个pod实现负载均衡，使用service资源对象，实现多个pod之间的请求转发

通过标签选择器来选择属于它的pod，从而知道应该把请求发给那些pod

Tcp 转发，service的ip端口对应三个pod的ip端口，采用轮询策略

访问服务原理

通过dns域名解析出ip地址，实现服务的访问

pod内网访问

pod跨物理访问

pod外网访问

开辟一个物理端口，此端口必须和service端口做一个映射，当外网请求来临时，先发给物理机，再由物理机转发给service，再由service将请求转发给内部pod服务

看见的service的ip地址是局域网ip地址，不能对外网提供访问，需要将serviceIp类型由ClusterIP修改为NodePort（会在每一个node节点都开辟一个相同的端口）

访问方式：物理机IP:物理机端口

Pod详解

Pod是什么

pod是容器（相当于一台独立的机器，独立沙箱环境）

pod内部封装的是docker容器

pod有自己的ip地址和hostname

pod相当于是一台物理机（服务器），实际上pod是一个虚拟化的容器（以进程模式运行在操作系统内部），在物理节点上，pod和pod之间相互隔离的一个沙箱环境

Pod能干什么

官方：服务上线部署的时候，pod通常被用来部署一组相关的服务，访问链路上属于上下游的访问关系，就叫一组相关的服务，但是，为了让k8s更好的管理服务，因此通常一个pod内部只部署一个服务

Pod核心原理

业务容器共享虚拟网络栈和数据卷

Pod数据卷

Volume数据卷是容器共享的数据卷，当容器宕机后，volume数据卷不会消失

Volume数据卷生命周期是随着pod的变化而变化的，因此pod宕机，volume数据卷就消失了

Service VIP

Service就是k8s的资源对象（service是一个运行在node节点进程），Service有自己的IP地址，有自己的端口，一旦创建IP不变

Service相当于服务网关一样，所有的请求都必须经过service拦截，然后对请求进行转发

设计Service的原因：屏蔽底层因pod异常，宕机等等发生ip、hostname变化所造成的一个影响，使得用户不需要关心底层pod到底是如何变化的，或者不需要关心PodIP地址、hostname的变化

一组业务pod对应一个service对象，一个service对象将会根据标签选择器匹配属于这个service控制的pod业务组

service不存在单点故障，service资源对象会在每个node节点都存储一份，service Vip资源高可用是由etcd来保障的

Service解析图

K8s利用endpoints controller控制器调用watch接口来发现pod服务变化，及时更新在etcd中维护的service对应的PodIP地址的关系

Service VIP产生

• 服务部署的时候人工创建的

K8s网络解析

DNS+ClusterIP

集群内网访问外部服务

直接访问

通过endpoints转发

外网访问集群内网服务

nodeport

hostport

load balance

HPA

它可以根据当前pod资源的使用率（如CPU、磁盘、内存等），进行副本数的动态的扩容与缩容，以便减轻各个pod的压力。

Ingress

其实就是一组基于DNS名称（host）或URL路径把请求转发到指定的Service资源的规则。用于将集群外部的请求流量转发到集群内部完成的服务发布。我们需要明白的是，Ingress资源自身不能进行“流量穿透”，仅仅是一组规则的集合，这些集合规则还需要其他功能的辅助，比如监听某套接字，然后根据这些规则的匹配进行路由转发，这些能够为Ingress资源监听套接字并将流量转发的组件就是Ingress Controller。

apiVersion: extensions/v1beta1		
kind: Ingress		
metadata:			
  name: ingress-myapp   
  namespace: default     
  annotations:          
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
spec:     
  rules:   
  - host: myapp.magedu.com   
    http:
      paths:       
      - path:       
        backend:    
          serviceName: myapp
          servicePort: 80

Ingress资源时基于HTTP虚拟主机或URL的转发规则，需要强调的是，这是一条转发规则。它在资源配置清单中的spec字段中嵌套了rules、backend和tls等字段进行定义。如下示例中定义了一个Ingress资源，其包含了一个转发规则：将发往myapp.magedu.com的请求，代理给一个名字为myapp的Service资源。

创建后端服务->创建Ingress服务

多域名服务

即配置多个- host

同一域名访问多个服务

annotations:
  nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target:/	#请求重写
  

配置两个- path
-path: /nginx
-path: /tomcat

https方式

云原生环境部署

部署秒杀系统：

1. deployment
2. service
3. hpa（扩容）
4. ingress（外网访问）

动态扩容