Kubernetes權威指南 第一章：Kubernetes入門

Koko君發表於2019-12-05

Kubernetes是什麼

  • 官網

https://kubernetes.io/

中文版：https://kubernetes.io/zh/

image-20191203155553918

  • Kubernetes是谷歌十幾年大規模容器管理經驗的成果
  • 是Borg的一個開源版本
  • 基於容器技術的分散式架構方案

Service簡介

  • Kubernetes以Service為核心，Service有如下特徵
    • 唯一名稱
    • 擁有一個虛擬ip和埠
    • 提供某種遠端服務能力
    • 被對映到提供這種服務能力的一組容器應用上

Pod簡介

  • Pod執行在Node主機中
  • Pod是Kubernetes管理的最小執行單元
  • 通常一個Node執行上百個Pod
  • 每個Pod有一個特殊的Pause容器，負責網路棧和Volume掛載卷
  • 只有提供服務的那組Pod才會被對映為一個服務

為什麼要使用Kubernetes

一旦搭建好Kubernetes環境後，後續對於應用的部署與運維，使用Kubernetes就非常方便了

Hello World

Kubernetes的安裝先不講了

  • 現在要做的事情是
    • 使用Kubernetes部署MySQL與JavaWeb程式
    • JavaWeb可以訪問Kubernetes
  • 基本步驟
    • MySQL副本集
    • MySQL Service
    • JavaWeb副本集
    • JavaWeb Service

下面的幾個yaml檔案在

https://github.com/nbcoolkid/learning/tree/master/k8s

MySQL RC

  • mysql-rc.yaml 
apiVersion: v1
# 表名這是一個副本集
kind: ReplicationController
metadata:
# RC的名稱，全域性唯一
  name: mysql
spec:
# 期待的Pod數量
  replicas: 1
  selector:
    app: mysql
# 根據此模板建立Pod副本
  template:
    metadata:
      labels:
# Pod副本擁有的標籤，對應RC的Selector      
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/sherry/mysql:5.7
        ports:
# 容器應用監聽的埠號        
        - containerPort: 3306
# 注入容器內的環境變數        
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "123456"複製程式碼

注意這裡的yaml檔案，不可以有製表符，我們一律使用空格鍵代替

編寫完檔案後，使用apply命令做個檔案格式檢查

➜  k8s git:(master) ✗ kubectl apply -f mysql-rc.yaml
replicationcontroller/mysql created複製程式碼

  • 建立RC 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f mysql-rc.yaml
replicationcontroller/mysql created複製程式碼

  • 檢視建立結果 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get rc
NAME    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
mysql   1         1         1       4m17s複製程式碼

  • 檢視建立的Pod情況 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-wg9sp   1/1     Running   0          5m16s複製程式碼

  • dashboard

其實通過dashboard，也能看到啟動情況

image-20191204124739155

MySQL Service

  • mysql-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service           # 表名這是一個Kubernetes Service
metadata:
  name: mysql           # Service全域性名稱
spec:
  ports:
    - port: 3306        # Service對外提供的埠
  selector:
    app: mysql          # Service對應的Pod擁有此標籤，所有擁有此標籤的pod都歸我管複製程式碼

  • 建立Service 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f mysql-svc.yaml
service/mysql created複製程式碼

  • 檢視建立結果 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP    175m
mysql        ClusterIP   10.105.55.185   <none>        3306/TCP   84s複製程式碼

可以發現，MySQL服務被分配了一個值為10.105.55.185的CLUSTER-IP，埠為3306

此時，Kubernetes叢集中其他建立的Pod就可以通過這個ip+埠進行連線和訪問了

這裡的ip，是Service建立後由Kubernetes系統自動分配的，

其他Pod無法餘弦知道，所以需要有一個服務發現機制來找到這個服務。

現在，我們根據Service的唯一名稱獲取到ip和埠

JavaWeb RC

  • myweb-rc.yaml 
apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: myweb
spec:
  replicas: 2
  selector:
    app: myweb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myweb
    spec:
      containers:
        - name: myweb
          image: kubeguide/tomcat-app:v1
          ports:
          - containerPort: 8080複製程式碼

在Tomcat容器內部，應用將使用環境變數MYSQLSERVICEHOST的值連線MySQL，更安全的做法是使用服務的名稱mysql進行訪問

  • 建立RC 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f myweb-rc.yaml
replicationcontroller/myweb created複製程式碼

  • 驗證 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get pods
NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
mysql-ck4j5   1/1     Running   0          164m
myweb-8dhr9   1/1     Running   0          3m11s
myweb-nm75w   1/1     Running   0          3m11s複製程式碼

JavaWeb Service

  • myweb-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myweb
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 8080
      nodePort: 30001
  selector:
    app: myweb複製程式碼

type: NodePort和nodePort: 30001，表明此Service開啟了NodePort方式的外網訪問模式

  • 啟動 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl create -f myweb-svc.yaml 
service/myweb created複製程式碼

  • 驗證 
➜  k8s git:(master) ✗ kubectl get service
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP          5h47m
mysql        ClusterIP   10.105.55.185   <none>        3306/TCP         174m
myweb        NodePort    10.101.31.133   <none>        8080:30001/TCP   41s複製程式碼

驗證

經過上述步驟，我們通過dashbaord檢視到底啟動了哪些服務

  • Service

image-20191204155811477

  • RC

image-20191204155830187

  • Pod

image-20191204155844792

我們可以使用 http://虛擬機器ip:30001/demo/ 的方式來進行驗證訪問

那麼怎麼獲取這個虛擬機器的ip呢？

我這裡使用的是minikube安裝的Kubernetes環境，安裝後，在虛擬機器中的Linux，賬號是root，密碼為空

然後使用ipconfig|more命令就能看到ip

image-20191204172927321

ok，至此，我們的hello world完畢

基本概念與術語

Kubernetes中的大部分概念，包括Node、Pod、Replication Controller、Service，都可以被看做一種資源物件

幾乎所有的資源物件都可以通過kubectl進行增刪改查操作，並持久化到etcd中

apiVersion:v1

宣告當前這個資源物件歸屬於v1這個核心API

大部分的資源物件都歸屬於v1這個核心API

Master

Kubernetes叢集的控制節點，一般在生產環境至少部署3臺作為高可用

所有的Kubernetes指令都是發給Master，由Master去管理叢集中的節點

  • Master上執行著以下核心程式
    • Kubernetes API Server：kube-apiserver，叢集控制入口
    • Kubernetes Controller Manager：kube-controller-manager，資源物件管理
    • Kubernetes Scheduler：kube-scheduler，資源排程
  • Master上通常還部署etcd服務，因為Kubernetes裡的所有資源物件資料都儲存在etcd中

Node

  • 工作節點，執行應用程式
  • Node上執行著以下核心程式
    • kubelet：負責Pod對應容器的建立、啟停，與Master的協作，實現叢集管理
    • kube-proxy：實現Kubernetes Service的通訊，負載均衡的重要元件
    • docker
  • Node可以在Kubernetes執行期間動態加入叢集
    • 前提是Node節點已經安裝好了上述核心程式
    • 預設情況下，kubelet會向Master註冊自己
  • 如果某個Node失聯，Master會觸發“工作負載大轉移”的自動流程

Pod

image-20191205154759114

  • Pod執行在Node上
  • Pod有一個Pause根容器
  • Pod內容器可以和Kubernetes叢集中任意的Pod內的容器進行直接通訊
  • PodIP+容器埠=Endpoint，代表此Pod內的某個服務的對外通訊地址
    • 一般一個應用會暴露兩個Endpoint，一個服務埠，一個管理埠
  • 可以配置Pod對資源期望的最低要求和最高要求（CPU、記憶體） 
        resources:
# 設定一個較小的值，符合容器平時工作負載下的資源需求        
            requests:
# 記憶體佔用，預設單位為位元組，一般我們使用Mi，表示兆            
                memory: "64Mi"
# 以1/1000為最小單位，100m表示0.1個CPU
# 不管是在一個1Core的機器還是8Core的機器上，100m代表的含義都是一樣的
                cpu: "250m"
# 設定一個較大的值，符合容器峰值負載下的資源需求                
# 當容器試圖使用超過這個量的資源時，可能被Kubernetes殺掉並重啟
            limits:
                memory: "128Mi"
                cpu: "500m"複製程式碼

Label

  • Label是鍵值對，key和value均由使用者自定義
  • 一個Label可以被附加到多個資源上，一個資源可以定義任意數量的Label
  • Label通常在資源定義時確定，也可以在物件建立後動態新增與刪除
  • Label定義後，通過 Label Selector（標籤選擇器）進行查詢和篩選
    • Selector有基於等式與基於集合兩種
    • name=redis-slave，匹配所有具備
    • name!=redis-slave，匹配所有不具備
    • name in (redis-master,redis-slave)
    • name not in (pho-frontend)
    • 多個表示式之間用,分割
    • 多個表示式之間是AND關係

image-20191205160338840

​

  • matchLabels與matchExpressions

image-20191205160510193

Replication Controller/Replica Set

  • RC定義內容包括
    • 期待Pod的數量
    • 刪選Pod的Label Selector
    • Pod數量不滿足時用於建立新Pod的template
  • 一個完整的RC定義案例

image-20191205161023635

確保擁有tier=frontend標籤的Pod在Kubernetes叢集中始終只有一個副本

  • 刪除RC，並不會刪除通過該RC建立好的Pod
    • 如果要刪除RC對於的Pod，可以設定replicas值為0，然後更新RC
    • kubectl提供stop、delete命令，來一次性刪除RC及其對應的Pod
  • 在應用升級的時候
    • 其實就是一個新的容器映象替代舊版本的過程
    • 通過改變RC中Pod模板的映象版本，實現滾動升級

image-20191205161308683

image-20191205161322793

Deployment

為了更好的解決Pod的編排問題，Deployment內部使用Replica Set

我們把Deployment當做一次RC的升級即可

image-20191205161448346

Horizontal Pod Autoscaler

HPA用於實現Pod的橫向自動擴容

image-20191205161935202

image-20191205161951442

image-20191205161848069

StatefulSet

image-20191205162253693

image-20191205162309660

Service

image-20191205162359992

Kubernetes內部的服務，最終是通過Service暴露出去的

Service整個生命週期內，擁有唯一不變的ip

Job

image-20191205162722437

image-20191205162732899

Volume

  • Volume是Pod中能夠被多個容器訪問的共享目錄
  • Kubernetes中的Volume概念、用途、目的，與Docker中的Volume類似，但又有不同
    • Kubernetes中的Volume定義在Pod中
    • Kubernetes中的Volume與Pod的生命週期相同，與容器不同
    • Kubernetes支援多種檔案系統的Volume，如：GlusterFS、Ceph等

image-20191205163706720

image-20191205163722382

image-20191205163749818

image-20191205163803715

image-20191205163817663

image-20191205163831445

image-20191205163939409

Persistent Volume

image-20191205164208298

image-20191205164219938

image-20191205164230527

Namespace

名稱空間，一般用於實現多租戶的資源個例

image-20191205164508775

image-20191205164518843

Annotation

image-20191205164618162

ConfigMap

image-20191205164634581

image-20191205164648822

本文由部落格一文多發平臺 OpenWrite 釋出！

相關文章