k8s学习 — 第一章 核心概念

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1 资源和对象

• 资源相当于类，对象相当于类的实例。
• 资源是通过“JSON” 或 “YAML”配置文件描述的。

Kubernetes中的所有内容都被抽象为“资源”，如Pod、Service、Node等都是资源。

“对象”就是“资源”的实例，是持久化的实体。如某个具体的Pod、某个具体的Node。Kubernetes 使用这些实体去表示整个集群的状态。

对象的创建、修改、删除都是通过“Kubernetes API”，也就是“Api Server”组件提供的API接口，这些是RESTful风格的Api，与k8s的“万物皆对象”理念相符。

命令行工具“kubectl”，实际上也是调用kubernetes api。

K8s中的资源类别有很多种，kubectl可以通过配置文件来创建这些 “对象”，配置文件更像是描述对象“属性”的文件，配置文件格式可以是 “JSON” 或 “YAML”，常用 “YAML”。

1.1 资源的分类

1.1.1 集群级

1 Namespace
Kubernetes支持多个虚拟集群，它们底层依赖于同一个物理集群，这些虚拟集群被称为命名空间。作用是用于实现多团队/环境的资源隔离。

命名空间namespace是k8s集群级别的资源，可以给不同的用户、租户、环境或项目创建对应的命名空间。

默认的namespace：

• kube-system：主要用于运行系统级资源，存放k8s自身的组件。
• kube-public：此命名空间是自动创建的，并且可供所有用户（包括未经过身份验证的用户）读取。此命名空间主要用于集群使用，关联的一些资源在集群中是可见的并且可以公开读取。此命名空间的公共方面知识一个约定，但不是非要这么要求。
• default：未指定名称空间的资源就是default，即你在创建pod时如果没有指定namespace，则会默认使用default。

2 Node：相当于服务器
不像其他的资源（如Pod和 Namespace），Node本质上不是Kubernetes来创建的，Kubernetes只是管理Node上的资源。虽然可以通过Manifest创建一个Node对象（如下json所示），但Kubernetes也只是去检查是否真的是有这么一个Node，如果检查失败，也不会往上调度Pod。

3 ClusterRole
ClusterRole是一组权限的集合，但与Role不同的是，ClusterRole可以在包括所有Namespace 和集群级别的资源或非资源类型进行鉴权。

4 ClusterRoleBinding
ClusterRoleBinding：将Subject绑定到ClusterRole，ClusterRoleBinding将使规则在所有命名空间中生效。

1.1.2 命名空间级

k8s学习 — 第一章 核心概念 命名空间

1.1.3 元数据级

Horizontal Pod Autoscaler（HPA）
Pod自动扩容：可以根据CPU使用率或自定义指标（metrics）自动对Pod进行扩/缩容。

• 控制管理器每隔30s（可以通过–horizontal-pod-autoscaler-sync-period修改）查询metrics的资源使用情况
• 支持三种metrics类型
  • 预定义metrics（比如Pod的CPU）以利用率的方式计算
  • 自定义的Pod metrics，以原始值（raw value）的方式计算
  • 自定义的object metrics
• 支持两种metrics查询方式：Heapster和自定义的REST API
• 支持多metrics

PodTemplate
Pod Template是关于Pod的定义，但是被包含在其他的Kubernetes对象中（例如Deployment、StatefulSet、DaemonSet等控制器）。控制器通过Pod Template信息来创建Pod。

LimitRange
可以对集群内Request和Limits的配置做一个全局的、统一的限制，相当于批量设置了某一个范围内（某个命名空间）的Pod的资源使用限制。

1.2 资源清单

创建k8s的对象都是通过yaml文件的形式进行配置的。

K8S 的资源清单：

参数名	类型	字段说明
apiVersion	String	K8S APl 的版本，可以用 kubectl api-versions 命令查询
kind	String	yam 文件定义的资源类型和角色
metadata	Object	元数据对象，下面是它的属性
metadata.name	String	元数据对象的名字，比如 pod 的名字
metadata.namespace	String	元数据对象的命名空间
Spec	Object	详细定义对象
spec.containers[]	list	定义 Spec 对象的容器列表
spec.containers[].name	String	为列表中的某个容器定义名称
spec.containers[].image	String	为列表中的某个容器定义需要的镜像名称
spec.containers[].imagePullPolicy	string	定义镜像拉取策略，有 Always、Never、IfNotPresent 三个值可选 - Always（默认）：意思是每次都尝试重新拉取镜像 - Never：表示仅适用本地镜像 - IfNotPresent：如果本地有镜像就使用本地镜像，没有就拉取在线镜像。
spec.containers[].command[]	list	指定容器启动命令，因为是数组可以指定多个，不指定则使用镜像打包时使用的启动命令。
spec.containers[].args[]	list	指定容器启动命令参数，因为是数组可以指定多个。
spec.containers[].workingDir	string	指定容器的工作目录
spec.containers[].volumeMounts[]	list	指定容器内部的存储卷配置
spec.containers[].volumeMounts[].name	string	指定可以被容器挂载的存储卷的名称
spec.containers[].volumeMounts[].mountPath	string	指定可以被容器挂载的存储卷的路径
spec.containers[].volumeMounts[].readOnly	string	设置存储卷路径的读写模式，ture 或者 false，默认是读写模式
spec.containers[].ports[]	list	指定容器需要用到的端口列表
spec.containers[].ports[].name	string	指定端口的名称
spec.containers[].ports[].containerPort	string	指定容器需要监听的端口号
spec.containers[].ports[].hostPort	string	指定容器所在主机需要监听的端口号，默认跟上面 containerPort 相同，注意设置了 hostPort 同一台主机无法启动该容器的相同副本（因为主机的端口号不能相同，这样会冲突）
spec.containers[].ports[].protocol	string	指定端口协议，支持 TCP 和 UDP，默认值为 TCP
spec.containers[].env[]	list	指定容器运行前需设置的环境变量列表
spec.containers[].env[].name	string	指定环境变量名称
spec.containers[].env[].value	string	指定环境变量值
spec.containers[].resources	Object	指定资源限制和资源请求的值（这里开始就是设置容器的资源上限）
spec.containers[].resources.limits	Object	指定设置容器运行时资源的运行上限
spec.containers[].resources.limits.cpu	string	指定 CPU 的限制，单位为 Core 数，将用于 docker run –cpu-shares 参数
spec.containers[].resources.limits.memory	string	指定 mem 内存的限制，单位为 MIB、GiB
spec.containers[].resources.requests	Object	指定容器启动和调度时的限制设置
spec.containers[].resources.requests.cpu	string	CPU请求，单位为core数，容器启动时初始化可用数量
spec.containers[].resources.requests.memory	string	内存请求，单位为MIB、GiB，容器启动的初始化可用数量
spec.restartPolicy	string	定义 pod 的重启策略，可选值为 Always、OnFailure、Never，默认值为 Always。 - Always：pod 一旦终止运行，则无论容器是如何终止的，kubelet 服务都将重启它。 - OnFailure：只有 pod 以非零退出码终止时，kubelet 才会重启该容器。如果容器正常结束（退出码为0），则 kubectl 将不会重启它。 - Never：Pod 终止后，kubelet 将退出码报告给 master，不会重启该 pod
spec.nodeSelector	Object	定义 Node 的 label 过滤标签，以 key：value 格式指定
spec.imagePullSecrets	Object	定义 pull 镜像时使用 secret 名称，以 name：secretkey 格式指定
spec.hostNetwork	Boolean	定义是否使用主机网络模式，默认值为 false。设置 true 表示使用宿主机网络，不使用 docker 网桥，同时设置了 true将无法在同一台宿主机上启动第二个副本

2 对象规约和状态

对象是用来完成一些任务的，是持久的，是有目的性的，因此kubernetes创建一个对象后，将持续地工作以确保对象存在。当然，kubernetes并不只是维持对象的存在这么简单，kubernetes还管理着对象的方方面面。每个Kubernetes对象包含两个嵌套的对象字段，它们负责管理对象的配置，它们分别是“spec”和“status” 。

2.1 规约

“spec” 是 “规约”、“规格” 的意思，spec是必需的，它描述了对象的期望状态（Desired State）—— 希望对象所具有的特征。当创建Kubernetes对象时，必须提供对象的规约，用来描述该对象的期望状态，以及关于对象的一些基本信息（例如名称）。

2.2 状态

表示对象的实际状态，该属性由k8s自己维护，k8s会通过一系列的控制器对对应对象进行管理，让对象尽可能的让实际状态与期望状态重合。