Kubernetes基础知识

z## Kubernetes基础知识

1.1概览

Kubernetes是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用，Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful），Kubernetes提供了应用部署、规划、更新、维护的一种机制。
Kubernetes一个核心的特点就是能够自主的管理容器来保证云平台中的容器按照用户的期望状态运行着（比如用户想让apache一直运行，用户不需要关心怎么去做，Kubernetes会自动去监控，然后去重启、新建，总之，让apache一直提供服务。），管理员可以加载一个微型服务，让规划器来找到合适的位置，同时，Kubernetes也系统提升工具以及人性化方面，让用户能够方便的部署自己的应用。
您可以通过CCE控制台、Kubectl命令行、Kubernetes API使用云容器引擎所提供的Kubernetes托管服务。在使用云容器引擎之前，你可以先行了解如下Kubernetes的相关概念，以便您更完整的使用云容器引擎的所有功能。

1.2容器

1.2.1容器介绍

容器与Docker：
容器技术起源于Linux，是一种内核虚拟化技术，提供轻量级的虚拟化，以便隔离进程和资源。尽管容器技术已经出现很久，却是随着Docker的出现而变得广为人知。Docker是第一个使容器能在不同机器之间移植的系统。它不仅简化了打包应用的流程，也简化了打包应用的库和依赖，甚至整个操作系统的文件系统能被打包成一个简单的可移植的包，这个包可以被用来在任何其他运行Docker的机器上使用。
容器和虚拟机具有相似的资源隔离和分配方式，容器虚拟化了操作系统而不是硬件，更加便携和高效。

相比于使用虚拟机，容器有如下优点：

更高效的利用系统资源
由于容器不需要进行硬件虚拟以及运行完整操作系统等额外开销，容器对系统资源的利用率更高。无论是应用执行速度、内存损耗或者文件存储速度，都要比传统虚拟机技术更高效。因此，相比虚拟机技术，一个相同配置的主机，往往可以运行更多数量的应用。
更快速的启动时间
传统的虚拟机技术启动应用服务往往需要数分钟，而Docker容器应用，由于直接运行于宿主内核，无需启动完整的操作系统，因此可以做到秒级、甚至毫秒级的启动时间，大大节约了开发、测试、部署的时间。
一致的运行环境
开发过程中一个常见的问题是环境一致性问题。由于开发环境、测试环境、生产环境不一致，导致有些问题并未在开发过程中被发现。而Docker的镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境一致性。
更轻松的迁移
由于Docker确保了执行环境的一致性，使得应用的迁移更加容易。Docker可以在很多平台上运行，无论是物理机、虚拟机，其运行结果是一致的。因此可以很轻易的将在一个平台上运行的应用，迁移到另一个平台上，而不用担心运行环境的变化导致应用无法正常运行的情况。
更轻松的维护和扩展
Docker使用的分层存储以及镜像的技术，使得应用重复部分的复用更为容易，也使得应用的维护更新更加简单，基于基础镜像进一步扩展镜像也变得非常简单。此外，Docker团队同各个开源项目团队一起维护了大批高质量的官方镜像，既可以直接在生产环境使用，又可以作为基础进一步定制，大大的降低了应用服务的镜像制作成本

Docker容器典型使用流程：
Docker容器有如下三个主要概念：

镜像：Docker镜像里包含了已打包的应用程序及其所依赖的环境。它包含应用程序可用的文件系统和其他元数据，如镜像运行时的可执行文件路径。
镜像仓库：Docker镜像仓库用于存放Docker镜像，以及促进不同人和不同电脑之间共享这些镜像。当编译镜像时，要么可以在编译它的电脑上运行，要么可以先上传镜像到一个镜像仓库，然后下载到另外一台电脑上并运行它。某些仓库是公开的，允许所有人从中拉取镜像，同时也有一些是私有的，仅部分人和机器可接入。
容器：Docker容器通常是一个Linux容器，它基于Docker镜像被创建。一个运行中的容器是一个运行在Docker主机上的进程，但它和主机，以及所有运行在主机上的其他进程都是隔离的。这个进程也是资源受限的，意味着它只能访问和使用分配给它的资源（CPU、内存等）。

首先开发者在开发环境机器上开发应用并制作镜像。 Docker执行命令，构建镜像并存储在机器上。

开发者发送上传镜像命令。 Docker收到命令后，将本地镜像上传到镜像仓库。

开发者向生产环境机器发送运行镜像命令。生产环境机器收到命令后，Docker会从镜像仓库拉取镜像到机器上，然后基于镜像运行容器。使用示例

1.3 Kubernetes

1.3.1Kubernetes介绍

Kubernetes是什么？

Kubernetes是一个很容易地部署和管理容器化的应用软件系统，使用Kubernetes能够方便对容器进行调度和编排。
对应用开发者而言，可以把Kubernetes看成一个集群操作系统。Kubernetes提供服务发现、伸缩、负载均衡、自愈甚至选举等功能，让开发者从基础设施相关配置等解脱出来。
Kubernetes可以把大量的服务器看做一台巨大的服务器，在一台大服务器上面运行应用程序。无论Kubernetes的集群有多少台服务器，在Kubernetes上部署应用程序的方法永远一样。

Kubernetes集群架构？

Kubernetes集群包含master节点和node节点，应用部署在node节点上，且可以通过配置选择应用部署在某些特定的节点上。
Kubernetes集群的架构如下所示：

Master节点
Master节点是集群的控制节点，由API Server、Scheduler、Controller Manager和ETCD四个组件构成。
• API Server：各组件互相通讯的中转站，接受外部请求，并将信息写到ETCD中。
• Controller Manager：执行集群级功能，例如复制组件，跟踪Node节点，处理节点故障等等。
• Scheduler：负责应用调度的组件，根据各种条件（如可用的资源、节点的亲和性等）将容器调度到Node上运行。
• ETCD：一个分布式数据存储组件，负责存储集群的配置信息。在生产环境中，为了保障集群的高可用，通常会部署多个master，如CCE集群的高可用模式就是3个master节点。

Node节点
Node节点是集群的计算节点，即运行容器化应用的节点。
• kubelet：kubelet主要负责同Container Runtime打交道，并与API Server交互，管理节点上的容器。
•kube-proxy：应用组件间的访问代理，解决节点上应用的访问问题。
•Container Runtime：容器运行时，如Docker，最主要的功能是下载镜像和运行容器。

Kubernetes的扩展性？

Kubernetes开放了容器运行时接口（CRI）、容器网络接口（CNI）和容器存储接口（CSI），这些接口让Kubernetes的扩展性变得最大化，而Kubernetes本身则专注于容器调度。

CRI（Container Runtime
Interface）：容器运行时接口，提供计算资源，CRI隔离了各个容器引擎之间的差异，而通过统一的接口与各个容器引擎之间进行互动。

CNI（Container Network
Interface）：容器网络接口，提供网络资源，通过CNI接口，Kubernetes可以支持不同网络环境。例如华为云CCE就是开发的CNI插件支持Kubernetes集群运行在华为云VPC网络中。

CSI（Container Storage
Interface）：容器存储接口，提供存储资源，通过CSI接口，Kubernetes可以支持各种类型的存储。例如华为云CCE就可以方便的对接华为云块存储（EVS）、文件存储（SFS）和对象存储（OBS）。

Kubernetes中的基本对象：

介绍Kubernetes中基本对象及它们之间的一些关系

Pod
Pod是Kubernetes创建或部署的最小单位。一个Pod封装一个或多个容器（container）、存储资源（volume）、一个独立的网络IP以及管理控制容器运行方式的策略选项。

Deployment
Deployment是对Pod的服务化封装。一个Deployment可以包含一个或多个Pod，每个Pod的角色相同，所以系统会自动为Deployment的多个Pod分发请求。

StatefulSet
StatefulSet是用来管理有状态应用的对象。和Deployment相同的是，StatefulSet管理了基于相同容器定义的一组Pod。但和Deployment不同的是，StatefulSet为它们的每个Pod维护了一个固定的ID。这些Pod是基于相同的声明来创建的，但是不能相互替换，无论怎么调度，每个Pod都有一个永久不变的ID。

Job
Job是用来控制批处理型任务的对象。批处理业务与长期伺服业务（Deployment）的主要区别是批处理业务的运行有头有尾，而长期伺服业务在用户不停止的情况下永远运行。Job管理的Pod根据用户的设置把任务成功完成就自动退出（Pod自动删除）。

CronJob
CronJob是基于时间控制的Job，类似于Linux系统的crontab，在指定的时间周期运行指定的任务。

DaemonSet
DaemonSet是这样一种对象（守护进程），它在集群的每个节点上运行一个Pod，且保证只有一个Pod，这非常适合一些系统层面的应用，例如日志收集、资源监控等，这类应用需要每个节点都运行，且不需要太多实例，一个比较好的例子就是Kubernetes的kube-proxy。

Service
Service是用来解决Pod访问问题的。Service有一个固定IP地址，Service将访问流量转发给Pod，而且Service可以给这些Pod做负载均衡。

Ingress
Service是基于四层TCP和UDP协议转发的，Ingress可以基于七层的HTTP和HTTPS协议转发，可以通过域名和路径做到更细粒度的划分。

ConfigMap
ConfigMap是一种用于存储应用所需配置信息的资源类型，用于保存配置数据的键值对。通过ConfigMap可以方便的做到配置解耦，使得不同环境有不同的配置。

Secret
Secret是一种加密存储的资源对象，您可以将认证信息、证书、私钥等保存在Secret中，而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者Pod定义中，从而更加安全和灵活。

PersistentVolume（PV） PV指持久化数据存储卷，主要定义的是一个持久化存储在宿主机上的目录，比如一个NFS的挂载目录。

PersistentVolumeClaim（PVC）
Kubernetes提供PVC专门用于持久化存储的申请，PVC可以让您无需关心底层存储资源如何创建、释放等动作，而只需要申明您需要何种类型的存储资源、多大的存储空间。

1.3.2 Pod、Label和Namespace

Pod
Pod是Kubernetes创建或部署的最小单位。一个Pod封装一个或多个容器（container）、存储资源（volume）、一个独立的网络IP以及管理控制容器运行方式的策略选项。

Pod使用主要分为两种方式：

Pod中运行一个容器。这是Kubernetes最常见的用法，您可以将Pod视为单个封装的容器，但是Kubernetes是直接管理Pod而不是容器。
Pod中运行多个需要耦合在一起工作、需要共享资源的容器。通常这种场景下应用包含一个主容器和几个辅助容器（SideCar Container），如图所示，例如主容器为一个web服务器，从一个固定目录下对外提供文件服务，而辅助容器周期性的从外部下载文件存到这个固定目录下。

实际使用中很少直接创建Pod，而是使用Kubernetes中称为Controller的抽象层来管理Pod实例，例如Deployment和Job。Controller可以创建和管理多个Pod，提供副本管理、滚动升级和自愈能力。通常，Controller会使用Pod Template来创建相应的Pod。

创建Pod：
kubernetes中资源可以使用YAML描述，也可以使用JSON，如下示例描述了一个名为nginx的Pod，这个Pod中包含一个名为container-0的容器，使用nginx:alpine镜像，使用的资源为0.1核CPU、200M内存。

apiVersion: v1                      # Kubernetes的API Version
kind: Pod                           # Kubernetes的资源类型
metadata:
  name: nginx                       # Pod的名称
spec:                               # Pod的具体规格（specification）
  containers:
  - image: nginx:alpine             # 使用的镜像为 nginx:alpine
    name: container-0               # 容器的名称
    resources:                      # 申请容器所需的资源
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
  imagePullSecrets:                 # 拉取镜像使用的证书，在CCE上必须为default-secret
  - name: default-secret

如上面YAML的注释，YAML描述文件主要为如下部分：
metadata：一些名称/标签/namespace等信息。
spec：Pod实际的配置信息，包括使用什么镜像，volume等。
Pod定义好后就可以使用kubectl创建，如果上面YAML文件名称为nginx.yaml，则创建命令如下所示，-f表示使用文件方式创建。

$ kubectl create -f nginx.yaml
pod/nginx created

使用环境变量
环境变量是容器运行环境中设定的一个变量。
环境变量为应用提供极大的灵活性，您可以在应用程序中使用环境变量，在创建容器时为环境变量赋值，容器运行时读取环境变量的值，从而做到灵活的配置，而不是每次都重新编写应用程序制作镜像。
环境变量的使用方法如下所示，配置spec.containers.env字段即可。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
    containers:
    - image: nginx:alpine
      name: container-0
      resources:
        limits:
          cpu: 100m
          memory: 200Mi
        requests:
          cpu: 100m
          memory: 200Mi
      env:                            # 环境变量
      - name: env_key
        value: env_value
    imagePullSecrets:
    - name: default-secret

容器启动命令
启动容器就是启动主进程，但有些时候，启动主进程前，需要一些准备工作。比如MySQL类的数据库，可能需要一些数据库配置、初始化的工作，这些工作要在最终的MySQL服务器运行之前做完。这些操作，可以在制作镜像时通过在Dockerfile文件中设置ENTRYPOINT或CMD来完成，如下所示的Dockerfile中设置了ENTRYPOINT [“top”, “-b”]命令，其将会在容器启动时执行。

FROM ubuntu
ENTRYPOINT ["top", "-b"]

实际使用时，只需配置Pod的containers.command参数，该参数是list类型，第一个参数为执行命令，后面均为命令的参数

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    command:                     # 启动命令
    - top
    - "-b"
  imagePullSecrets:
   - name: default-secret

容器的生命周期
Kubernetes提供了容器生命周期钩子，在容器的生命周期的特定阶段执行调用，比如容器在停止前希望执行某项操作，就可以注册相应的钩子函数。目前提供的生命周期钩子函数如下所示。
启动后处理（PostStart）：容器启动后触发。
停止前处理（PreStop）：容器停止前触发。
实际使用时，只需配置Pod的lifecycle.postStart或lifecycle.preStop参数，如下所示。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    lifecycle:
      postStart:                 # 启动后处理
        exec:
          command:
          - "/postStart.sh"
      preStop:                   # 停止前处理
        exec:
          command:
          - "/preStop.sh"
  imagePullSecrets:
   - name: default-secret

1.3.3 存活探针（Liveness Probe）

存活探针:
Kubernetes提供了自愈的能力，具体就是能感知到容器崩溃，然后能够重启这个容器。但是有时候例如Java程序内存泄漏了，程序无法正常工作，但是JVM进程却是一直运行的，对于这种应用本身业务出了问题的情况，Kubernetes提供了Liveness Probe机制，通过检测容器响应是否正常来决定是否重启，这是一种很好的健康检查机制。
毫无疑问，每个Pod最好都定义Liveness Probe，否则Kubernetes无法感知Pod是否正常运行。
Kubernetes支持如下三种探测机制。

HTTP GET：向容器发送HTTP GET请求，如果Probe收到2xx或3xx，说明容器是健康的。
TCP Socket：尝试与容器指定端口建立TCP连接，如果连接成功建立，说明容器是健康的。
Exec：Probe执行容器中的命令并检查命令退出的状态码，如果状态码为0则说明容器是健康的。

HTTP GET:
HTTP GET方式是最常见的探测方法，其具体机制是向容器发送HTTP GET请求，如果Probe收到2xx或3xx，说明容器是健康的，定义方法如下所示。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: nginx:alpine
    livenessProbe:           # liveness probe
      httpGet:               # HTTP GET定义
        path: /
        port: 80
  imagePullSecrets: 
  - name: default-secret

Exec:
Exec即执行具体命令，具体机制是Probe执行容器中的命令并检查命令退出的状态码，如果状态码为0则说明健康，定义方法如下所示。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  labels:
    test: liveness
  name: liveness-exec
spec:
  containers:
  - name: liveness
    image: nginx:alpine
    args:
    - /bin/sh
    - -c
    - touch /tmp/healthy; sleep 30; rm -rf /tmp/healthy; sleep 600
    livenessProbe:           # liveness probe
      exec:                  # Exec定义
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
  imagePullSecrets: 
  - name: default-secret

上面定义在容器中执行cat /tmp/healthy命令，如果成功执行并返回0，则说明容器是健康的。上面定义中，30秒后命令会删除/tmp/healthy，这会导致Liveness Probe判定Pod处于不健康状态，然后会重启容器。

Liveness Probe高级配置
这一行表示Liveness Probe的具体参数配置，其含义如下：

delay：延迟，delay=0s，表示在容器启动后立即开始探测，没有延迟时间
timeout：超时，timeout=1s，表示容器必须在1s内进行响应，否则这次探测记作失败
period：周期，period=10s，表示每10s探测一次容器
success：成功，#success=1，表示连续1次成功后记作成功
failure：失败，#failure=3，表示连续3次失败后会重启容器
以上存活探针表示：容器启动后立即进行探测，如果1s内容器没有给出回应则记作探测失败。每次间隔10s进行一次探测，在探测连续失败3次后重启容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: liveness-http
spec:
  containers:
  - image: k8s.gcr.io/liveness
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 10    # 容器启动后多久开始探测
      timeoutSeconds: 2          # 表示容器必须在2s内做出相应反馈给probe，否则视为探测失败
      periodSeconds: 30          # 探测周期，每30s探测一次
      successThreshold: 1        # 连续探测1次成功表示成功
      failureThreshold: 3        # 连续探测3次失败表示失败

配置有效的Liveness Probe

Liveness Probe应该检查什么
一个好的Liveness Probe应该检查应用内部所有关键部分是否健康，并使用一个专有的URL访问，例如/health，当访问/health 时执行这个功能，然后返回对应结果。这里要注意不能做鉴权，不然probe就会一直失败导致陷入重启的死循环。
另外检查只能限制在应用内部，不能检查依赖外部的部分，例如当前端web server不能连接数据库时，这个就不能看成web server不健康。
Liveness Probe必须轻量
Liveness Probe不能占用过多的资源，且不能占用过长的时间，否则所有资源都在做健康检查，这就没有意义了。例如Java应用，就最好用HTTP GET方式，如果用Exec方式，JVM启动就占用了非常多的资源。

1.3.4 Label：组织Pod的利器

为什么需要Label?

当资源变得非常多的时候，如何分类管理就非常重要了，Kubernetes提供了一种机制来为资源分类，那就是Label（标签）。Label非常简单，但是却很强大，Kubernetes中几乎所有资源都可以用Label来组织。
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。

添加Label
Label的形式为key-value形式，使用非常简单，如下，为Pod设置了app=nginx和env=prod两个Label。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:                     # 为Pod设置两个Label    
    app: nginx    
    env: prod
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
  imagePullSecrets:
  - name: default-secret

Pod有了Label后，在查询Pod的时候带上–show-labels就可以看到Pod的Label。

$ kubectl get pod --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx             1/1     Running   0          50s   app=nginx,env=prod

还可以使用-L只查询某些固定的Label。

$ kubectl get pod -L app,env 
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE   APP     ENV
nginx             1/1     Running   0          1m    nginx   prod

对已存在的Pod，可以直接使用kubectl label命令直接添加Label。

$ kubectl label pod nginx creation_method=manual
pod/nginx labeled

$ kubectl get pod --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx             1/1     Running   0          50s   app=nginx, creation_method=manual,env=prod

对于已存在的Label，如果要修改的话，需要在命令中带上–overwrite，如下所示。

$ kubectl label pod nginx env=debug --overwrite
pod/nginx labeled

$ kubectl get pod --show-labels
NAME              READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx             1/1     Running   0          50s   app=nginx,creation_method=manual,env=debug

为什么需要Namespace？

Label虽然好，但只用Label的话，那Label会非常多，有时候会有重叠，而且每次查询之类的动作都带一堆Label非常不方便。Kubernetes提供了Namespace来做资源组织和划分，使用多Namespace可以将包含很多组件的系统分成不同的组。Namespace也可以用来做多租户划分，这样多个团队可以共用一个集群，使用的资源用Namespace划分开。

不同的Namespace下面可以有相同的名字，Kubernetes中大部分资源可以用Namespace划分，不过有些资源不行，它们属于全局资源，不属于某一个Namespace，后面会逐步接触到。
通过如下命令可以查询到当前集群下的Namespace

$ kubectl get ns
NAME               STATUS   AGE
default            Active   36m
kube-node-realease Active   36m
kube-public        Active   36m
kube-system        Active   36m

到目前为止，我们都是在default Namespace下操作，当使用kubectl get而不指定Namespace时，默认为default Namespace。
看下kube-system下面有些什么东西。

$ kubectl get po --namespace=kube-system
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-7689f8bdf-295rk                   1/1     Running   0          9m11s
coredns-7689f8bdf-h7n68                   1/1     Running   0          11m
everest-csi-controller-6d796fb9c5-v22df   2/2     Running   0          9m11s
everest-csi-driver-snzrr                  1/1     Running   0          12m
everest-csi-driver-ttj28                  1/1     Running   0          12m
everest-csi-driver-wtrk6                  1/1     Running   0          12m
icagent-2kz8g                             1/1     Running   0          12m
icagent-hjz4h                             1/1     Running   0          12m
icagent-m4bbl                             1/1     Running   0          12m

可以看到kube-system有很多Pod，其中coredns是用于做服务发现、everest-csi是用于对接华为云存储服务、icagent是用于对接华为云监控系统。
这些通用的、必须的应用放在kube-system这个命名空间中，能够做到与其他Pod之间隔离，在其他命名空间中不会看到kube-system这个命名空间中的东西，不会造成影响。

创建Namespace
使用如下方式定义Namespace。

apiVersion: v1 
kind: Namespace 
metadata: 
  name: custom-namespace 
使用kubectl命令创建。
$ kubectl create -f custom-namespace.yaml
namespace/custom-namespace created

Namespace的隔离说明
Namespace只能做到组织上划分，对运行的对象来说，它不能做到真正的隔离。举例来说，如果两个Namespace下的Pod知道对方的IP，而Kubernetes依赖的底层网络没有提供Namespace之间的网络隔离的话，那这两个Pod就可以互相访问。

1.4 Pod的编排与调度

1.4.1 Deployment

Pod是Kubernetes创建或部署的最小单位，但是Pod是被设计为相对短暂的一次性实体，Pod可以被驱逐（当节点资源不足时）、随着集群的节点崩溃而消失。Kubernetes提供了Controller（控制器）来管理Pod，Controller可以创建和管理多个Pod，提供副本管理、滚动升级和自愈能力，其中最为常用的就是Deployment。

一个Deployment可以包含一个或多个Pod副本，每个Pod副本的角色相同，所以系统会自动为Deployment的多个Pod副本分发请求。
Deployment集成了上线部署、滚动升级、创建副本、恢复上线的功能，在某种程度上，Deployment实现无人值守的上线，大大降低了上线过程的复杂性和操作风险。

创建Deployment
以下示例为创建一个名为nginx的Deployment负载，使用nginx:latest镜像创建两个Pod，每个Pod占用100m core CPU、200M内存。

apiVersion: apps/v1      # 注意这里与Pod的区别，Deployment是apps/v1而不是v1
kind: Deployment         # 资源类型为Deployment
metadata:
  name: nginx            # Deployment的名称
spec:
  replicas: 2            # Pod的数量，Deployment会确保一直有2个Pod运行         
  selector:              # Label Selector
    matchLabels:
      app: nginx
  template:              # Pod的定义，用于创建Pod，也称为Pod template
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:latest
        name: container-0
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret

从这个定义中可以看到Deployment的名称为nginx，spec.replicas定义了Pod的数量，即这个Deployment控制2个Pod；spec.selector是Label Selector（标签选择器），表示这个Deployment会选择Label为app=nginx的Pod；spec.template是Pod的定义，内容与Pod中的定义完全一致。
将上面Deployment的定义保存到deployment.yaml文件中，使用kubectl创建这个Deployment。
使用kubectl get查看Deployment和Pod，可以看到READY值为2/2，前一个2表示当前有2个Pod运行，后一个2表示期望有2个Pod，AVAILABLE为2表示有2个Pod是可用的。

$ kubectl create -f deployment.yaml
deployment.apps/nginx created

$ kubectl get deploy
NAME           READY     UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx          2/2       2            2           4m5s

继续查询Pod，如下所示。

$ kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7f98958cdf-tdmqk   1/1       Running   0          13s
nginx-7f98958cdf-txckx   1/1       Running   0          13s

如果删掉一个Pod，您会发现立马会有一个新的Pod被创建出来，如下所示，这就是前面所说的Deployment会确保有2个Pod在运行，如果删掉一个，Deployment会重新创建一个，如果某个Pod故障或有其他问题，Deployment会自动拉起这个Pod。

$ kubectl delete pod nginx-7f98958cdf-txckx

$ kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7f98958cdf-tdmqk   1/1       Running   0          21s
nginx-7f98958cdf-tesqr   1/1       Running   0          21s

看到有如下两个名为nginx-7f98958cdf-tdmqk和nginx-7f98958cdf-tesqr的Pod，其中nginx是直接使用Deployment的名称，-7f98958cdf-tdmqk和-7f98958cdf-tesqr是kubernetes随机生成的后缀。
您也许会发现这两个后缀中前面一部分是相同的，都是7f98958cdf，这是因为Deployment不是直接控制Pod的，Deployment是通过一种名为ReplicaSet的控制器控制Pod，通过如下命令可以查询ReplicaSet，其中rs是ReplicaSet的缩写。

$ kubectl get rs
NAME               DESIRED   CURRENT   READY     AGE
nginx-7f98958cdf   2         2         2         1m

这个ReplicaSet的名称为nginx-7f98958cdf，后缀-7f98958cdf也是随机生成的。
Deployment控制Pod的方式如所示，Deployment控制ReplicaSet，ReplicaSet控制Pod。
Deployment通过ReplicaSet控制Pod

如果使用kubectl describe命令查看Deployment的详情，您就可以看到ReplicaSet，如下所示，可以看到有一行NewReplicaSet: nginx-7f98958cdf (2/2 replicas created)，而且Events里面事件确是把ReplicaSet的实例扩容到2个。在实际使用中您也许不会直接操作ReplicaSet，但了解Deployment通过控制ReplicaSet来控制Pod会有助于您定位问题。

$ kubectl describe deploy nginx
Name:                   nginx
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Sun, 16 Dec 2018 19:21:58 +0800
Labels:                 app=nginx

...

NewReplicaSet:   nginx-7f98958cdf (2/2 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age   From                   Message
  ----    ------             ----  ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  5m    deployment-controller  Scaled up replica set nginx-7f98958cdf to 2

升级
在实际应用中，升级是一个常见的场景，Deployment能够很方便的支撑应用升级。
Deployment可以设置不同的升级策略，有如下两种。

RollingUpdate：滚动升级，即逐步创建新Pod再删除旧Pod，为默认策略。
Recreate：替换升级，即先把当前Pod删掉再重新创建Pod。
Deployment的升级可以是声明式的，也就是说只需要修改Deployment的YAML定义即可，比如使用kubectl edit命令将上面Deployment中的镜像修改为nginx:alpine。修改完成后再查询ReplicaSet和Pod，发现创建了一个新的ReplicaSet，Pod也重新创建了。

$ kubectl edit deploy nginx

$ kubectl get rs
NAME               DESIRED   CURRENT   READY     AGE
nginx-6f9f58dffd   2         2         2         1m
nginx-7f98958cdf   0         0         0         48m

$ kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-6f9f58dffd-tdmqk   1/1       Running   0          21s
nginx-6f9f58dffd-tesqr   1/1       Running   0          21s

Deployment可以通过maxSurge和maxUnavailable两个参数控制升级过程中同时重新创建Pod的比例，这在很多时候是非常有用，配置如下所示。

spec:
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate

maxSurge：与Deployment中spec.replicas相比，可以有多少个Pod存在，默认值是25%，比如spec.replicas为 4，那升级过程中就不能超过5个Pod存在，即按1个的步伐升级，实际升级过程中会换算成数字，且换算会向上取整。这个值也可以直接设置成数字。
maxUnavailable：与Deployment中spec.replicas相比，可以有多少个Pod失效，也就是删除的比例，默认值是25%，比如spec.replicas为4，那升级过程中就至少有3个Pod存在，即删除Pod的步伐是1。同样这个值也可以设置成数字。
在前面的例子中，由于spec.replicas是2，如果maxSurge和maxUnavailable都为默认值25%，那实际升级过程中，maxSurge允许最多3个Pod存在（向上取整，21.25=2.5，取整为3），而maxUnavailable则不允许有Pod Unavailable（向上取整，20.75=1.5，取整为2），也就是说在升级过程中，一直会有2个Pod处于运行状态，每次新建一个Pod，等这个Pod创建成功后再删掉一个旧Pod，直至Pod全部为新Pod。

回滚也称为回退，即当发现升级出现问题时，让应用回到老的版本。Deployment可以非常方便的回滚到老版本。
例如上面升级的新版镜像有问题，可以执行kubectl rollout undo命令进行回滚。

$ kubectl rollout undo deployment nginx
deployment.apps/nginx rolled back

Deployment之所以能如此容易的做到回滚，是因为Deployment是通过ReplicaSet控制Pod的，升级后之前ReplicaSet都一直存在，Deployment回滚做的就是使用之前的ReplicaSet再次把Pod创建出来。Deployment中保存ReplicaSet的数量可以使用revisionHistoryLimit参数限制，默认值为10

1.4.2 StatefulSet

为什么需要StatefulSet？

在Deployment中讲到了Deployment，Deployment控制器下的Pod都有个共同特点，那就是每个Pod除了名称和IP地址不同，其余完全相同。需要的时候，Deployment可以通过Pod模板创建新的Pod；不需要的时候，Deployment就可以删除任意一个Pod。
但是在某些场景下，这并不满足需求，比如有些分布式的场景，要求每个Pod都有自己单独的状态时，比如分布式数据库，每个Pod要求有单独的存储，这时Deployment就不能满足需求了。

详细分析下有状态应用的需求，分布式有状态的特点主要是应用中每个部分的角色不同（即分工不同），比如数据库有主备，Pod之间有依赖，对应到Kubernetes中就是对Pod有如下要求：

Pod能够被别的Pod找到，这就要求Pod有固定的标识。
每个Pod有单独存储，Pod被删除恢复后，读取的数据必须还是以前那份，否则状态就会不一致。
Kubernetes提供了StatefulSet来解决这个问题，其具体如下：
StatefulSet给每个Pod提供固定名称，Pod名称增加从0-N的固定后缀，Pod重新调度后Pod名称和HostName不变。
StatefulSet通过Headless Service给每个Pod提供固定的访问域名。
StatefulSet通过创建固定标识的PVC保证Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据。

创建Headless Service
如前所述，创建Statefulset需要一个Headless Service用于Pod访问，Service的概念会在Service中详细介绍，这里先介绍Headless Service的创建方法。
使用如下文件描述Headless Service，其中：

spec.clusterIP：必须设置为None，表示Headless Service。
spec.ports.port：Pod间通信端口号。
spec.ports.name：Pod间通信端口名称。

apiVersion: v1
kind: Service       # 对象类型为Service
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
    - name: nginx     # Pod间通信的端口名称
      port: 80        # Pod间通信的端口号
  selector:
    app: nginx        # 选择标签为app:nginx的Pod
  clusterIP: None     # 必须设置为None，表示Headless Service

创建Statefulset
Statefulset的YAML定义与其他对象基本相同，主要有两个差异点：

serviceName指定了Statefulset使用哪个Headless Service，需要填写Headless Service的名称。
volumeClaimTemplates是用来申请持久化声明PVC ，这里定义了一个名为data的模板，它会为每个Pod创建一个PVC，storageClassName指定了持久化存储的类型，在PV、PVC和StorageClass会详细介绍；volumeMounts是为Pod挂载存储。当然如果不需要存储的话可以删除volumeClaimTemplates和volumeMounts字段。

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx
spec:
  serviceName: nginx                             # headless service的名称
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: container-0
          image: nginx:alpine
          resources:
            limits:
              cpu: 100m
              memory: 200Mi
            requests:
              cpu: 100m
              memory: 200Mi
          volumeMounts:                           # Pod挂载的存储
          - name:  data
            mountPath:  /usr/share/nginx/html     # 存储挂载到/usr/share/nginx/html
      imagePullSecrets:
        - name: default-secret
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes:
      - ReadWriteMany
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi
      storageClassName: csi-nas                   # 持久化存储的类型

执行如下命令创建。

# kubectl create -f statefulset.yaml

statefulset.apps/nginx created

命令执行后，查询一下StatefulSet和Pod，可以看到Pod的名称后缀从0开始到2，逐个递增。

# kubectl get statefulset
NAME    READY   AGE
nginx   3/3     107s
		
# kubectl get pods
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0   1/1     Running   0          112s
nginx-1   1/1     Running   0          69s
nginx-2   1/1     Running   0          39s

此时如果手动删除nginx-1这个Pod，然后再次查询Pod，可以看到StatefulSet重新创建了一个名称相同的Pod，通过创建时间5s可以看出nginx-1是刚刚创建的。

# kubectl delete pod nginx-1
pod "nginx-1" deleted

# kubectl get pods
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0   1/1     Running   0          3m4s
nginx-1   1/1     Running   0          5s
nginx-2   1/1     Running   0          1m10s

进入容器查看容器的hostname，可以看到同样是nginx-0、nginx-1和nginx-2。

# kubectl exec nginx-0 -- sh -c 'hostname'
nginx-0
# kubectl exec nginx-1 -- sh -c 'hostname'
nginx-1
# kubectl exec nginx-2 -- sh -c 'hostname'

nginx-2
同时可以看一下StatefulSet创建的PVC，可以看到这些PVC，都以“PVC名称-StatefulSet名称-编号”的方式命名，并且处于Bound状态。

# kubectl get pvc
NAME           STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
data-nginx-0   Bound    pvc-f58bc1a9-6a52-4664-a587-a9a1c904ba29   1Gi        RWX            csi-nas        2m24s
data-nginx-1   Bound    pvc-066e3a3a-fd65-4e65-87cd-6c3fd0ae6485   1Gi        RWX            csi-nas        101s
data-nginx-2   Bound    pvc-a18cf1ce-708b-4e94-af83-766007250b0c   1Gi        RWX            csi-nas        71s

StatefulSet的网络标识
StatefulSet创建后，可以看下Pod是有固定名称的，那Headless Service是如何起作用的呢，那就是使用DNS，为Pod提供固定的域名，这样Pod间就可以使用域名访问，即便Pod被重新创建而导致Pod的IP地址发生变化，这个域名也不会发生变化。
Headless Service创建后，每个Pod的IP都会有下面格式的域名。
...svc.cluster.local
例如上面的三个Pod的域名就是：
 nginx-0.nginx.default.svc.cluster.local
 nginx-1.nginx.default.svc.cluster.local
 nginx-2.nginx.default.svc.cluster.local
实际访问时可以省略后面的..svc.cluster.local。
下面命令会使用tutum/dnsutils镜像创建一个Pod，进入这个Pod的容器，使用nslookup命令查看Pod对应的域名，可以发现能解析出Pod的IP地址。这里可以看到DNS服务器的地址是10.247.3.10，这是在创建CCE集群时默认安装CoreDNS插件，用于提供DNS服务。

$ kubectl run -i --tty --image tutum/dnsutils dnsutils --restart=Never --rm /bin/sh 
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup nginx-0.nginx
Server:         10.247.3.10
Address:        10.247.3.10#53
Name:   nginx-0.nginx.default.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.31

/ # nslookup nginx-1.nginx
Server:         10.247.3.10
Address:        10.247.3.10#53
Name:   nginx-1.nginx.default.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.18

/ # nslookup nginx-2.nginx
Server:         10.247.3.10
Address:        10.247.3.10#53
Name:   nginx-2.nginx.default.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.19

此时如果手动删除这两个Pod，查询被StatefulSet重新创建的Pod的IP，然后使用nslookup命令解析Pod的域名，可以发现nginx-0.nginx和nginx-1.nginx仍然能解析到对应的Pod。这就保证了StatefulSet网络标识不变。
StatefulSet存储状态
上面说了StatefulSet可以通过PVC做持久化存储，保证Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，在删除Pod时，PVC不会被删除。

下面将通过实际操作验证这一点是如何做到的，执行下面的命令，在nginx-1的目录/usr/share/nginx/html中写入一些内容，例如将index.html的内容修改为“hello world”。

# kubectl exec nginx-1 -- sh -c 'echo hello world > /usr/share/nginx/html/index.html'

修改完后，如果在Pod中访问“http://localhost”，那就会返回“hello world”。

# kubectl exec -it nginx-1 -- curl localhost

hello world
此时如果手动删除nginx-1这个Pod，然后再次查询Pod，可以看到StatefulSet重新创建了一个名称相同的Pod，通过创建时间4s可以看出nginx-1是刚刚创建的。

# kubectl delete pod nginx-1

pod "nginx-1" deleted

# kubectl get pods
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-0    1/1     Running   0          14m
nginx-1    1/1     Running   0          4s
nginx-2    1/1     Running   0          13m

再次访问该Pod的index.html页面，会发现仍然返回“hello world”，这说明这个Pod仍然是访问相同的存储。

# kubectl exec -it nginx-1 -- curl localhost
hello world

1.4.3 Job和CronJob

Job和CronJob是负责批量处理短暂的一次性任务（short lived one-off tasks），即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束。
Job：是Kubernetes用来控制批处理型任务的资源对象。批处理业务与长期伺服业务（Deployment、Statefulset）的主要区别是批处理业务的运行有头有尾，而长期伺服业务在用户不停止的情况下永远运行。Job管理的Pod根据用户的设置把任务成功完成就自动退出（Pod自动删除）。
CronJob：是基于时间的Job，就类似于Linux系统的crontab文件中的一行，在指定的时间周期运行指定的Job。
任务负载的这种用完即停止的特性特别适合一次性任务，比如持续集成。

创建Job
以下是一个Job配置，其计算π到2000位并打印输出。Job结束需要运行50个Pod，这个示例中就是打印π 50次，并行运行5个Pod，Pod如果失败最多重试5次。

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: pi-with-timeout
spec:
  completions: 50            # 运行的次数，即Job结束需要成功运行的Pod个数
  parallelism: 5             # 并行运行Pod的数量，默认为1
  backoffLimit: 5            # 表示失败Pod的重试最大次数，超过这个次数不会继续重试。
  activeDeadlineSeconds: 10  # 表示Pod超期时间，一旦达到这个时间，Job及其所有的Pod都会停止。
  template:                  # Pod定义
    spec: 
      containers:
      - name: pi
        image: perl
        command:
        - perl
        - "-Mbignum=bpi"
        - "-wle"
        - print bpi(2000)
      restartPolicy: Never

根据completions和parallelism的设置，可以将Job划分为以下几种类型。
Job类型说明使用示例
一次性Job 创建一个Pod直至其成功结束数据库迁移
固定结束次数的Job 依次创建一个Pod运行直至completions个成功结束处理工作队列的Pod
固定结束次数的并行Job 依次创建多个Pod运行直至completions个成功结束多个Pod同时处理工作队列
并行Job 创建一个或多个Pod直至有一个成功结束多个Pod同时处理工作队列

创建CronJob
相比Job，CronJob就是一个加了定时的Job，CronJob执行时是在指定的时间创建出Job，然后由Job创建出Pod。

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: cronjob-example
spec:
  schedule: "0,15,30,45 * * * *"           # 定时相关配置
  jobTemplate:                             # Job的定义
    spec:
      template:
        spec:
          restartPolicy: OnFailure
          containers:
          - name: main
            image: pi

CronJob的格式从前到后就是：
• Minute
• Hour
• Day of month
• Month
• Day of week
如 “0,15,30,45 * * * * " ，前面逗号隔开的是分钟，后面第一个* 表示每小时，第二个 * 表示每个月的哪天，第三个表示每月，第四个表示每周的哪天。
如果您想要每个月的第一天里面每半个小时执行一次，那就可以设置为” 0,30 * 1 * * " 如果您想每个星期天的3am执行一次任务，那就可以设置为 “0 3 * * 0”。

1.4.4 DaemonSet

DaemonSet是这样一种对象（守护进程），它在集群的每个节点上运行一个Pod，且保证只有一个Pod，这非常适合一些系统层面的应用，例如日志收集、资源监控等，这类应用需要每个节点都运行，且不需要太多实例，一个比较好的例子就是Kubernetes的kube-proxy。

DaemonSet跟节点相关，如果节点异常，也不会在其他节点重新创建。

下面是一个DaemonSet的示例。

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-daemonset
  labels:
    app: nginx-daemonset
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-daemonset
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-daemonset
    spec:
      nodeSelector:                 # 节点选择，当节点拥有daemon=need时才在节点上创建Pod
        daemon: need
      containers:
      - name: nginx-daemonset
        image: nginx:alpine
        resources:
          limits:
            cpu: 250m
            memory: 512Mi
          requests:
            cpu: 250m
            memory: 512Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret

这里可以看出没有Deployment或StatefulSet中的replicas参数，因为是每个节点固定一个。
Pod模板中有个nodeSelector，指定了只在有“daemon=need”的节点上才创建Pod，如下图所示，DaemonSet只在指定标签的节点上创建Pod。如果需要在每一个节点上创建Pod可以删除该标签。
DaemonSet在指定标签的节点上创建Pod

创建DaemonSet：

$ kubectl create -f daemonset.yaml
daemonset.apps/nginx-daemonset created

查询发现nginx-daemonset没有Pod创建。

```bash
$ kubectl get ds
NAME              DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
nginx-daemonset   0         0         0       0            0           daemon=need     16s

$ kubectl get pods
No resources found in default namespace.


这是因为节点上没有daemon=need这个标签，使用如下命令可以查询节点的标签。

```bash
$ kubectl get node --show-labels
NAME            STATUS   ROLES    AGE   VERSION                            LABELS
192.168.0.212   Ready       83m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64 ...
192.168.0.94    Ready       83m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64 ...
192.168.0.97    Ready       83m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   beta.kubernetes.io/arch=amd64 ...

给192.168.0.212这个节点打上标签，然后再查询，发现已经创建了一个Pod，并且这个Pod是在192.168.0.212这个节点上。

$ kubectl label node 192.168.0.212 daemon=need
node/192.168.0.212 labeled

$ kubectl get ds
NAME              DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
nginx-daemonset   1         1         0       1            0           daemon=need     116s

$ kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE            
nginx-daemonset-g9b7j   1/1     Running   0          18s   172.16.3.0   192.168.0.212

再给192.168.0.94这个节点打上标签，发现又创建了一个Pod：

$ kubectl label node 192.168.0.94 daemon=need
node/192.168.0.94 labeled


$ kubectl get ds
NAME              DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
nginx-daemonset   2         2         1       2            1           daemon=need     2m29s

$ kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS   AGE   IP           NODE            
nginx-daemonset-6jjxz   0/1     ContainerCreating   0          8s    <none>       192.168.0.94    
nginx-daemonset-g9b7j   1/1     Running             0          42s   172.16.3.0   192.168.0.212   
如果修改掉192.168.0.94节点的标签，可以发现DaemonSet会删除这个节点上的Pod。
$ kubectl label node 192.168.0.94 daemon=no --overwrite
node/192.168.0.94 labeled

$ kubectl get ds
NAME              DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR   AGE
nginx-daemonset   1         1         1       1            1           daemon=need     4m5s

$ kubectl get pod -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE            
nginx-daemonset-g9b7j   1/1     Running   0          2m23s   172.16.3.0   192.168.0.212

1.4.5 亲和与反亲和调度

在DaemonSet中讲到使用nodeSelector选择Pod要部署的节点，其实Kubernetes还支持更精细、更灵活的调度机制，那就是亲和（affinity）与反亲和（anti-affinity）调度。
Kubernetes支持节点和Pod两个层级的亲和与反亲和。通过配置亲和与反亲和规则，可以允许您指定硬性限制或者偏好，例如将前台Pod和后台Pod部署在一起、某类应用部署到某些特定的节点、不同应用部署到不同的节点等等。
Node Affinity（节点亲和）
您肯定也猜到了亲和性规则的基础肯定也是标签，先来看一下CCE集群中节点上有些什么标签。

$ kubectl describe node 192.168.0.212
Name:               192.168.0.212
Roles:              <none>
Labels:             beta.kubernetes.io/arch=amd64
                    beta.kubernetes.io/os=linux
                    failure-domain.beta.kubernetes.io/is-baremetal=false
                    failure-domain.beta.kubernetes.io/region=cn-east-3
                    failure-domain.beta.kubernetes.io/zone=cn-east-3a
                    kubernetes.io/arch=amd64
                    kubernetes.io/availablezone=cn-east-3a
                    kubernetes.io/eniquota=12
                    kubernetes.io/hostname=192.168.0.212
                    kubernetes.io/os=linux
                    node.kubernetes.io/subnetid=fd43acad-33e7-48b2-a85a-24833f362e0e
                    os.architecture=amd64
                    os.name=EulerOS_2.0_SP5
                    os.version=3.10.0-862.14.1.5.h328.eulerosv2r7.x86_64

这些标签都是在创建节点的时候CCE会自动添加上的，下面介绍几个在调度中会用到比较多的标签。
failure-domain.beta.kubernetes.io/region：表示节点所在的区域，如果上面这个节点标签值为cn-east-3，表示节点在上海一区域。
failure-domain.beta.kubernetes.io/zone：表示节点所在的可用区（availability zone）。
kubernetes.io/hostname：节点的hostname。
在DaemonSet中介绍了nodeSelector，通过nodeSelector可以让Pod只部署在具有特定标签的节点上。如下所示，Pod只会部署在拥有gpu=true这个标签的节点上。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  nodeSelector:                 # 节点选择，当节点拥有gpu=true时才在节点上创建Pod
    gpu: true
...

通过节点亲和性规则配置，也可以做到同样的事情，如下所示。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name:  gpu
  labels:
    app:  gpu
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: gpu
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app:  gpu
    spec:
      containers:
      - image:  nginx:alpine
        name:  gpu
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: gpu
                operator: In
                values:
                - "true"

看起来这要复杂很多，但这种方式可以得到更强的表达能力，后面会进一步介绍。
这里affinity表示亲和，nodeAffinity表示节点亲和，requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution非常长，不过可以将这个分作两段来看：
前半段requiredDuringScheduling表示下面定义的规则必须强制满足（require）。
后半段IgnoredDuringExecution表示不会影响已经在节点上运行的Pod，目前Kubernetes提供的规则都是以IgnoredDuringExecution结尾的，因为当前的节点亲缘性规则只会影响正在被调度的pod，最终，kubernetes也会支持RequiredDuringExecution，即去除节点上的某个标签，那些需要节点包含该标签的pod将会被剔除。
另外操作符operator的值为In，表示标签值需要在values的列表中，其他operator取值如下。
NotIn：标签的值不在某个列表中
Exists：某个标签存在
DoesNotExist：某个标签不存在
Gt：标签的值大于某个值（字符串比较）
Lt：标签的值小于某个值（字符串比较）
需要说明的是并没有nodeAntiAffinity（节点反亲和），因为NotIn和DoesNotExist可以提供相同的功能。
下面来验证这段规则是否生效，首先给192.168.0.212这个节点打上gpu=true的标签。

$ kubectl label node 192.168.0.212 gpu=true
node/192.168.0.212 labeled

$ kubectl get node -L gpu
NAME            STATUS   ROLES    AGE   VERSION                            GPU
192.168.0.212   Ready    <none>   13m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   true
192.168.0.94    Ready    <none>   13m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   
192.168.0.97    Ready    <none>   13m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2

创建这个Deployment，可以发现所有的Pod都部署在了192.168.0.212这个节点上。

$ kubectl create -f affinity.yaml 
deployment.apps/gpu created

$ kubectl get pod -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         
gpu-6df65c44cf-42xw4     1/1     Running   0          15s   172.16.0.37   192.168.0.212
gpu-6df65c44cf-jzjvs     1/1     Running   0          15s   172.16.0.36   192.168.0.212
gpu-6df65c44cf-zv5cl     1/1     Running   0          15s   172.16.0.38   192.168.0.212

节点优先选择规则
上面讲的requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution是一种强制选择的规则，节点亲和还有一种优先选择规则，即preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution，表示会根据规则优先选择哪些节点。
为演示这个效果，先为上面的集群添加一个节点，且这个节点跟另外三个节点不在同一个可用区，创建完之后查询节点的可用区标签，如下所示，新添加的节点在cn-east-3c这个可用区。

$ kubectl get node -L failure-domain.beta.kubernetes.io/zone,gpu
NAME            STATUS   ROLES    AGE     VERSION                            ZONE         GPU
192.168.0.100   Ready    <none>   7h23m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   cn-east-3c   
192.168.0.212   Ready    <none>   8h      v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   cn-east-3a   true
192.168.0.94    Ready    <none>   8h      v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   cn-east-3a   
192.168.0.97    Ready    <none>   8h      v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   cn-east-3a

下面定义一个Deployment，要求Pod优先部署在可用区cn-east-3a的节点上，可以像下面这样定义，使用preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution规则，给cn-east-3a设置权重（weight）为80，而gpu=true权重为20，这样Pod就优先部署在cn-east-3a的节点上。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name:  gpu
  labels:
    app:  gpu
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: gpu
  replicas: 10
  template:
    metadata:
      labels:
        app:  gpu
    spec:
      containers:
      - image:  nginx:alpine
        name:  gpu
        resources:
          requests:
            cpu:  100m
            memory:  200Mi
          limits:
            cpu:  100m
            memory:  200Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret
      affinity:
        nodeAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 80 
            preference: 
              matchExpressions: 
              - key: failure-domain.beta.kubernetes.io/zone
                operator: In 
                values: 
                - cn-east-3a
          - weight: 20 
            preference: 
              matchExpressions: 
              - key: gpu
                operator: In 
                values: 
                - "true"

来看实际部署后的情况，可以看到部署到192.168.0.212这个节点上的Pod有5个，而192.168.0.100上只有2个。

$ kubectl create -f affinity2.yaml 
deployment.apps/gpu created

$ kubectl get po -o wide
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE         
gpu-585455d466-5bmcz   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.44   192.168.0.212
gpu-585455d466-cg2l6   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.63   192.168.0.97 
gpu-585455d466-f2bt2   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.79   192.168.0.100
gpu-585455d466-hdb5n   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.42   192.168.0.212
gpu-585455d466-hkgvz   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.43   192.168.0.212
gpu-585455d466-mngvn   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.48   192.168.0.97 
gpu-585455d466-s26qs   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.62   192.168.0.97 
gpu-585455d466-sxtzm   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.45   192.168.0.212
gpu-585455d466-t56cm   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.64   192.168.0.100
gpu-585455d466-t5w5x   1/1     Running   0          2m29s   172.16.0.41   192.168.0.212

上面这个例子中，对于节点排序优先级如下所示，有个两个标签的节点排序最高，只有cn-east-3a标签的节点排序第二（权重为80），只有gpu=true的节点排序第三，没有的节点排序最低。
图优先级排序顺序

这里您看到Pod并没有调度到192.168.0.94这个节点上，这是因为这个节点上部署了很多其他Pod，资源使用较多，所以并没有往这个节点上调度，这也侧面说明preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution是优先规则，而不是强制规则。

Pod Affinity（Pod亲和）
节点亲和的规则只能影响Pod和节点之间的亲和，Kubernetes还支持Pod和Pod之间的亲和，例如将应用的前端和后端部署在一起，从而减少访问延迟。Pod亲和同样有requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution和preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution两种规则。
来看下面这个例子，假设有个应用的后端已经创建，且带有app=backend的标签。

$ kubectl get po -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE         
backend-658f6cb858-dlrz8   1/1     Running   0          2m36s   172.16.0.67   192.168.0.100

将前端frontend的pod部署在backend一起时，可以做如下Pod亲和规则配置。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name:   frontend
  labels:
    app:  frontend
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: frontend
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app:  frontend
    spec:
      containers:
      - image:  nginx:alpine
        name:  frontend
        resources:
          requests:
            cpu:  100m
            memory:  200Mi
          limits:
            cpu:  100m
            memory:  200Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret
      affinity:
        podAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - topologyKey: kubernetes.io/hostname
            labelSelector:
              matchLabels:
                app: backend

创建frontend然后查看，可以看到frontend都创建到跟backend一样的节点上了。

$ kubectl create -f affinity3.yaml 
deployment.apps/frontend created

$ kubectl get po -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE         
backend-658f6cb858-dlrz8    1/1     Running   0          5m38s   172.16.0.67   192.168.0.100
frontend-67ff9b7b97-dsqzn   1/1     Running   0          6s      172.16.0.70   192.168.0.100
frontend-67ff9b7b97-hxm5t   1/1     Running   0          6s      172.16.0.71   192.168.0.100
frontend-67ff9b7b97-z8pdb   1/1     Running   0          6s      172.16.0.72   192.168.0.100

这里有个topologyKey字段，意思是先圈定topologyKey指定的范围，然后再选择下面规则定义的内容。这里每个节点上都有kubernetes.io/hostname，所以看不出topologyKey起到的作用。
如果backend有两个Pod，分别在不同的节点上。

$ kubectl get po -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE         
backend-658f6cb858-5bpd6   1/1     Running   0          23m     172.16.0.40   192.168.0.97
backend-658f6cb858-dlrz8   1/1     Running   0          2m36s   172.16.0.67   192.168.0.100
给192.168.0.97和192.168.0.94打一个perfer=true的标签。
$ kubectl label node 192.168.0.97 perfer=true
node/192.168.0.97 labeled
$ kubectl label node 192.168.0.94 perfer=true
node/192.168.0.94 labeled

$ kubectl get node -L perfer
NAME            STATUS   ROLES    AGE   VERSION                            PERFER
192.168.0.100   Ready    <none>   44m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   
192.168.0.212   Ready    <none>   91m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   
192.168.0.94    Ready    <none>   91m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   true
192.168.0.97    Ready    <none>   91m   v1.15.6-r1-20.3.0.2.B001-15.30.2   true

将podAffinity的topologyKey定义为perfer。

  affinity:
    podAffinity:
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      - topologyKey: perfer
        labelSelector:
          matchLabels:
            app: backend

调度时，先圈定拥有perfer标签的节点，这里也就是192.168.0.97和192.168.0.94，然后再匹配app=backend标签的Pod，从而frontend就会全部部署在192.168.0.97上。

$ kubectl create -f affinity3.yaml 
deployment.apps/frontend created

$ kubectl get po -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE         
backend-658f6cb858-5bpd6    1/1     Running   0          26m     172.16.0.40   192.168.0.97
backend-658f6cb858-dlrz8    1/1     Running   0          5m38s   172.16.0.67   192.168.0.100
frontend-67ff9b7b97-dsqzn   1/1     Running   0          6s      172.16.0.70   192.168.0.97
frontend-67ff9b7b97-hxm5t   1/1     Running   0          6s      172.16.0.71   192.168.0.97
frontend-67ff9b7b97-z8pdb   1/1     Running   0          6s      172.16.0.72   192.168.0.97

Pod AntiAffinity（Pod反亲和）
前面讲了Pod的亲和，通过亲和将Pod部署在一起，有时候需求却恰恰相反，需要将Pod分开部署，例如Pod之间部署在一起会影响性能的情况。
下面例子中定义了反亲和规则，这个规则表示Pod不能调度到拥有app=frontend标签Pod的节点上，也就是下面将frontend分别调度到不同的节点上（每个节点只有一个Pod）。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name:   frontend
  labels:
    app:  frontend
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: frontend
  replicas: 5
  template:
    metadata:
      labels:
        app:  frontend
    spec:
      containers:
      - image:  nginx:alpine
        name:  frontend
        resources:
          requests:
            cpu:  100m
            memory:  200Mi
          limits:
            cpu:  100m
            memory:  200Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret
      affinity:
        podAntiAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - topologyKey: kubernetes.io/hostname
            labelSelector:
              matchLabels:
                app: frontend

创建并查看，可以看到每个节点上只有一个frontend的Pod，还有一个在Pending，因为在部署第5个时4个节点上都有了app=frontend的Pod，所以第5个一直是Pending。

$ kubectl create -f affinity4.yaml 
deployment.apps/frontend created

$ kubectl get po -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE         
frontend-6f686d8d87-8dlsc   1/1     Running   0          18s   172.16.0.76   192.168.0.100
frontend-6f686d8d87-d6l8p   0/1     Pending   0          18s   <none>        <none>       
frontend-6f686d8d87-hgcq2   1/1     Running   0          18s   172.16.0.54   192.168.0.97 
frontend-6f686d8d87-q7cfq   1/1     Running   0          18s   172.16.0.47   192.168.0.212
frontend-6f686d8d87-xl8hx   1/1     Running   0          18s   172.16.0.23   192.168.0.94

1.5 配置管理

1.5.1 ConfigMap

ConfigMap是一种用于存储应用所需配置信息的资源类型，用于保存配置数据的键值对，可以用来保存单个属性，也可以用来保存配置文件。
通过ConfigMap可以方便的做到配置解耦，使得不同环境有不同的配置。相比环境变量，Pod中引用的ConfigMap可以做到实时更新，当您更新ConfigMap的数据后，Pod中引用的ConfigMap会同步刷新。

创建ConfigMap
下面示例创建了一个名为configmap-test的ConfigMap，ConfigMap的配置数据在data字段下定义。

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: configmap-test
data:                     # 配置数据
  property_1: Hello
  property_2: World

在环境变量中引用ConfigMap
ConfigMap最为常见的使用方式就是在环境变量和Volume中引用。
例如下面例子中，引用了configmap-test的property_1，将其作为环境变量EXAMPLE_PROPERTY_1的值，这样容器启动后里面EXAMPLE_PROPERTY_1的值就是property_1的值，即“Hello”。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    env:
    - name: EXAMPLE_PROPERTY_1
      valueFrom:
        configMapKeyRef:          # 引用ConfigMap
          name: configmap-test
          key: property_1
  imagePullSecrets:
  - name: default-secret

在Volume中引用ConfigMap
在Volume中引用ConfigMap，就是通过文件的方式直接将ConfigMap的每条数据填入Volume，每条数据是一个文件，键就是文件名，键值就是文件内容。
如下示例中，创建一个名为vol-configmap的Volume，这个Volume引用名为“configmap-test”的ConfigMap，再将Volume挂载到容器的“/tmp”路径下。Pod创建成功后，在容器的“/tmp”路径下，就有两个文件property_1和property_2，它们的值分别为“Hello”和“World”。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    volumeMounts:
    - name: vol-configmap           # 挂载名为vol-configmap的Volume
      mountPath: "/tmp"
  imagePullSecrets:
  - name: default-secret
  volumes:
  - name: vol-configmap
    configMap:                      # 引用ConfigMap
      name: configmap-test

1.5.1 Secret

Secret是一种加密存储的资源对象，您可以将认证信息、证书、私钥等保存在Secret中，而不需要把这些敏感数据暴露到镜像或者Pod定义中，从而更加安全和灵活。
Secret与ConfigMap非常像，都是key-value键值对形式，使用方式也相同，不同的是Secret会加密存储，所以适用于存储敏感信息。
Base64编码
Secret与ConfigMap相同，是以键值对形式保存数据，所不同的是在创建时，Secret的Value必须使用Base64编码。
对字符串进行Base64编码，可以直接使用“echo -n 要编码的内容 | base64”命令即可，示例如下：

root@ubuntu:~# echo -n "3306" | base64
MzMwNg==

创建Secret
如下示例中定义的Secret中包含两条Key-Value。

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysecret
data:
  key1: aGVsbG8gd29ybGQ=   # "hello world" Base64编码后的值
  key2: MzMwNg==           # "3306" Base64编码后的值

在环境变量中引用Secret
Secret最常见的用法是作为环境变量注入到容器中，如下示例。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    env:
    - name: key
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: mysecret
          key: key1
  imagePullSecrets:
  - name: default-secret

在Volume中引用Secret
在Volume中引用Secret，就是通过文件的方式直接将Secret的每条数据填入Volume，每条数据是一个文件，键就是文件名，键值就是文件内容。
如下示例中，创建一个名为vol-secret的Volume，这个Volume引用名为“mysecret”的Secret，再将Volume挂载到容器的“/tmp”路径下。Pod创建成功后，在容器的“/tmp”路径下，就有两个文件key1和key2。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: container-0
    resources:
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
    volumeMounts:
    - name: vol-secret              # 挂载名为vol-secret的Volume
      mountPath: "/tmp"
  imagePullSecrets:
  - name: default-secret
  volumes:
  - name: vol-secret
    secret:                         # 引用Secret
      secretName: mysecret

进入Pod容器中，可以在/tmp目录下发现key1和key2两个文件，并看到文件中的值是base64解码后的值，分别为“hello world”和“3306”。

1.6 Kubernetes网络

1.6.1 NetworkPolicy

NetworkPolicy是Kubernetes设计用来限制Pod访问的对象，通过设置NetworkPolicy策略，可以允许Pod被哪些地址访问（即入规则）、或Pod访问哪些地址（即出规则）。这相当于从应用的层面构建了一道防火墙，进一步保证了网络安全。
NetworkPolicy支持的能力取决于集群的网络插件的能力，如CCE的集群只支持设置Pod的入规则。
默认情况下，如果命名空间中不存在任何策略，则所有进出该命名空间中的Pod的流量都被允许。
NetworkPolicy的规则可以选择如下3种：
 namespaceSelector：根据命名空间的标签选择，具有该标签的命名空间都可以访问。

podSelector：根据Pod的标签选择，具有该标签的Pod都可以访问。
ipBlock：根据网络选择，网段内的IP地址都可以访问。（CCE当前不支持此种方式）

使用podSelector设置访问范围

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  ingress:                      # 表示入规则
  - from:
    - podSelector:              # 只允许具有role=frontend标签的Pod访问
        matchLabels:
          role: frontend
    ports:                      # 只能使用TCP协议访问6379端口
    - protocol: TCP
      port: 6379

示意图如下所示。

使用namespaceSelector设置访问范围

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  ingress:                      # 表示入规则
  - from:
    - namespaceSelector:        # 只允许具有project=myproject标签的命名空间中的Pod访问
        matchLabels:
          project: myproject
    ports:                      # 只能使用TCP协议访问6379端口
    - protocol: TCP
      port: 6379

1.6.2 Service

直接访问Pod的问题
Pod创建完成后，如何访问Pod呢？直接访问Pod会有如下几个问题：

Pod会随时被Deployment这样的控制器删除重建，那访问Pod的结果就会变得不可预知。
Pod的IP地址是在Pod启动后才被分配，在启动前并不知道Pod的IP地址。
应用往往都是由多个运行相同镜像的一组Pod组成，逐个访问Pod也变得不现实。
举个例子，假设有这样一个应用程序，使用Deployment创建了前台和后台，前台会调用后台做一些计算处理，如图所示。后台运行了3个Pod，这些Pod是相互独立且可被替换的，当Pod出现状况被重建时，新建的Pod的IP地址是新IP，前台的Pod无法直接感知。
图Pod间访问

使用Service解决Pod的访问问题
Kubernetes中的Service对象就是用来解决上述Pod访问问题的。Service有一个固定IP地址（在创建CCE集群时有一个服务网段的设置，这个网段专门用于给Service分配IP地址），Service将访问它的流量转发给Pod，具体转发给哪些Pod通过Label来选择，而且Service可以给这些Pod做负载均衡。
那么对于上面的例子，为后台添加一个Service，通过Service来访问Pod，这样前台Pod就无需感知后台Pod的变化，如图所示。
图通过Service访问Pod

创建后台Pod
首先创建一个3副本的Deployment，即3个Pod，且Pod上带有标签“app: nginx”，具体如下所示。

apiVersion: apps/v1      
kind: Deployment         
metadata:
  name: nginx            
spec:
  replicas: 3                    
  selector:              
    matchLabels:
      app: nginx
  template:              
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:latest
        name: container-0
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret

创建Service
下面示例创建一个名为“nginx”的Service，通过selector选择到标签“app:nginx”的Pod，目标Pod的端口为80，Service对外暴露的端口为8080。
访问服务只需要通过“服务名称:对外暴露的端口”接口，对应本例即“nginx:8080”。这样，在其他Pod中，只需要通过“nginx:8080”就可以访问到“nginx”关联的Pod。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx        # Service的名称
spec:
  selector:          # Label Selector，选择包含app=nginx标签的Pod
    app: nginx
  ports:
  - name: service0
    targetPort: 80   # Pod的端口
    port: 8080       # Service对外暴露的端口
    protocol: TCP    # 转发协议类型，支持TCP和UDP
  type: ClusterIP    # Service的类型

将上面Service的定义保存到nginx-svc.yaml文件中，使用kubectl创建这个Service。

$ kubectl create -f nginx-svc.yaml
service/nginx created

$ kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes   ClusterIP   10.247.0.1       <none>        443/TCP    7h19m
nginx        ClusterIP   10.247.124.252   <none>        8080/TCP   5h48m

您可以看到Service有个Cluster IP，这个IP是固定不变的，除非Service被删除，所以您也可以使用ClusterIP在集群内部访问Service。
下面创建一个Pod并进入容器，使用ClusterIP访问Pod，可以看到能直接返回内容。

$ kubectl run -i --tty --image nginx:alpine test --rm /bin/sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # curl 10.247.124.252:8080
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>

…

使用ServiceName访问Service
通过DNS进行域名解析后，可以使用“ServiceName:Port”访问Service，这也是Kubernetes中最常用的一种使用方式。在创建CCE集群的时候，会默认要求安装CoreDNS插件，在kube-system命名空间下可以查看到CoreDNS的Pod。

$ kubectl get po --namespace=kube-system
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-7689f8bdf-295rk                   1/1     Running   0          9m11s
coredns-7689f8bdf-h7n68                   1/1     Running   0          11m

CoreDNS安装成功后会成为DNS服务器，当创建Service后，CoreDNS会将Service的名称与IP记录起来，这样Pod就可以通过向CoreDNS查询Service的名称获得Service的IP地址。
访问时通过nginx..svc.cluster.local访问，其中nginx为Service的名称，为命名空间名称，svc.cluster.local为域名后缀，在实际使用中，在同一个命名空间下可以省略.svc.cluster.local，直接使用ServiceName即可。
例如上面创建的名为nginx的Service，直接通过“nginx:8080”就可以访问到Service，进而访问后台Pod。
使用ServiceName的方式有个主要的优点就是可以在开发应用程序时可以将ServiceName写在程序中，这样无需感知具体Service的IP地址。
下面创建一个Pod并进入容器，查询nginx域名的地址，可以发现是解析出nginx这个Service的IP地址10.247.124.252；同时访问Pod的域名，可以看到能直接返回内容。

$ kubectl run -i --tty --image tutum/dnsutils dnsutils --restart=Never --rm /bin/sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup nginx
Server:		10.247.3.10
Address:	10.247.3.10#53

Name:	nginx.default.svc.cluster.local
Address: 10.247.124.252

/ # curl nginx:8080
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>

Service是如何做到服务发现的
前面说到有了Service后，无论Pod如何变化，Service都能够发现到Pod。
如果调用kubectl describe命令查看Service的信息，您会看下如下信息。

$ kubectl describe svc nginx
Name:              nginx
......
Endpoints:         172.16.2.132:80,172.16.3.6:80,172.16.3.7:80

可以看到一个Endpoints，Endpoints同样也是Kubernetes的一种资源对象，可以查询得到。Kubernetes正是通过Endpoints监控到Pod的IP，从而让Service能够发现Pod。

$ kubectl get endpoints
NAME         ENDPOINTS                                     AGE
kubernetes   192.168.0.127:5444                            7h19m
nginx        172.16.2.132:80,172.16.3.6:80,172.16.3.7:80   5h48m

这里的172.16.2.132:80是Pod的IP:Port，通过如下命令可以查看到Pod的IP，与上面的IP一致。

$ kubectl get po -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE         
nginx-869759589d-dnknn   1/1     Running   0          5h40m   172.16.3.7     192.168.0.212
nginx-869759589d-fcxhh   1/1     Running   0          5h40m   172.16.3.6     192.168.0.212
nginx-869759589d-r69kh   1/1     Running   0          5h40m   172.16.2.132   192.168.0.94

如果删除一个Pod，Deployment会将Pod重建，新的Pod IP会发生变化。

$ kubectl delete po nginx-869759589d-dnknn
pod "nginx-869759589d-dnknn" deleted

$ kubectl get po -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE         
nginx-869759589d-fcxhh   1/1     Running   0          5h41m   172.16.3.6     192.168.0.212
nginx-869759589d-r69kh   1/1     Running   0          5h41m   172.16.2.132   192.168.0.94 
nginx-869759589d-w98wg   1/1     Running   0          7s      172.16.3.10    192.168.0.212

再次查看Endpoints，会发现Endpoints的内容随着Pod发生了变化。

$ kubectl get endpoints
NAME         ENDPOINTS                                      AGE
kubernetes   192.168.0.127:5444                             7h20m
nginx        172.16.2.132:80,172.16.3.10:80,172.16.3.6:80   5h49m

下面进一步了解这又是如何实现的。
在Kubernetes集群架构中介绍过Node节点上的kube-proxy，实际上Service相关的事情都由节点上的kube-proxy处理。在Service创建时Kubernetes会分配IP给Service，同时通过API Server通知所有kube-proxy有新Service创建了，kube-proxy收到通知后通过iptables记录Service和IP/端口对的关系，从而让Service在节点上可以被查询到。
下图是一个实际访问Service的图示，Pod X访问Service（10.247.124.252:8080），在往外发数据包时，在节点上根据iptables规则目的IP:Port被随机替换为Pod1的IP:Port，从而通过Service访问到实际的Pod。
除了记录Service和IP/端口对的关系，kube-proxy还会监控Service和Endpoint的变化，从而保证Pod重建后仍然能通过Service访问到Pod。
图 Pod X访问Service的过程

Service的类型与使用场景
Service的类型除了ClusterIP还有NodePort、LoadBalancer和None，这几种类型的Service有着不同的用途。

ClusterIP：用于在集群内部互相访问的场景，通过ClusterIP访问Service。
NodePort：用于从集群外部访问的场景，通过节点上的端口访问Service，详细介绍请参见NodePort类型的Service。
LoadBalancer：用于从集群外部访问的场景，其实是NodePort的扩展，通过一个特定的LoadBalancer访问Service，这个LoadBalancer将请求转发到节点的NodePort，而外部只需要访问LoadBalancer，详细介绍请参见LoadBalancer类型的Service。
None：用于Pod间的互相发现，这种类型的Service又叫Headless Service，详细介绍请参见Headless Service。

NodePort类型的Service
NodePort类型的Service可以让Kubemetes集群每个节点上保留一个相同的端口，外部访问连接首先访问节点IP:Port，然后将这些连接转发给服务对应的Pod。如下图所示。
图 NodePort Service

下面是一个创建NodePort类型的Service。创建完成后，可以通过节点的IP:Port访问到后台Pod。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nodeport-service
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
    nodePort: 30120
  selector:
    app: nginx

创建并查看，可以看到PORT这一列为8080:30120/TCP，说明Service的8080端口是映射到节点的30120端口。

$ kubectl create -f nodeport.yaml 
service/nodeport-service created

$ kubectl get svc -o wide
NAME               TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE    SELECTOR
kubernetes         ClusterIP   10.247.0.1       <none>        443/TCP          107m   <none>
nginx              ClusterIP   10.247.124.252   <none>        8080/TCP         16m    app=nginx
nodeport-service   NodePort    10.247.210.174   <none>        8080:30120/TCP   17s    app=nginx

此时，通过节点IP:端口访问Service可以访问到Pod，如下所示。

$ kubectl run -i --tty --image nginx:alpine test --rm /bin/sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # curl 192.168.0.212:30120
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>

…

LoadBalancer类型的Service
LoadBalancer类型的Service其实是NodePort类型Service的扩展，通过一个特定的LoadBalancer访问Service，这个LoadBalancer将请求转发到节点的NodePort。
LoadBalancer本身不是属于Kubernetes的组件，这部分通常是由具体厂商（云服务提供商）提供，不同厂商的Kubernetes集群与LoadBalancer的对接实现各不相同，例如华为云CCE对接了ELB。这就导致了创建LoadBalancer类型的Service有不同的实现。
图 LoadBalancer Service

下面是一个创建LoadBalancer类型的Service。创建完成后，可以通过ELB的IP:Port访问到后台Pod。

apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata: 
  annotations:   
    kubernetes.io/elb.id: 3c7caa5a-a641-4bff-801a-feace27424b6
  labels: 
    app: nginx 
  name: nginx 
spec: 
  loadBalancerIP: 10.78.42.242     #  ELB实例的IP地址
  ports: 
  - name: service0 
    port: 80
    protocol: TCP 
    targetPort: 80
    nodePort: 30120
  selector: 
    app: nginx 
  type: LoadBalancer    # 类型为LoadBalancer

上面metadata.annotations里的参数配置是CCE的LoadBalancer类型Service需要配置的参数，表示这个Service绑定哪个ELB实例。CCE还支持创建LoadBalancer类型Service时新建ELB实例，详细的内容请参见负载均衡(LoadBalancer)。

Headless Service
前面讲的Service解决了Pod的内外部访问问题，但还有下面这些问题没解决。

同时访问所有Pod
一个Service内部的Pod互相访问
Headless Service正是解决这个问题的，Headless Service不会创建ClusterIP，并且查询会返回所有Pod的DNS记录，这样就可查询到所有Pod的IP地址。StatefulSet中StatefulSet正是使用Headless Service解决Pod间互相访问的问题。

apiVersion: v1
kind: Service       # 对象类型为Service
metadata:
  name: nginx-headless
  labels:
    app: nginx
spec:
  ports:
    - name: nginx     # Pod间通信的端口名称
      port: 80        # Pod间通信的端口号
  selector:
    app: nginx        # 选择标签为app:nginx的Pod
  clusterIP: None     # 必须设置为None，表示Headless Service

执行如下命令创建Headless Service。

# kubectl create -f headless.yaml

service/nginx-headless created
创建完成后可以查询Service。

# kubectl get svc
NAME             TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx-headless   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    5s

创建一个Pod来查询DNS，可以看到能返回所有Pod的记录，这就解决了访问所有Pod的问题了。

$ kubectl run -i --tty --image tutum/dnsutils dnsutils --restart=Never --rm /bin/sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup nginx-0.nginx
Server:         10.247.3.10
Address:        10.247.3.10#53
Name:   nginx-0.nginx.default.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.31

/ # nslookup nginx-1.nginx
Server:         10.247.3.10
Address:        10.247.3.10#53
Name:   nginx-1.nginx.default.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.18

/ # nslookup nginx-2.nginx
Server:         10.247.3.10
Address:        10.247.3.10#53
Name:   nginx-2.nginx.default.svc.cluster.local
Address: 172.16.0.19

1.6.3 Ingress

为什么需要Ingress

Service是基于四层TCP和UDP协议转发的，而Ingress可以基于七层的HTTP和HTTPS协议转发，可以通过域名和路径做到更细粒度的划分，如下图所示。

Ingress工作机制

要想使用Ingress功能，必须在Kubernetes集群上安装Ingress Controller。Ingress Controller有很多种实现，最常见的就是Kubernetes官方维护的NGINX Ingress Controller；不同厂商通常有自己的实现，例如华为云CCE使用华为云弹性负载均衡服务ELB实现Ingress的七层负载均衡。
外部请求首先到达Ingress Controller，Ingress Controller根据Ingress的路由规则，查找到对应的Service，进而通过Endpoint查询到Pod的IP地址，然后将请求转发给Pod。

创建Ingress
下面例子中，使用http协议，关联的后端Service为“nginx:8080”，使用ELB作为Ingress控制器（metadata.annotations字段都是指定使用哪个ELB实例），当访问“http://192.168.10.155:8080/test”时，流量转发“nginx:8080”对应的Service，从而将流量转发到对应Pod。

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: cce
    kubernetes.io/elb.port: '8080'
    kubernetes.io/elb.ip: 192.168.10.155
    kubernetes.io/elb.id: aa7cf5ec-7218-4c43-98d4-c36c0744667a
spec:
  rules:
  - host: ''
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: nginx
          servicePort: 8080
        path: "/test"
        property:
          ingress.beta.kubernetes.io/url-match-mode: STARTS_WITH
I	ngress中还可以设置外部域名，这样您就可以通过域名来访问到ELB，进而访问到后端服务。
spec:
  rules:
  - host: www.example.com       # 域名
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx
          servicePort: 80

路由到多个服务
Ingress可以同时路由到多个服务，配置如下所示。

当访问“http://foo.bar.com/foo”时，访问的是“s1:80”后端。
当访问“http://foo.bar.com/bar”时，访问的是“s2:80”后端。

spec:
  rules:
  - host: foo.bar.com          # host地址
    http:
      paths:
      - path: "/foo"
        backend:
          serviceName: s1
          servicePort: 80
      - path: "/bar"
        backend:
          serviceName: s2
          servicePort: 80

1.6.4 就绪探针（Readiness Probe）

一个新Pod创建后，Service就能立即选择到它，并会把请求转发给Pod，那问题就来了，通常一个Pod启动是需要时间的，如果Pod还没准备好（可能需要时间来加载配置或数据，或者可能需要执行一个预热程序之类），这时把请求转给Pod的话，Pod也无法处理，造成请求失败。
Kubernetes解决这个问题的方法就是给Pod加一个业务就绪探针Readiness Probe，当检测到Pod就绪后才允许Service将请求转给Pod。
Readiness Probe同样是周期性的检测Pod，然后根据响应来判断Pod是否就绪，与存活探针（Liveness Probe）相同，就绪探针也支持如下三种类型。
Exec：Probe执行容器中的命令并检查命令退出的状态码，如果状态码为0则说明已经就绪。
HTTP GET：往容器的IP:Port发送HTTP GET请求，如果Probe收到2xx或3xx，说明已经就绪。
TCP Socket：尝试与容器建立TCP连接，如果能建立连接说明已经就绪。

Readiness Probe的工作原理
通过Endpoints就可以实现Readiness Probe的效果，当Pod还未就绪时，将Pod的IP:Port从Endpoints中删除，Pod就绪后再加入到Endpoints中，如下图所示。
Readiness Probe的实现原理

Exec
Exec方式与HTTP GET方式一致，如下所示，这个探针执行ls /ready命令，如果这个文件存在，则返回0，说明Pod就绪了，否则返回其他状态码。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:alpine
        name: container-0
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        readinessProbe:      # Readiness Probe
          exec:              # 定义 ls /ready 命令
            command:
            - ls
            - /ready
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret

将上面Deployment的定义保存到deploy-read.yaml文件中，删除之前创建的Deployment，用deploy-read.yaml创建这个Deployment。

# kubectl delete deploy nginx
deployment.apps "nginx" deleted

# kubectl create -f deploy-read.yaml
deployment.apps/nginx created

这里由于nginx镜像不包含/ready这个文件，所以在创建完成后容器不在Ready状态，如下所示，注意READY这一列的值为0/1，表示容器没有Ready。

# kubectl get po
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7955fd7786-686hp   0/1       Running   0          7s
nginx-7955fd7786-9tgwq   0/1       Running   0          7s
nginx-7955fd7786-bqsbj   0/1       Running   0          7s
创建Service。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx        
spec:
  selector:          
    app: nginx
  ports:
  - name: service0
    targetPort: 80   
    port: 8080       
    protocol: TCP    
  type: ClusterIP

查看Service，发现Endpoints一行的值为空，表示没有Endpoints。

$ kubectl describe svc nginx
Name:              nginx
......
Endpoints:         
......

如果此时给容器中创建一个/ready的文件，让Readiness Probe成功，则容器会处于Ready状态。再查看Pod和Endpoints，发现创建了/ready文件的容器已经Ready，Endpoints也已经添加。

# kubectl exec nginx-7955fd7786-686hp -- touch /ready

# kubectl get po -o wide
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP
nginx-7955fd7786-686hp   1/1       Running   0          10m       192.168.93.169 
nginx-7955fd7786-9tgwq   0/1       Running   0          10m       192.168.166.130
nginx-7955fd7786-bqsbj   0/1       Running   0          10m       192.168.252.160

# kubectl get endpoints
NAME       ENDPOINTS           AGE
nginx      192.168.93.169:80   14d

HTTP GET
Readiness Probe的配置与存活探针（livness probe）一样，都是在Pod Template的containers里面，如下所示，这个Readiness Probe向Pod发送HTTP请求，当Probe收到2xx或3xx返回时，说明Pod已经就绪。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:alpine
        name: container-0
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        readinessProbe:           # readinessProbe
          httpGet:                # HTTP GET定义
            path: /read
            port: 80
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret

TCP Socket
同样，TCP Socket类型的探针如下所示。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - image: nginx:alpine
        name: container-0
        resources:
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
        readinessProbe:             # readinessProbe
          tcpSocket:                # TCP Socket定义
            port: 80
      imagePullSecrets:
      - name: default-secret

Readiness Probe高级配置
与Liveness Probe相同，Readiness Probe也有同样的高级配置选项，上面nginx Pod的describe命令回显有中有如下行。

	Readiness: exec [ls /var/ready] delay=0s timeout=1s period=10s #success=1 #failure=3
这一行表示Readiness Pr

obe的具体参数配置，其含义如下：

delay=0s 表示容器启动后立即开始探测，没有延迟时间
timeout=1s 表示容器必须在1s内做出相应反馈给probe，否则视为探测失败
period=10s 表示每10s探测一次
#success=1 表示探测连续1次成功表示成功
#failure=3 表示探测连续3次失败后会重启容器
这些是创建时默认设置的，您也可以手动配置，如下所示。

readinessProbe: # Readiness Probe
exec: # 定义 ls /readiness/ready 命令
command:
- ls
- /readiness/ready
initialDelaySeconds: 10 # 容器启动后多久开始探测
timeoutSeconds: 2 # 表示容器必须在2s内做出相应反馈给probe，否则视为探测失败
periodSeconds: 30 # 探测周期，每30s探测一次
successThreshold: 1 # 连续探测1次成功表示成功
failureThreshold: 3 # 连续探测3次失败表示失败

1.7 持久化存储

1.7.1 Volume

容器中的文件在磁盘上是临时存放的，当容器重建时，容器中的文件将会丢失，另外当在一个Pod中同时运行多个容器时，常常需要在这些容器之间共享文件，这也是容器不好解决的问题。 Kubernetes抽象出了Volume来解决这两个问题，也就是存储卷，Kubernetes的Volume是Pod的一部分，Volume不是单独的对象，不能独立创建，只能在Pod中定义。
Pod中的所有容器都可以访问Volume，但必须要挂载，且可以挂载到容器中任何目录。
实际中使用容器存储如下图所示，将容器的内容挂载到Volume中，通过Volume两个容器间实现了存储共享。

Volume的生命周期与挂载它的Pod相同，但是Volume里面的文件可能在Volume消失后仍然存在，这取决于Volume的类型。
Volume的类型
Kubernetes的Volume有非常多的类型，在实际使用中使用最多的类型如下。

emptyDir：一种简单的空目录，主要用于临时存储。
hostPath：将主机某个目录挂载到容器中。
ConfigMap、Secret：特殊类型，将Kubernetes特定的对象类型挂载到Pod，在ConfigMap和Secret章节介绍过如何将ConfigMap和Secret挂载到Volume中。
 persistentVolumeClaim：Kubernetes的持久化存储类型，详细介绍请参考PV、PVC和StorageClass中会详细介绍。

EmptyDir
EmptyDir是最简单的一种Volume类型，根据名字就能看出，这个Volume挂载后就是一个空目录，应用程序可以在里面读写文件，emptyDir Volume的生命周期与Pod相同，Pod删除后Volume的数据也同时删除掉。
emptyDir的一些用途：

缓存空间，例如基于磁盘的归并排序。
为耗时较长的计算任务提供检查点，以便任务能从崩溃前状态恢复执行。
emptyDir配置示例如下。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: test-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /cache
      name: cache-volume
  volumes:
  - name: cache-volume
    emptyDir: {}
emptyDir实际是将Volume的内容写在Pod所在节点的磁盘上，另外emptyDir也可以设置存储介质为内存，如下所示，medium设置为Memory。
volumes:
  - name: html
    emptyDir:
      medium: Memory

HostPath
HostPath是一种持久化存储，emptyDir里面的内容会随着Pod的删除而消失，但HostPath不会，如果对应的Pod删除，HostPath Volume里面的内容依然存在于节点的目录中，如果后续重新创建Pod并调度到同一个节点，挂载后依然可以读取到之前Pod写的内容。
HostPath存储的内容与节点相关，所以它不适合像数据库这类的应用，想象下如果数据库的Pod被调度到别的节点了，那读取的内容就完全不一样了。
记住永远不要使用HostPath存储跨Pod的数据，一定要把HostPath的使用范围限制在读取节点文件上，这是因为Pod被重建后不确定会调度哪个节点上，写文件可能会导致前后不一致。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-hostpath
spec:
  containers:
  - image: nginx:alpine
    name: hostpath-container
    volumeMounts:
    - mountPath: /test-pd
      name: test-volume
  volumes:
  - name: test-volume
    hostPath:
      path: /data

1.7.2 PV、PVC和StorageClass

上一章节介绍的HostPath是一种持久化存储，但是HostPath的内容是存储在节点上，导致只适合读取。
如果要求Pod重新调度后仍然能使用之前读写过的数据，就只能使用网络存储了，网络存储种类非常多且有不同的使用方法，通常一个云服务提供商至少有块存储、文件存储、对象存储三种，如华为云的EVS、SFS和OBS。Kubernetes解决这个问题的方式是抽象了PV（PersistentVolume）和PVC（PersistentVolumeClaim）来解耦这个问题，从而让使用者不用关心具体的基础设施，当需要存储资源的时候，只要像CPU和内存一样，声明要多少即可。
PV：PV描述的是持久化存储卷，主要定义的是一个持久化存储在宿主机上的目录，比如一个NFS的挂载目录。
PVC：PVC描述的是Pod所希望使用的持久化存储的属性，比如，Volume存储的大小、可读写权限等等。
Kubernetes管理员设置好网络存储的类型，提供对应的PV描述符配置到Kubernetes，使用者需要存储的时候只需要创建PVC，然后在Pod中使用Volume关联PVC，即可让Pod使用到存储资源，它们之间的关系如下图所示。
图 PVC绑定PV

CSI
Kubernetes提供了CSI接口（Container Storage Interface，容器存储接口），基于CSI这套接口，可以开发定制出CSI插件，从而支持特定的存储，达到解耦的目的。例如在Namespace：资源分组中看到的kube-system命名空间下everest-csi-controller和everest-csi-driver就是华为云CCE开发存储控制器和驱动。有了这些驱动就可以使用华为云上的EVS、SFS、OBS存储。
$ kubectl get po --namespace=kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
everest-csi-controller-6d796fb9c5-v22df 2/2 Running 0 9m11s
everest-csi-driver-snzrr 1/1 Running 0 12m
everest-csi-driver-ttj28 1/1 Running 0 12m
everest-csi-driver-wtrk6 1/1 Running 0 12m

PV
来看一下PV是如何描述持久化存储，例如在华为云SFS中创建了一个文件存储，这个文件存储ID为68e4a4fd-d759-444b-8265-20dc66c8c502，挂载地址为sfs-nas01.cn-north-4b.myhuaweicloud.com:/share-96314776。如果想在CCE中使用这个文件存储，则需要先创建一个PV来描述这个存储，如下所示。
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: pv-example
spec:
accessModes:

ReadWriteMany # 读写模式
capacity:
storage: 10Gi # 定义PV的大小
csi:
driver: nas.csi.everest.io # 声明使用的驱动
fsType: nfs # 存储类型
volumeAttributes:
everest.io/share-export-location: sfs-nas01.cn-north-4b.myhuaweicloud.com:/share-96314776 # 挂载地址
volumeHandle: 68e4a4fd-d759-444b-8265-20dc66c8c502 # 存储ID
这里csi下面的内容就是华为云CCE中特定的字段，在其他地方无法使用。
下面创建这个PV并查看。

$ kubectl create -f pv.yaml
persistentvolume/pv-example created

$ kubectl get pv
NAME                 CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM    STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-example           10Gi       RWX            Retain           Available                                    4s

RECLAIM POLICY是指PV的回收策略，Retain表示PVC被释放后PV继续保留。STATUS值为Available，表示PV处于可用的状态。
PVC
PVC可以绑定一个PV，示例如下。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-example
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi              # 声明存储的大小
  volumeName: pv-example         # PV的名称

创建PVC并查看。

$ kubectl create -f pvc.yaml
persistentvolumeclaim/pvc-example created

$ kubectl get pvc
NAME          STATUS   VOLUME       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
pvc-example   Bound    pv-example   10Gi       RWX                           9s

这里可以看到状态是Bound，VOLUME是pv-example，表示PVC已经绑定了PV。
再来看下PV。

$ kubectl get pv
NAME          CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                  STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-example    10Gi       RWX            Retain           Bound    default/pvc-example                            50s

可以看到状态也变成了Bound，CLAIM是default/pvc-example，表示这个PV绑定了default命名空间下的pvc-example这个PVC。
这里一个比较有意思的地方是CLAIM是default/pvc-example，为什么要显示default呢，这是因为PV是集群级别的资源，并不属于某个命名空间，而PVC是命名空间级别的资源，PV可以与任何命名空间的PVC资源绑定。
图2PV与PVC

StorageClass
上节说的PV和PVC方法虽然能实现屏蔽底层存储，但是PV创建比较复杂（可以看到PV中csi字段的配置很麻烦），通常都是由集群管理员管理，这非常不方便。
Kubernetes解决这个问题的方法是提供动态配置PV的方法，可以自动创PV。管理员可以部署PV配置器（provisioner），然后定义对应的StorageClass，这样开发者在创建PVC的时候就可以选择需要创建存储的类型，PVC会把StorageClass传递给PV provisioner，由provisioner自动创建PV。如CCE就提供csi-disk、csi-nas、csi-obs等StorageClass，在声明PVC加上StorageClassName，就可以自动创建PV，并自动创建底层的存储资源。

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name:  pvc-sfs-auto-example
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: csi-nas        # StorageClass

创建PVC并查看PVC和PV。

$ kubectl create -f pvc2.yaml
persistentvolumeclaim/pvc-sfs-auto-example created

$ kubectl get pvc
NAME                   STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
pvc-sfs-auto-example   Bound    pvc-1f1c1812-f85f-41a6-a3b4-785d21063ff3   10Gi       RWX            csi-nas        29s

$ kubectl get pv
NAME                                       CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS   CLAIM                         STORAGECLASS   REASON   AGE
pvc-1f1c1812-f85f-41a6-a3b4-785d21063ff3   10Gi       RWO            Delete           Bound    default/pvc-sfs-auto-example  csi-nas                 20s

这可以看到使用StorageClass后，不仅创建了PVC，而且创建了PV，并且将二者绑定了。
定义了StorageClass后，就可以减少创建并维护PV的工作，PV变成了自动创建，作为使用者，只需要在声明PVC时指定StorageClassName即可，这就大大减少工作量。
再次说明，StorageClassName的类型在不同厂商的产品上各不相同，这里只是使用了华为云文件存储作为示例，其余存储类型请参见存储概述。

在Pod中使用PVC
有了PVC后，在Pod中使用持久化存储就非常方便了，在Pod Template中的Volume直接关联PVC的名称，然后挂载到容器之中即可，如下所示。甚至在StatefulSet中还可以直接声明PVC，详情请参见StatefulSet。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers: 
      - image: nginx:alpine
        name: container-0 
        volumeMounts: 
        - mountPath: /tmp                                # 挂载路径
          name: pvc-sfs-example 
      restartPolicy: Always 
      volumes: 
      - name: pvc-sfs-example 
        persistentVolumeClaim: 
          claimName:  pvc-example                       # PVC的名称

1.8 认证与授权

1.8.1 ServiceAccount

kubernetes中所有的访问，无论外部内部，都会通过API Server处理，访问Kubernetes资源前需要经过认证与授权。

Authentication：用于识别用户身份的认证，Kubernetes分外部服务帐号和内部服务帐号，采取不同的认证机制。
Authorization：用于控制用户对资源访问的授权，对访问的授权目前主要使用RBAC机制，将在RBAC介绍。
图 API Server的认证授权

认证与ServiceAccount
Kubernetes的用户分为服务帐户（ServiceAccount）和普通帐户两种类型。

服务帐户与Namespace绑定，关联一套凭证，存储在Secret中，Pod创建时挂载Secret，从而允许与API Server之间调用。
Kubernetes中没有代表普通帐户的对象，这类帐户默认由外部服务独立管理，比如在华为云上CCE的用户是由IAM管理的。
普通帐号并不是这里要讨论的内容，这里主要关注ServiceAccount。
ServiceAccount同样是Kubernetes中的资源，与Pod、ConfigMap类似，且作用于独立的命名空间，也就是ServiceAccount是属于命名空间级别的，创建命名空间时会自动创建一个名为default的ServiceAccount。
使用下面命令可以查看ServiceAccount。

$ kubectl get sa
NAME     SECRETS   AGE
default  1         30d

同时Kubernetes还会为ServiceAccount自动创建一个Secret，使用下面命令可以查看到。

$ kubectl describe sa default
Name:                default
Namespace:           default
Labels:              <none>
Annotations:         <none>
Image pull secrets:  <none>
Mountable secrets:   default-token-vssmw
Tokens:              default-token-vssmw
Events:              <none>

在Pod的定义文件中，可以用指定帐户名称的方式将一个ServiceAccount赋值给一个Pod，如果不指定就会使用默认的ServiceAccount。当API Server接收到一个带有认证Token的请求时，API Server会用这个Token来验证发送请求的客户端所关联的ServiceAccount是否允许执行请求的操作。

创建ServiceAccount
使用如下命令就可以创建ServiceAccount：

$ kubectl create serviceaccount sa-example
serviceaccount/sa-example created

$ kubectl get sa
NAME            SECRETS   AGE
default         1         30d
sa-example      1         2s

可以看到已经创建了与ServiceAccount相关联的Token。

$ kubectl describe sa sa-example
Name:                sa-example
Namespace:           default
Labels:              <none>
Annotations:         <none>
Image pull secrets:  <none>
Mountable secrets:   sa-example-token-c7bqx
Tokens:              sa-example-token-c7bqx
Events:              <none>

查看Secret的内容，可以发现ca.crt、namespace和token三个数据。

$ kubectl describe secret sa-example-token-c7bqx
Name:         sa-example-token-c7bqx
...

Data

ca.crt: 1082 bytes
namespace: 7 bytes
token:

在Pod中使用ServiceAccount
Pod中使用ServiceAccount非常方便，只需要指定ServiceAccount的名称即可。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sa-example
spec:  
  serviceAccountName: sa-example
  containers:
  - image: nginx:alpine             
    name: container-0               
    resources:                      
      limits:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
      requests:
        cpu: 100m
        memory: 200Mi
  imagePullSecrets:            
  - name: default-secret

创建并查看这个Pod，可以看到Pod挂载了sa-example-token-c7bqx，也就是sa-example这个ServiceAccount对应的Token，即Pod使用这个Token来做认证。

$ kubectl create -f sa-pod.yaml
pod/sa-example created

$ kubectl get pod
NAME                                       READY   STATUS              RESTARTS   AGE
sa-example                                 0/1     running             0          5s

$ kubectl describe pod sa-example
...
Containers:
  sa-example:
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from sa-example-token-c7bqx (ro)

进入Pod内部，还可以看到对应的文件，如下所示。

$ kubectl exec -it sa-example -- /bin/sh
/ # cd /run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount # ls
ca.crt     namespace  token

如上，在容器应用中，就可以使用ca.crt和Token来访问API Server。
下面来验证一下认证是否能生效。在Kubernetes集群中，默认为API Server创建了一个名为kubernetes的Service，通过这个Service可以访问API Server。

$ kubectl get svc
NAME           TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes     ClusterIP   10.247.0.1       <none>        443/TCP          34

进入Pod，使用curl命令直接访问会得到如下返回信息，表示并没有权限。

$ kubectl exec -it sa-example -- /bin/sh
/ # curl https://kubernetes
curl: (60) SSL certificate problem: unable to get local issuer certificate
More details here: https://curl.haxx.se/docs/sslcerts.html

curl failed to verify the legitimacy of the server and therefore could not
establish a secure connection to it. To learn more about this situation and
how to fix it, please visit the web page mentioned above.

使用ca.crt和Token做认证，先将ca.crt放到CURL_CA_BUNDLE这个环境变量中，curl命令使用CURL_CA_BUNDLE指定证书；再将Token的内容放到TOKEN中，然后带上TOKEN访问API Server。

# export CURL_CA_BUNDLE=/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
# TOKEN=$(cat /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token)
# curl -H "Authorization: Bearer $TOKEN" https://kubernetes
{
  "kind": "Status",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {

  },
  "status": "Failure",
  "message": "forbidden: User \"system:serviceaccount:default:sa-example\" cannot get path \"/\"",
  "reason": "Forbidden",
  "details": {

  },
  "code": 403
}

可以看到，已经能够通过认证了，但是API Server返回的是cannot get path “/”"，表示没有权限访问，这说明还需要得到授权后才能访问，授权机制将在RBAC中介绍。

1.8.2 RBAC

RBAC资源
Kubernetes中完成授权工作的就是RBAC机制，RBAC授权规则是通过四种资源来进行配置。

Role：角色，其实是定义一组对Kubernetes资源（NameSpace级别）的访问规则。
RoleBinding：角色绑定，定义了用户和角色的关系。
ClusterRole：集群角色，其实是定义一组对Kubernetes资源（集群级别）的访问规则。
ClusterRoleBinding：集群角色绑定，定义了用户和集群角色的关系。
Role和ClusterRole指定了可以对哪些资源做哪些动作，RoleBinding和ClusterRoleBinding将角色绑定到特定的用户、组或ServiceAccount上。如下图所示。
图角色绑定

创建Role
Role的定义非常简单，指定namespace，然后就是rules规则。如下面示例中的规则就是允许对default命名空间下的Pod进行GET、LIST操作。

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  namespace: default                          # 命名空间
  name: role-example
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]                         # 可以访问pod
  verbs: ["get", "list"]                      # 可以执行GET、LIST操作

创建RoleBinding
有了Role之后，就可以将Role与具体的用户绑定起来，实现这个的就是RoleBinding了。如下所示。

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: rolebinding-example
  namespace: default
subjects:                                 # 指定用户
- kind: User                              # 普通用户
  name: user-example
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
- kind: ServiceAccount                    # ServiceAccount
  name: sa-example
  namespace: default
roleRef:                                  # 指定角色
  kind: Role
  name: role-example
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

这里的subjects就是将Role与用户绑定起来，用户可以是外部普通用户，也可以是ServiceAccount，这两种用户类型在ServiceAccount有过介绍。绑定后的关系如下图所示。
图 RoleBinding绑定Role和用户

下面来验证一下授权是否生效。
在Pod中使用ServiceAccount中，创建了一个Pod，使用了sa-example这个ServiceAccount，而刚刚又给sa-example绑定了role-example这个角色，现在进入到Pod，使用curl命令通过API Server访问资源来验证权限是否生效。
使用sa-example对应的ca.crt和Token认证，查询default命名空间下所有Pod资源，对应创建Role中的LIST。
$ kubectl exec -it sa-example – /bin/sh

# export CURL_CA_BUNDLE=/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/ca.crt
# TOKEN=$(cat /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token)
# curl -H "Authorization: Bearer $TOKEN" https://kubernetes/api/v1/namespaces/default/pods
{
  "kind": "PodList",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "selfLink": "/api/v1/namespaces/default/pods",
    "resourceVersion": "10377013"
  },
  "items": [
    {
      "metadata": {
        "name": "sa-example",
        "namespace": "default",
        "selfLink": "/api/v1/namespaces/default/pods/sa-example",
        "uid": "c969fb72-ad72-4111-a9f1-0a8b148e4a3f",
        "resourceVersion": "10362903",
        "creationTimestamp": "2020-07-15T06:19:26Z"
      },
      "spec": {
...

返回结果正常，说明sa-example是有LIST Pod的权限的。再查询一下Deployment，返回如下，说明没有访问Deployment的权限。

# curl -H "Authorization: Bearer $TOKEN" https://kubernetes/api/v1/namespaces/default/deployments
...
  "status": "Failure",
  "message": "deployments is forbidden: User \"system:serviceaccount:default:sa-example\" cannot list resource \"deployments\" in API group \"\" in the namespace \"default\"",
...

Role和RoleBinding作用的范围是命名空间，能够做到一定程度的权限隔离，如下图所示，上面定义role-example就不能访问kube-system命名空间下的资源。
图3 Role和RoleBinding作用的范围是命名空间

在上面Pod中继续访问，返回如下，说明确实没有权限。

# curl -H "Authorization: Bearer $TOKEN" https://kubernetes/api/v1/namespaces/kube-system/pods
...
  "status": "Failure",
  "message": "pods is forbidden: User \"system:serviceaccount:default:sa-example\" cannot list resource \"pods\" in API group \"\" in the namespace \"kube-system\"",
  "reason": "Forbidden",
...

在RoleBinding中，还可以绑定其他命名空间的ServiceAccount，只要在subjects字段下添加其他命名空间的ServiceAccount即可。

subjects:                                 # 指定用户
- kind: ServiceAccount                    # ServiceAccount
  name: coredns
  namespace: kube-system

加入之后，kube-system下coredns这个ServiceAccount就可以GET、LIST命名空间default下的Pod了，如下图所示。
图跨命名空间访问

ClusterRole和ClusterRoleBinding
相比Role和RoleBinding，ClusterRole和ClusterRoleBinding有如下几点不同：

ClusterRole和ClusterRoleBinding不用定义namespace字段
ClusterRole可以定义集群级别的资源
可以看出ClusterRole和ClusterRoleBinding控制的是集群级别的权限。
在Kubernetes中，默认定义了非常多的ClusterRole和ClusterRoleBinding，如下所示。

$ kubectl get clusterroles
NAME                                                                   AGE
admin                                                                  30d
cceaddon-prometheus-kube-state-metrics                                 6d3h
cluster-admin                                                          30d
coredns                                                                30d
custom-metrics-resource-reader                                         6d3h
custom-metrics-server-resources                                        6d3h
edit                                                                   30d
prometheus                                                             6d3h
system:aggregate-customedhorizontalpodautoscalers-admin                6d2h
system:aggregate-customedhorizontalpodautoscalers-edit                 6d2h
system:aggregate-customedhorizontalpodautoscalers-view                 6d2h
....
view                                                                   30d

$ kubectl get clusterrolebindings
NAME                                                   AGE
authenticated-access-network                           30d
authenticated-packageversion                           30d
auto-approve-csrs-for-group                            30d
auto-approve-renewals-for-nodes                        30d
auto-approve-renewals-for-nodes-server                 30d
cceaddon-prometheus-kube-state-metrics                 6d3h
cluster-admin                                          30d
cluster-creator                                        30d
coredns                                                30d
csrs-for-bootstrapping                                 30d
system:basic-user                                      30d
system:ccehpa-rolebinding                              6d2h
system:cluster-autoscaler                              6d1h
...

其中，最重要最常用的是如下四个ClusterRole。
view：拥有查看资源的权限
edit：拥有修改资源的权限
admin：拥有一个命名空间全部权限
cluster-admin：拥有集群的全部权限
使用kubectl describe clusterrole命令能够查看到各个规则的具体权限。
通常情况下，使用这四个ClusterRole与用户做绑定，就可以很好的做到权限隔离。这里的关键一点是理解到Role（规则、权限）与用户是分开的，只要通过Rolebinding来对这两者进行组合就能做到灵活的权限控制。

1.9 弹性伸缩

在Pod的编排与调度章节介绍了Deployment这类控制器来控制Pod的副本数量，通过调整replicas的大小就可以达到给应用手动扩缩容的目的。但是在某些实际场景下，手动调整一是繁琐，二是速度没有那么快，尤其是在应对流量洪峰需要快速弹性时无法做出快速反应。
Kubernetes支持Pod和集群节点的自动弹性伸缩，通过设置弹性伸缩规则，当外部条件（如CPU使用率）达到一定条件时，根据规则自动伸缩Pod和集群节点。
Prometheus与Metrics Server
想要做到自动弹性伸缩，先决条件就是能感知到各种运行数据，例如集群节点、Pod、容器的CPU、内存使用率等等。而这些数据的监控能力Kubernetes也没有自己实现，而是通过其他项目来扩展Kubernetes的能力。
 Prometheus是一套开源的系统监控报警框架，能够采集丰富的Metrics（度量数据），目前已经基本是Kubernetes的标准监控方案。
 Metrics Server是Kubernetes集群范围资源使用数据的聚合器。Metrics Server从kubelet公开的Summary API中采集度量数据，能够收集包括了Pod、Node、容器、Service等主要Kubernetes核心资源的度量数据，且对外提供一套标准的API。
使用HPA（Horizontal Pod Autoscaler）配合Metrics Server可以实现基于CPU和内存的自动弹性伸缩，再配合Prometheus还可以实现自定义监控指标的自动弹性伸缩。

HPA工作机制
HPA（Horizontal Pod Autoscaler）是用来控制Pod水平伸缩的控制器，HPA周期性检查Pod的度量数据，计算满足HPA资源所配置的目标数值所需的副本数量，进而调整目标资源（如Deployment）的replicas字段。
图 HPA工作机制

HPA可以配置单个和多个度量指标，配置单个度量指标时，只需要对Pod的当前度量数据求和，除以期望目标值，然后向上取整，就能得到期望的副本数。例如有一个Deployment控制有3个Pod，每个Pod的CPU使用率是70%、50%、90%，而HPA中配置的期望值是50%，计算期望副本数=（70 + 50 + 90）/50 = 4.2，向上取整得到5，即期望副本数就是5。
如果是配置多个度量指标，则会分别计算单个度量指标的期望副本数量，然后取其中最大值，就是最终的期望副本数量。
使用HPA
下面通过示例演示HPA的使用。首先使用Nginx镜像创建一个4副本的Deployment。

$ kubectl get deploy
NAME               READY     UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   4/4       4            4           77s

$ kubectl get pods
NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-7cc6fd654c-5xzlt   1/1       Running   0          82s
nginx-deployment-7cc6fd654c-cwjzg   1/1       Running   0          82s
nginx-deployment-7cc6fd654c-dffkp   1/1       Running   0          82s
nginx-deployment-7cc6fd654c-j7mp8   1/1       Running   0          82s

创建一个HPA，期望CPU的利用率为70%，副本数的范围是1-10。

apiVersion: autoscaling/v2beta1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: scale
  namespace: default
spec:
  maxReplicas: 10                    # 目标资源的最大副本数量
  minReplicas: 1                     # 目标资源的最小副本数量
  metrics:                           # 度量指标，期望CPU的利用率为70%
  - resource:
      name: cpu
      targetAverageUtilization: 70
    type: Resource
  scaleTargetRef:                    # 目标资源
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: nginx-deployment

创建后HPA查看。

$ kubectl create -f hpa.yaml
horizontalpodautoscaler.autoscaling/celue created

$ kubectl get hpa
NAME      REFERENCE                     TARGETS   MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
scale     Deployment/nginx-deployment   0%/70%    1         10        4          18s

可以看到，TARGETS的期望值是70%，而实际是0%，这就意味着HPA会做出缩容动作，期望副本数量=(0+0+0+0)/70=0，但是由于最小副本数为1，所以Pod数量会调整为1。等待一段时间，可以看到Pod数量变为1。

$ kubectl get pods
NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-7cc6fd654c-5xzlt   1/1       Running   0          7m41s

查看HPA详情，可以在Events里面看到这样一条记录。这表示HPA在21秒前成功的执行了缩容动作，新的Pod数量为1，原因是所有度量数量都比目标值低。

$ kubectl describe hpa scale
...
Events:
  Type    Reason             Age   From                       Message
  ----    ------             ----  ----                       -------
  Normal  SuccessfulRescale  21s   horizontal-pod-autoscaler  New size: 1; reason: All metrics below target

如果再查看Deployment的详情，可以在Events里面看到这样一条记录。这表示Deployment的副本数量被设置为1了，跟HPA中看到的一致。

$ kubectl describe deploy nginx-deployment
...
Events:
  Type    Reason             Age   From                   Message
  ----    ------             ----  ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  7m    deployment-controller  Scaled up replica set nginx-deployment-7cc6fd654c to 4
  Normal  ScalingReplicaSet  1m    deployment-controller  Scaled down replica set nginx-deployment-7cc6fd654c to 1

Cluster AutoScaler

HPA是针对Pod级别的，但是如果集群的资源不够了，那就只能对节点进行扩容了。集群节点的弹性伸缩本来是一件非常麻烦的事情，但是好在现在的集群大多都是构建在云上，云上可以直接调用接口添加删除节点，这就使得集群节点弹性伸缩变得非常方便。
Cluster Autoscaler是Kubernetes提供的集群节点弹性伸缩组件，根据Pod调度状态及资源使用情况对集群的节点进行自动扩容缩容。