【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用

第四阶段

时  间:2023年8月18日

参加人:全班人员

内  容:

基于Helm管理Kubernetes应用

目录

一、Kubernetes部署方式

(一)minikube

(二)二进制包

(三)Kubeadm

二、基于kubeadm部署K8S集群

(一)环境准备

(二)部署kubernetes集群

(三)安装Dashboard UI

(四)metrics-server服务部署

(五)Helm应用包管理器介绍

(六)Helm应用包管理器部署


一、Kubernetes部署方式

官方提供Kubernetes部署3种方式

(一)minikube

        Minikube是一个工具,可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes,尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。不能用于生产环境。

官方文档:Install Tools | Kubernetes

(二)二进制包

        从官方下载发行版的二进制包,手动部署每个组件,组成Kubernetes集群。目前企业生产环境中主要使用该方式。

下载地址:

https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG-1.11.md#v1113

(三)Kubeadm

        Kubeadm 是谷歌推出的一个专门用于快速部署 kubernetes 集群的工具。在集群部署的过程中,可以通过 kubeadm init 来初始化 master 节点,然后使用 kubeadm join 将其他的节点加入到集群中。

        1、Kubeadm 通过简单配置可以快速将一个最小可用的集群运行起来。它在设计之初关注点是快速安装并将集群运行起来,而不是一步步关于各节点环境的准备工作。同样的,kubernetes 集群在使用过程中的各种插件也不是 kubeadm 关注的重点,比如 kubernetes集群 WEB Dashboard、prometheus 监控集群业务等。kubeadm 应用的目的是作为所有部署的基础,并通过 kubeadm 使得部署 kubernetes 集群更加容易。

2、Kubeadm 的简单快捷的部署可以应用到如下三方面:

·新用户可以从 kubeadm 开始快速搭建 Kubernete 并了解。

·熟悉 Kubernetes 的用户可以使用 kubeadm 快速搭建集群并测试他们的应用。

·大型的项目可以将 kubeadm 配合其他的安装工具一起使用,形成一个比较复杂的系统。

·官方文档:

Kubeadm | Kubernetes
Installing kubeadm | Kubernetes

二、基于kubeadm部署K8S集群

(一)环境准备

IP地址

主机名

组件

192.168.100.131

k8s-master

kubeadm、kubelet、kubectl、docker-ce

192.168.100.132

k8s-node01

kubeadm、kubelet、kubectl、docker-ce

192.168.100.133

k8s-node02

kubeadm、kubelet、kubectl、docker-ce

注意:所有主机配置推荐CPU:2C+  Memory:2G+

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1主机初始化配置

所有主机配置禁用防火墙和selinux

[root@localhost ~]# setenforce 0

[root@localhost ~]# iptables -F

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld

[root@localhost ~]# systemctl disable firewalld

[root@localhost ~]# systemctl stop NetworkManager

[root@localhost ~]# systemctl disable NetworkManager

[root@localhost ~]# sed -i '/^SELINUX=/s/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

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2、配置主机名并绑定hosts,不同主机名称不同

[root@localhost ~]# hostname k8s-master

[root@localhost ~]# bash

[root@k8s-master ~]# cat << EOF >> /etc/hosts

192.168.100.131 k8s-master

192.168.100.132 k8s-node01

192.168.100.133 k8s-node02

EOF

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[root@localhost ~]# hostname k8s-node01

[root@k8s-node01 ~]# cat /etc/hosts

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[root@localhost ~]# hostname k8s-node02

[root@k8s-node02 ~]#cat /etc/hosts

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3、主机配置初始化

[root@k8s-master ~]# yum -y install vim wget net-tools lrzsz

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[root@k8s-master ~]# swapoff -a

[root@k8s-master ~]# sed -i '/swap/s/^/#/' /etc/fstab

[root@k8s-master ~]# cat << EOF >> /etc/sysctl.conf

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1

net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1

EOF

[root@k8s-master ~]# modprobe br_netfilter

[root@k8s-master ~]# sysctl -p

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4、部署docker环境

1)三台主机上分别部署 Docker 环境,因为 Kubernetes 对容器的编排需要 Docker 的支持。

[root@k8s-master ~]# wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo

[root@k8s-master ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

2)使用 YUM 方式安装 Docker 时,推荐使用阿里的 YUM 源。

[root@k8s-master ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

3)清除缓存

[root@k8s-master ~]# yum clean all && yum makecache fast

4)启动docker

[root@k8s-master ~]# yum -y install docker-ce

[root@k8s-master ~]# systemctl start docker

[root@k8s-master ~]# systemctl enable docker

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5)镜像加速器(所有主机配置)

[root@k8s-master ~]# cat << END > /etc/docker/daemon.json

{     "registry-mirrors":[ "https://nyakyfun.mirror.aliyuncs.com" ]

}

END

6)重启docker

[root@k8s-master ~]# systemctl daemon-reload

[root@k8s-master ~]# systemctl restart docker

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(二)部署kubernetes集群

1、组件介绍

三个节点都需要安装下面三个组件

kubeadm:安装工具,使所有的组件都会以容器的方式运行

kubectl:客户端连接K8S API工具

kubelet:运行在node节点,用来启动容器的工具

2、配置阿里云yum源

使用 YUM 方式安装 Kubernetes时,推荐使用阿里的 YUM 源。

[root@k8s-master ~]# ls /etc/yum.repos.d/

[root@k8s-master ~]# cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo

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3、安装kubelet kubeadm kubectl

所有主机配置

[root@k8s-master ~]# yum install -y kubelet-1.20.0 kubeadm-1.20.0 kubectl-1.20.0

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[root@k8s-master ~]# systemctl enable kubelet

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[root@k8s-master ~]# kubectl version

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        kubelet 刚安装完成后,通过 systemctl start kubelet 方式是无法启动的,需要加入节点或初始化为 master 后才可启动成功。

4、配置init-config.yaml

        Kubeadm 提供了很多配置项,Kubeadm 配置在 Kubernetes 集群中是存储在ConfigMap 中的,也可将这些配置写入配置文件,方便管理复杂的配置项。Kubeadm 配内容是通过 kubeadm config 命令写入配置文件的。

在master节点安装,master 定于为192.168.100.131,通过如下指令创建默认的init-config.yaml文件:

[root@k8s-master ~]# kubeadm config print init-defaults > init-config.yaml

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init-config.yaml配置

[root@k8s-master ~]# cat init-config.yaml

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5、安装master节点

1)拉取所需镜像

[root@k8s-master ~]# kubeadm config images list --config init-config.yaml

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[root@k8s-master ~]# kubeadm config images pull --config init-config.yaml

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2)安装matser节点

[root@k8s-master ~]# kubeadm init --config=init-config.yaml //初始化安装K8S

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3)根据提示操作

kubectl 默认会在执行的用户家目录下面的.kube 目录下寻找config 文件。这里是将在初始化时[kubeconfig]步骤生成的admin.conf 拷贝到.kube/config

[root@k8s-master ~]# mkdir -p $HOME/.kube

[root@k8s-master ~]# cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

[root@k8s-master ~]# chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

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        Kubeadm 通过初始化安装是不包括网络插件的,也就是说初始化之后是不具备相关网络功能的,比如 k8s-master 节点上查看节点信息都是“Not Ready”状态、Pod 的 CoreDNS无法提供服务等。

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6、安装node节点

1)根据master安装时的提示信息

[root@k8s-node01 ~]# kubeadm join 192.168.100.131:6443 --token abcdef.0123456789abcdef --discovery-token-ca-cert-hash sha256:78bdd0f01660f4e84355b70aa8807cf1d0d6325b0b28502b29c241563e93b4ae

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[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes

[root@k8s-node02 ~]# kubeadm join 192.168.100.131:6443 --token abcdef.0123456789abcdef --discovery-token-ca-cert-hash sha256:78bdd0f01660f4e84355b70aa8807cf1d0d6325b0b28502b29c241563e93b4ae

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Master操作:

[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes

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        前面已经提到,在初始化 k8s-master 时并没有网络相关配置,所以无法跟 node 节点通信,因此状态都是“NotReady”。但是通过 kubeadm join 加入的 node 节点已经在k8s-master 上可以看到。

7、安装flannel

        Master 节点NotReady 的原因就是因为没有使用任何的网络插件,此时Node 和Master的连接还不正常。目前最流行的Kubernetes 网络插件有Flannel、Calico、Canal、Weave 这里选择使用flannel。

所有主机:

master上传kube-flannel.yml,所有主机上传flannel_v0.12.0-amd64.tar,cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz

[root@k8s-master ~]# docker load < flannel_v0.12.0-amd64.tar

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上传插件:

[root@k8s-master ~]# tar xf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz

[root@k8s-master ~]# cp flannel /opt/cni/bin/

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master上传kube-flannel.yml

master主机配置:

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml

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[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n kube-system

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已经是ready状态

(三)安装Dashboard UI

1、部署Dashboard

dashboard的github仓库地址:https://github.com/kubernetes/dashboard

代码仓库当中,有给出安装示例的相关部署文件,我们可以直接获取之后,直接部署即可

[root@k8s-master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/aio/deploy/recommended.yaml

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        默认这个部署文件当中,会单独创建一个名为kubernetes-dashboard的命名空间,并将kubernetes-dashboard部署在该命名空间下。dashboard的镜像来自docker hub官方,所以可不用修改镜像地址,直接从官方获取即可。

2、开放端口设置

        在默认情况下,dashboard并不对外开放访问端口,这里简化操作,直接使用nodePort的方式将其端口暴露出来,修改serivce部分的定义:

所有主机下载镜像

[root@k8s-master ~]# docker pull kubernetesui/dashboard:v2.0.0

[root@k8s-master ~]# docker pull kubernetesui/metrics-scraper:v1.0.4

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[root@k8s-master ~]# vim recommended.yaml

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3、权限配置

配置一个超级管理员权限

[root@k8s-master ~]# vim recommended.yaml

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[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f recommended.yaml

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[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n  kubernetes-dashboard

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -A  -o wide

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4、访问Token配置

使用谷歌浏览器测试访问 https://192.168.100.131:32443

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        可以看到出现如上图画面,需要我们输入一个kubeconfig文件或者一个token。事实上在安装dashboard时,也为我们默认创建好了一个serviceaccount,为kubernetes-dashboard,并为其生成好了token,

我们可以通过如下指令获取该sa的token:

[root@k8s-master ~]# kubectl describe secret -n kubernetes-dashboard $(kubectl get secret -n kubernetes-dashboard |grep kubernetes-dashboard-token | awk '{print $1}') |grep token | awk '{print $2}'

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输入获取的token

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查看集群概况:

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查看集群roles:

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查看集群namespaces:

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查看集群nodes:

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查看集群pods:

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(四)metrics-server服务部署

1、在Node节点上下载镜像

heapster已经被metrics-server取代,metrics-server是K8S中的资源指标获取工具

所有node节点上

[root@k8s-node01 ~]# docker pull bluersw/metrics-server-amd64:v0.3.6

[root@k8s-node01 ~]# docker tag bluersw/metrics-server-amd64:v0.3.6 k8s.gcr.io/metrics-server-amd64:v0.3.6

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2、修改 Kubernetes apiserver 启动参数

在kube-apiserver项中添加如下配置选项 修改后apiserver会自动重启

[root@k8s-master ~]# vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

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3、Master上进行部署

[root@k8s-master ~]# wget https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/download/v0.3.6/components.yaml

修改安装脚本:

[root@k8s-master ~]# vim components.yaml

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[root@k8s-master ~]# kubectl create -f components.yaml

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等待1-2分钟后查看结果

[root@k8s-master ~]# kubectl top nodes

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再回到dashboard界面可以看到CPU和内存使用情况了

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(五)Helm应用包管理器介绍

1、为什么需要Helm?

        Kubernetes上部署的应用服务,都是由特定的资源描述组成,包括deployment、service等。每个资源对象都保存在各自文件中或者集中写到一个配置文件。然后通过kubectl apply –f demo.yaml命令进行部署。

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        如果业务系统只由一个或几个这样的服务组成,那么上面部署管理方式足够用了。

        而对于一个复杂的业务系统,会有很多类似上面的资源描述文件,例如微服务架构应用,组成应用的服务可能多达十个,几十个。如果有更新或回滚应用的需求,可能要修改和维护所涉及的大量资源对象文件,而这种组织和管理应用的方式就显得力不从心了。

        而且由于缺少对发布过的应用版本管理和控制,使Kubernetes上的应用维护和更新等面临诸多的挑战,主要面临以下问题:

如何将这些服务作为一个整体管理

这些资源文件如何高效复用

不支持应用级别的版本管理

2、Helm介绍

        Helm是一个Kubernetes的包管理工具,就像Linux下的包管理器,如yum/apt-get等一样,Helm可以很方便的将之前打包好的yaml文件部署到kubernetes上。

Helm有3个重要概念:

helm:一个命令行客户端工具,主要用于Kubernetes应用chart的创建、打包、发布和管理。

Chart:目录或者压缩包,用于应用描述,由一系列用于描述 k8s 资源对象相关文件的集合。

Release:基于Chart的部署实体,一个 chart 被 Helm 运行后将会生成对应的一个 release;将在k8s中创建出真实运行的资源对象。

Helm特点

        开发的一个用于kubernetes的包管理器,每个包称为一个Chart,一个Chart是一个目录(一般情况下会将目录进行打包压缩,形成name-version.tar.gz格式的单一文件,方便传输和存储)

        对于应用发布者而言,可以通过Helm打包应用, 管理应用依赖关系,管理应用版本并发布应用到软件仓库。

        对于使用者而言,使用Helm后不用需要了解Kubernetes的Yaml语法并编写应用部署文件,可以通过Helm下载并在kubernetes上安装需要的应用,

        Helm提供了kubernetes上的软件部署,删除,升级, 回滚应用的强大功能

3、Helm V3变化

2019年11月13日, Helm团队发布 Helm v3的第一个稳定版本。该版本主要变化如下:

1)架构变化

最明显的变化是 Tiller的删除

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2)Release名称可以在不同命名空间重用

3)支持将 Chart 推送至 Docker 镜像仓库Harbor中

4)使用JSONSchema验证chart values

5)其他

为了更好地协调其他包管理者的措辞 Helm CLI个别更名

helm delete` 更名为 `helm uninstall

helm inspect` 更名为 `helm show

helm fetch` 更名为 `helm pull

但以上旧的命令当前仍能使用。

移除了用于本地临时搭建 Chart Repository的 helm serve 命令。

自动创建名称空间

        在不存在的命名空间中创建发行版时,Helm 2创建了命名空间。Helm 3遵循其他Kubernetes对象的行为,如果命名空间不存在则返回错误。

不再需要requirements.yaml, 依赖关系是直接在chart.yaml中定义。

(六)Helm应用包管理器部署

1、部署Helm客户端工具

Helm客户端下载地址:Releases · helm/helm · GitHub

将源码包解压并移动到/usr/bin/目录即可。

[root@k8s-master ~]# wget https://get.helm.sh/helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz

[root@k8s-master ~]# tar xf helm-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz

[root@k8s-master ~]# cd linux-amd64/

[root@k8s-master linux-amd64]# ls

[root@k8s-master linux-amd64]# mv helm /usr/bin/

[root@k8s-master ~]# helm #验证helm命令是否可用

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第52张图片

 

2、Helm常用命令

命令

描述

create

创建一个chart并指定名字

dependency

管理chart依赖

get

下载一个release。可用子命令:all、hooks、manifest、notes、values

history

获取release历史

install

安装一个chart

list

列出release

package

将chart目录打包到chart存档文件中

pull

从远程仓库中下载chart并解压到本地 # helm pull stable/mysql --untar

repo

添加,列出,移除,更新和索引chart仓库。可用子命令:add、index、list、remove、update

rollback

从之前版本回滚

search

根据关键字搜索chart。可用子命令:hub、repo

show

查看chart详细信息。可用子命令:all、chart、readme、values

status

显示已命名版本的状态

template

本地呈现模板

uninstall

卸载一个release

upgrade

更新一个release

version

查看helm客户端版本

3、配置国内的Chart仓库

微软仓库(Index of /kubernetes/charts/)这个仓库强烈推荐,基本上官网有的chart这里都有。

阿里云仓库(https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts)

官方仓库(Kubeapps | Home)官方chart仓库,国内有点不好使。

添加chart存储库

[root@k8s-master ~]# helm repo add stable http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts

[root@k8s-master ~]# helm repo add aliyun https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts

[root@k8s-master ~]# helm repo update

查看已配置的chart存储库

[root@k8s-master ~]# helm repo list

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删除存储库:

[root@k8s-master ~]# helm repo remove aliyun

[root@k8s-master ~]# helm repo list

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4、使用chart部署一个Nginx应用

1)创建chart

[root@k8s-master ~]# helm create nginx

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第55张图片

[root@k8s-master ~]# tree nginx/

详解:

nginx/

├── charts #依赖其他包的charts文件

├── Chart.yaml #该chart的描述文件,包括ip地址,版本信息等

├── templates #存放k8s模板文件目录

│   ├── deployment.yaml #创建k8s deployment资源的yaml 模板

│   ├── _helpers.tpl #下划线开头的文件,可以被其他模板引用

│   ├── hpa.yaml #配置服务资源CPU 内存

│   ├── ingress.yaml # ingress 配合service域名访问的配置

│   ├── NOTES.txt #说明文件,helm install之后展示给用户看的内容

│   ├── serviceaccount.yaml

│   ├── service.yaml #kubernetes Serivce yaml模板

│   └── tests

│       └── test-connection.yaml

└── values.yaml #给模板文件使用的变量

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2)修改values.yaml 里的service的type为 NodePort

[root@k8s-master ~]# cd nginx/

[root@k8s-master nginx]# vim values.yaml

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3)安装chart任务(注意命令最后的点)

[root@k8s-master nginx]# helm install -f values.yaml

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第58张图片

 

4)查看release

[root@k8s-master nginx]# helm ls #或者helm list

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5)删除release

[root@k8s-master nginx]# helm delete nginx

6)查看pod状态

[root@k8s-master nginx]# kubectl get pod

[root@k8s-master nginx]# kubectl get pod -o wide

7)查看svc状态

[root@k8s-master nginx]# kubectl get svc

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访问 192.168.100.132:30281

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5、使用chart部署一个Tomcat应用

[root@k8s-master ~]# helm create tomcat

Creating tomcat

[root@k8s-master ~]# cd tomcat/

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修改deployment.yaml和service.yaml文件

[root@k8s-master tomcat]# vim templates/deployment.yaml

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[root@k8s-master tomcat]# vim templates/service.yaml

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创建release

[root@k8s-master tomcat]# helm install tomcat .

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查看release

[root@k8s-master tomcat]# helm ls

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第66张图片

 

查看pod和svc

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get pod

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get pod -o wide

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get svc

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第67张图片

 

准备测试页

[root@k8s-master tomcat]# kubectl exec -it tomcat-67df6cd4d6-s7qxl /bin/bash

root@tomcat-67df6cd4d6-s7qxl:/usr/local/tomcat# mkdir webapps/ROOT

root@tomcat-67df6cd4d6-s7qxl:/usr/local/tomcat# echo "helm test1" > webapps/ROOT/index.jsp

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第68张图片

[root@k8s-master tomcat]# kubectl exec -it tomcat-67df6cd4d6-tkp95 /bin/bash

root@tomcat-67df6cd4d6-tkp95:/usr/local/tomcat# mkdir webapps/ROOT

root@tomcat-67df6cd4d6-tkp95:/usr/local/tomcat# echo "helm test2" > webapps/ROOT/index.jsp

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访问测试:

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访问 192.168.100.132:32092

访问 192.168.100.133:32092

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第71张图片

 

删除

[root@k8s-master tomcat]# helm delete tomcat

[root@k8s-master tomcat]# helm ls

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第72张图片

 

升级(改完yaml文件之后重新应用)

[root@k8s-master tomcat]# helm install tomcat .

[root@k8s-master tomcat]# helm ls

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get pod

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第73张图片

 

[root@k8s-master tomcat]# vim templates/deployment.yaml

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第74张图片

 

[root@k8s-master tomcat]# helm upgrade tomcat .

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get pod

[root@k8s-master tomcat]# helm ls

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第75张图片

 

回滚

[root@k8s-master tomcat]# helm rollback tomcat 1

[root@k8s-master tomcat]# helm ls

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get pod

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第76张图片

 

6、用变量渲染模板

测试模板是否正常

[root@k8s-master tomcat]# helm install --dry-run tomcat .

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第77张图片

 

在values.yaml文件中定义变量

[root@k8s-master tomcat]# cat values.yaml

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第78张图片

 

[root@k8s-master tomcat]# cat templates/deployment.yaml

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第79张图片

 

[root@k8s-master tomcat]# cat templates/service.yaml

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第80张图片

 

        deployment.yaml service.yaml两个文件的变量都是预先在values.yaml里面定义过引用过来的值。

Release.Name 代表helm install 后面的那个名字

[root@k8s-master tomcat]# helm delete tomcat

将templates目录中多余的文件都删除,只保留两个测试文件

[root@k8s-master tomcat]# ls templates/

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第81张图片

[root@k8s-master tomcat]# helm install -f values.yaml

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第82张图片

 

[root@k8s-master tomcat]# helm ls

 【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第83张图片

查看发布状态

[root@k8s-master tomcat]# helm status tomcat

[root@k8s-master tomcat]# kubectl get pod

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第84张图片

 

查看pod详细信息

[root@k8s-master tomcat]# kubectl describe pod tomcat-dp-67df6cd4d6-78pxc

【云原生,k8s】基于Helm管理Kubernetes应用_第85张图片

 

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