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2022/06/25阅读:14主题:蓝莹

【云原生 | Kubernetes篇】深入Kubernetes(k8s)概念(四)

​深入Kubernetes(k8s)概念

一、基础概念理解

  • 集群

    • master

    • worker

      • Node
  • Pod

    • 应用最终以Pod为一个基本单位部署
  • Label

    • 很多资源都可以打标签
  • Deployment

    • 应用部署用它,deployment最终会产生Pod
  • Service

    • 负载均衡机制

二、kubernetes Objects(k8s对象)

1、什么是k8s对象

官方文档地址: 理解 Kubernetes 对象 | Kubernetes

  • k8s里面操作的资源实体,就是k8s的对象,可以使用yaml来声明对象。然后让k8s根据yaml的声明创建出这个对象;

  • 操作 Kubernetes 对象 —— 无论是创建、修改,或者删除 —— 需要使用Kubernetes API 。比如,当使用 kubectl 命令行接口时,CLI 会执行必要的 Kubernetes API 调用

  • Kubernetes对象指的是Kubernetes系统的持久化实体,所有这些对象合起来,代表了你集群的实际情况。常规的应用里,我们把应用程序的数据存储在数据库中,Kubernetes将其数据以Kubernetes对象的形式通过 api server存储在 etcd 中。具体来说,这些数据(Kubernetes对象)描述了:

    • 集群中运行了哪些容器化应用程序(以及在哪个节点上运行)

    • 集群中对应用程序可用的资源(网络,存储等)

    • 应用程序相关的策略定义,例如,重启策略、升级策略、容错策略

    • 其他Kubernetes管理应用程序时所需要的信息 scheduler先计算应该去哪个节点部署

对象的spec和status 每一个 Kubernetes 对象都包含了两个重要的字段:

  • spec 必须由您来提供,描述了您对该对象所期望的 目标状态

  • status 只能由 Kubernetes 系统来修改,描述了该对象在 Kubernetes 系统中的 实际状态

Kubernetes通过对应的 控制器不断地使实际状态趋向于您期望的目标状态

kubectl create deployment my-nginx --image=nginx

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: annotations: deployment.kubernetes.io/revision: "1" creationTimestamp: "2022-05-27T11:37:59Z" generation: 1 labels: app: my-nginx name: my-nginx namespace: default resourceVersion: "376418" uid: 5a47e879-e2e9-40d1-8b02-180031903e8a spec: ###期望状态 progressDeadlineSeconds: 600 replicas: 1 ### 副本数量 revisionHistoryLimit: 10 selector: matchLabels: app: my-nginx strategy: rollingUpdate: maxSurge: 25% maxUnavailable: 25% type: RollingUpdate template: metadata: creationTimestamp: null labels: app: my-nginx spec: containers: - image: nginx ###使用这个镜像创建容器 imagePullPolicy: Always name: nginx resources: {} terminationMessagePath: /dev/termination-log terminationMessagePolicy: File dnsPolicy: ClusterFirst restartPolicy: Always schedulerName: default-scheduler securityContext: {} terminationGracePeriodSeconds: 30 status: ###当前状态 availableReplicas: 1 ## 当前集群可用的 conditions:

  • lastTransitionTime: "2022-05-27T11:38:17Z" lastUpdateTime: "2022-05-27T11:38:17Z" message: Deployment has minimum availability. reason: MinimumReplicasAvailable status: "True" type: Available
  • lastTransitionTime: "2022-05-27T11:37:59Z" lastUpdateTime: "2022-05-27T11:38:17Z" message: ReplicaSet "my-nginx-6b74b79f57" has successfully progressed. reason: NewReplicaSetAvailable status: "True" type: Progressing observedGeneration: 1 readyReplicas: 1 replicas: 1 updatedReplicas: 1

最终一致。

etcd保存的创建资源期望的状态和最终这个资源的状态要是一致的;spec和status要最终一致

1、kubectl create deployment my-nginx --image=nginx

2、api-server保存etcd,controller-manager最终解析数据,知道集群要my-nginx一份,保存到etcd

3、kubelet就做一件事情,spec状态和最终状态一致

while(true){ if(my-nginx.replicas != spec.replicas) { kubelet.startPod(); } }

2、描述k8s对象

自己编写任意资源的yaml都可以创建出他

如何会写任意资源的yaml,比如Pod 编写yaml的黑科技 kubectl run my-nginx666 --image=nginx #启动一个Pod 1、kubectl get pod my-nginx666 -oyaml 集群中挑一个同类资源,获取出他的yaml。 2、kubectl run my-tomcat --image=tomcat --dry-run -oyaml 干跑一遍

kind: Pod          #资源类型  kubectl api-resources:可以获取到所有资源
apiVersion: v1     #同一个资源有可能有多个版本。看 kubectl api-resources提示的。
metadata:          #每一个资源定义一些元数据信息
  labels:
    run: my-tomcat
  name: my-tomcat
spec:      #资源的规格(镜像名、镜像的环境变量信息等等)
  containers:
  - image: tomcat
    name: my-tomcat
    resources: {}
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always

当你在 Kubernetes 中创建一个对象时,必须提供

  • 该对象的 spec 字段,通过该字段描述您期望的 目标状态

  • 该对象的一些基本信息,例如名字

可以使用 kubectl 命令行创建对象,也可以编写 .yaml 格式的文件进行创建

apiVersion: apps/v1 kind: Deployment
metadata: name: nginx-deployment spec: selector: matchLabels: app: nginx replicas: 2 # 运行 2 个容器化应用程序副本 template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80

#1、部署
kubectl apply -f deployment.yaml

#2、移除
kubectl delete -f deployment.yaml

3、k8s对象yaml的结构

必填字段

在上述的 .yaml 文件中,如下字段是必须填写的:

  • apiVersion 用来创建对象时所使用的Kubernetes API版本

  • kind 被创建对象的类型

  • metadata 用于唯一确定该对象的元数据:包括 namenamespace,如果 namespace 为空,则默认值为 default

  • spec 描述您对该对象的期望状态

不同类型的 Kubernetes,其 spec 对象的格式不同(含有不同的内嵌字段),通过API 手册可以查看 Kubernetes 对象的字段和描述。例如,假设您想了解 Pod 的 spec 定义,可以在这里找到,Deployment 的 spec 定义可以在这里找到

Kubernetes API Reference Docs 这就是我们以后要完全参照的文档。

4、管理k8s对象

管理方式 操作对象 推荐的环境 参与编辑的人数 学习曲线
指令性的命令行 Kubernetes对象;kubectl xxxxx。 cka 开发环境 1+ 最低
指令性的对象配置 单个 yaml 文件 生产环境 1 适中
声明式的对象配置 包含多个 yaml 文件的多个目录。kustomize 生产环境 1+ 最高

同一个Kubernetes对象应该只使用一种方式管理,否则可能会出现不可预期的结果

#1、命令式
kubectl run nginx --image nginx

kubectl create deployment nginx --image nginx

apply -f : 没有就创建,有就修改
#2、指令性
- 使用指令性的对象配置(imperative object configuration)时,需要向 kubectl 命令指定具体的操作(create,replace,apply,delete等),可选参数以及至少一个配置文件的名字。配置文件中必须包括一个完整的对象的定义,可以是 yaml 格式,也可以是 json 格式。

#创建对象
kubectl create -f nginx.yaml
#删除对象
kubectl delete -f nginx.yaml -f redis.yaml
#替换对象
kubectl replace -f nginx.yaml


#3、声明式
#处理 configs 目录中所有配置文件中的Kubernetes对象,根据情况创建对象、或更新Kubernetes中已经存在的对象。可以先执行 diff 指令查看具体的变更,然后执行 apply 指令执行变更;
kubectl diff -f configs/
kubectl apply -f configs/


#递归处理目录中的内容:
kubectl diff -R -f configs/
kubectl apply -R -f configs/

#移除
kubectl delete -f configs/

5、对象名称

Kubernetes REST API 中,所有的对象都是通过 nameUID 唯一性确定

可以通过 namespace + name 唯一性地确定一个 RESTFUL 对象,例如:

/api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}

Names

同一个名称空间下,同一个类型的对象,可以通过 name 唯一性确定。如果删除该对象之后,可以再重新创建一个同名对象。

依据命名规则,Kubernetes对象的名字应该:

  • 最长不超过 253个字符

  • 必须由小写字母、数字、减号 -、小数点 . 组成

  • 某些资源类型有更具体的要求

例如,下面的配置文件定义了一个 name 为 nginx-demo 的 Pod,该 Pod 包含一个 name 为 nginx 的容器:

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: nginx-demo ##pod的名字 spec: containers:

  • name: nginx ##容器的名字 image: nginx:1.7.9 ports:
    • containerPort: 80 UIDs

UID

UID 是由 Kubernetes 系统生成的,唯一标识某个 Kubernetes 对象的字符串。

Kubernetes集群中,每创建一个对象,都有一个唯一的 UID。用于区分多次创建的同名对象(如前所述,按照名字删除对象后,重新再创建同名对象时,两次创建的对象 name 相同,但是 UID 不同。)

6、名称空间

kubectl get namespaces

kubectl describe namespaces <name>

#隔离 mysql mapper.xml--》dao.

Kubernetes 安装成功后,默认有初始化了三个名称空间:

  • default 默认名称空间,如果 Kubernetes 对象中不定义 metadata.namespace 字段,该对象将放在此名称空间下

  • kube-system Kubernetes系统创建的对象放在此名称空间下

  • kube-public 此名称空间自动在安装集群是自动创建,并且所有用户都是可以读取的(即使是那些未登录的用户)。主要是为集群预留的,例如,某些情况下,某些Kubernetes对象应该被所有集群用户看到。

名称空间未来如何隔离 1)、基于环境隔离(prod,test) prod:部署的所有应用 test:部署的所有应用

2)、基于产品线的名称空间(商城,android,ios,backend); 3)、基于团队隔

访问其他名称空间的东西?(名称空间资源隔离,网络不隔离) 1)、配置直接拿来用。不行 2)、网络访问,可以。 Pod-Pod; serviceName来访问,找本名称空间的Service负载均衡 serviceName.名称空间,可以访问别的名称空间的

创建名称空间

apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: name: <名称空间的名字> apiVersion: v1 kind: Namespace metadata: creationTimestamp: null name: k8s-03 spec: {} status: {}

kubectl create -f ./my-namespace.yaml

#直接用命令 kubectl create namespace <名称空间的名字> #删除 kubectl delete namespaces <名称空间的名字>

名称空间的名字必须与 DNS 兼容:

  • 不能带小数点 .

  • 不能带下划线 _

  • 使用数字、小写字母和减号 - 组成的字符串

默认情况下,安装Kubernetes集群时,会初始化一个 default 名称空间,用来将承载那些未指定名称空间的 Pod、Service、Deployment等对象

为请求设置命名空间

#要为当前请求设置命名空间,请使用 --namespace 参数。

kubectl run nginx --image=nginx --namespace=<insert-namespace-name-here>
kubectl get pods --namespace=<insert-namespace-name-here>

#在对象yaml中使用命名空间 apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: nginx-demo ##pod的名字 namespace: default #不写就是default spec: containers: - name: nginx ##容器的名字 image: nginx:1.7.9 ports: - containerPort: 80

当您创建一个 Service 时,Kubernetes 会创建一个相应的DNS条目。

该条目的形式是 . .svc.cluster.local ,这意味着如果容器只使用 ``,它将被解析到本地命名空间的服务。这对于跨多个命名空间(如开发、分级和生产)使用相同的配置非常有用。如果您希望跨命名空间访问,则需要使用完全限定域名(FQDN)。

创建Pod kind:Pod

k8s底层最小的部署单元是Pod。Service,Deploy,ReplicaSet

Deploy:直接指定Pod模板() kind: Deploy

并非所有对象都在命名空间中

大多数 kubernetes 资源(例如 Pod、Service、副本控制器等)都位于某些命名空间中。但是命名空间资源本身并不在命名空间中。而且底层资源,例如nodes和持久化卷不属于任何命名空间。

查看哪些 Kubernetes 资源在命名空间中,哪些不在命名空间中:

# In a namespace
kubectl api-resources --namespaced=true

# Not in a namespace
kubectl api-resources --namespaced=false

7、标签和选择器

标签(Label)是附加在Kubernetes对象上的一组名值对,其意图是按照对用户有意义的方式来标识Kubernetes对象,同时,又不对Kubernetes的核心逻辑产生影响。标签可以用来组织和选择一组Kubernetes对象。您可以在创建Kubernetes对象时为其添加标签,也可以在创建以后再为其添加标签。每个Kubernetes对象可以有多个标签,同一个对象的标签的 Key 必须唯一,例如:

metadata: labels: key1: value1 key2: value2

使用标签(Label)可以高效地查询和监听Kubernetes对象,在Kubernetes界面工具(如 Kubenetes Dashboard 或 Kuboard)和 kubectl 中,标签的使用非常普遍。那些非标识性的信息应该记录在 注解(annotation)

为什么要使用标签

使用标签,用户可以按照自己期望的形式组织 Kubernetes 对象之间的结构,而无需对 Kubernetes 有任何修改。

应用程序的部署或者批处理程序的部署通常都是多维度的(例如,多个高可用分区、多个程序版本、多个微服务分层)。管理这些对象时,很多时候要针对某一个维度的条件做整体操作,例如,将某个版本的程序整体删除,这种情况下,如果用户能够事先规划好标签的使用,再通过标签进行选择,就会非常地便捷。

标签的例子有:

  • release: stablerelease: canary

  • environment: devenvironment: qaenvironment: production

  • tier: frontendtier: backendtier: cache

  • partition: customerApartition: customerB

  • track: dailytrack: weekly

上面只是一些使用比较普遍的标签,您可以根据您自己的情况建立合适的使用标签的约定。

句法和字符集

标签是一组名值对(key/value pair)。标签的 key 可以有两个部分:可选的前缀和标签名,通过 / 分隔。

  • 标签名:

    • 标签名部分是必须的

    • 不能多于 63 个字符

    • 必须由字母、数字开始和结尾

    • 可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.

  • 标签前缀:

    • 标签前缀部分是可选的

    • 如果指定,必须是一个DNS的子域名,例如:k8s.eip.work

    • 不能多于 253 个字符

    • 使用 / 和标签名分隔

如果省略标签前缀,则标签的 key 将被认为是专属于用户的。Kubernetes的系统组件(例如,kube-scheduler、kube-controller-manager、kube-apiserver、kubectl 或其他第三方组件)向用户的Kubernetes对象添加标签时,必须指定一个前缀。kubernetes.io/k8s.io/ 这两个前缀是 Kubernetes 核心组件预留的。

标签的 value 必须:

  • 不能多于 63 个字符

  • 可以为空字符串

  • 如果不为空,则

    • 必须由字母、数字开始和结尾

    • 可以包含字母、数字、减号-、下划线_、小数点.

apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: label-demo labels: environment: production app: nginx spec: containers:

  • name: nginx image: nginx:1.7.9 ports:
    • containerPort: 80

标签选择器

通常来讲,会有多个Kubernetes对象包含相同的标签。通过使用标签选择器(label selector),用户/客户端可以选择一组对象。标签选择器(label selector)是 Kubernetes 中最主要的分类和筛选手段。

Kubernetes api server支持两种形式的标签选择器,equality-based 基于等式的set-based 基于集合的。标签选择器可以包含多个条件,并使用逗号分隔,此时只有满足所有条件的 Kubernetes 对象才会被选中

使用基于等式的选择方式,可以使用三种操作符 =、==、!=。前两个操作符含义是一样的,都代表相等,后一个操作符代表不相等

kubectl get pods -l environment=production,tier=frontend
# 选择了标签名为 `environment` 且 标签值为 `production` 的Kubernetes对象
environment = production
# 选择了标签名为 `tier` 且标签值不等于 `frontend` 的对象,以及不包含标签 `tier` 的对象
tier != frontend

使用基于集合的选择方式

Set-based 标签选择器可以根据标签名的一组值进行筛选。支持的操作符有三种:in、notin、exists。例如
# 选择所有的包含 `environment` 标签且值为 `production` 或 `qa` 的对象
environment in (production, qa)
# 选择所有的 `tier` 标签不为 `frontend` 和 `backend`的对象,或不含 `tier` 标签的对象
tier notin (frontend, backend)
# 选择所有包含 `partition` 标签的对象
partition
# 选择所有不包含 `partition` 标签的对象
!partition

# 选择包含 `partition` 标签(不检查标签值)且 `environment` 不是 `qa` 的对象
partition,environment notin (qa)


kubectl get pods -l 'environment in (production),tier in (frontend)'

#Job、Deployment、ReplicaSet 和 DaemonSet 同时支持基于等式的选择方式和基于集合的选择方式。例如: selector: matchLabels: component: redis matchExpressions: - {key: tier, operator: In, values: [cache]} - {key: environment, operator: NotIn, values: [dev]}

matchLabels 是一个 {key,value} 组成的 map。map 中的一个 {key,value} 条目相当于 matchExpressions 中的一个元素,其 key 为 map 的 key,operator 为 In, values 数组则只包含 value 一个元素。matchExpression 等价于基于集合的选择方式,支持的 operator 有 In、NotIn、Exists 和 DoesNotExist。当 operator 为 In 或 NotIn 时,values 数组不能为空。所有的选择条件都以 AND 的形式合并计算,即所有的条件都满足才可以算是匹配

#添加或者修改标签
kubectl label --help
# Update pod 'foo' with the label 'unhealthy' and the value 'true'.
kubectl label pods foo unhealthy=true

# Update pod 'foo' with the label 'status' and the value 'unhealthy', overwriting any existing value.
kubectl label --overwrite pods foo status=unhealthy

# Update all pods in the namespace
kubectl label pods --all status=unhealthy

# Update a pod identified by the type and name in "pod.json"
kubectl label -f pod.json status=unhealthy

# Update pod 'foo' only if the resource is unchanged from version 1.
kubectl label pods foo status=unhealthy --resource-version=1

# Update pod 'foo' by removing a label named 'bar' if it exists.
# Does not require the --overwrite flag.
kubectl label pods foo bar-

8、注解annotation

注解(annotation)可以用来向 Kubernetes 对象的 metadata.annotations 字段添加任意的信息。Kubernetes 的客户端或者自动化工具可以存取这些信息以实现其自定义的逻辑。

metadata: annotations: key1: value1 key2: value2

9、字段选择器

_字段选择器_(_Field selectors_)允许您根据一个或多个资源字段的值筛选 Kubernetes 资源。 下面是一些使用字段选择器查询的例子:

  • metadata.name=my-service

  • metadata.namespace!=default

  • status.phase=Pending

kubectl get pods --field-selector status.phase=Running

三个命令玩转所有的yaml写法‘

  • kubectl get xxx -oyaml

  • kubectl create deploy xxxxx --dry-run-client -oyaml

  • kubectl explain pod.spec.xx

写完yaml kubectl apply -f 即可

10、给vscode安装插件

搜索kubernetes ,安装 yamlkubernetes template插件即可

idea也有kubernetes插件

11、认识kubectl和kubelet

kubeadm安装的集群。二进制后来就是 yum install etcd api-server

  • 认识核心文件夹 /etc/kubernetes . 以Pod方式安装的核心组件。

    • etcd,api-server,scheduler。(安装k8s的时候,yum kubeadm kubelet kubectl)
  • 回顾集群安装的时候,为什么只有master节点的kubectl可以操作集群

  • kubelet额外参数配置 /etc/sysconfig/kubelet;kubelet配置位置 /var/lib/kubelet/config.yaml

kubectl的所有命令参考:

命令参考:Kubectl Reference Docs

Basic Commands (Beginner): 初学者掌握的命令
  create        Create a resource from a file or from stdin.
  expose        Take a replication controller, service, deployment or pod and expose it as a new
Kubernetes Service
  run           Run a particular image on the cluster
  set           Set specific features on objects

Basic Commands (Intermediate): 基础命令
  explain       Documentation of resources
  get           Display one or many resources
  edit          Edit a resource on the server
  delete        Delete resources by filenames, stdin, resources and names, or by resources and label
selector

Deploy Commands:   #部署用的命令
  rollout       Manage the rollout of a resource
  scale         Set a new size for a Deployment, ReplicaSet or Replication Controller
  autoscale     Auto-scale a Deployment, ReplicaSet, StatefulSet, or ReplicationController

Cluster Management Commands:  #集群管理的命令
  certificate   Modify certificate resources.
  cluster-info  Display cluster info
  top           Display Resource (CPU/Memory) usage.
  cordon        Mark node as unschedulable
  uncordon      Mark node as schedulable
  drain         Drain node in preparation for maintenance
  taint         Update the taints on one or more nodes

Troubleshooting and Debugging Commands:  # debug的命令
  describe      Show details of a specific resource or group of resources
  logs          Print the logs for a container in a pod
  attach        Attach to a running container
  exec          Execute a command in a container
  port-forward  Forward one or more local ports to a pod
  proxy         Run a proxy to the Kubernetes API server
  cp            Copy files and directories to and from containers.
  auth          Inspect authorization
  debug         Create debugging sessions for troubleshooting workloads and nodes

Advanced Commands:  # 高阶命令
  diff          Diff live version against would-be applied version
  apply         Apply a configuration to a resource by filename or stdin
  patch         Update field(s) of a resource
  replace       Replace a resource by filename or stdin
  wait          Experimental: Wait for a specific condition on one or many resources.
  kustomize     Build a kustomization target from a directory or URL.

Settings Commands:  # 设置
  label         Update the labels on a resource
  annotate      Update the annotations on a resource
  completion    Output shell completion code for the specified shell (bash or zsh) #

Other Commands:  #其他
  api-resources Print the supported API resources on the server
  api-versions  Print the supported API versions on the server, in the form of "group/version"
  config        Modify kubeconfig files
  plugin        Provides utilities for interacting with plugins.
  version       Print the client and server version information

12、自动补全

官方文档地址:

Linux 系统中的 bash 自动补全功能 | Kubernetes

# 安装
yum install bash-completion


# 自动补全
echo 'source <(kubectl completion bash)' >>~/.bashrc
kubectl completion bash >/
etc/bash_completion.d/kubectl
source /usr/share/bash-completion/bash_completion

分类:

后端

标签:

云计算

作者介绍

Lanson
V1

CSDN大数据领域博客专家