k8s入门笔记
k8s 介绍
阳明的ks8进阶手册
https://www.qikqiak.com/k8s-bookk8s学习笔记
https://www.huweihuang.com/kubernetes-notes
安装
脚本部署
用的脚本部署方式，具体看https://github.com/lework/kainstall
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问题
- kubeadm init 失败 ->
https://www.cnblogs.com/chalon/p/14840216.html
完全卸载k8s
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常用命令
kubeadm: 用来安装k8s的脚本kubectl: k8s的管理命令
kubeadm的常用命令
kubectl的常用命令
详细 https://www.huweihuang.com/kubernetes-notes/operation/kubectl/kubectl-commands.html
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command: 指定要在一个或多个资源进行操作，例如create，get，describe，delete。 -
TYPE: 指定资源类型。资源类型区分大小写，您可以指定单数，复数或缩写形式.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12# 以下命令产生相同的输出： kubectl get pod pod1 kubectl get pods pod1 kubectl get po pod1 # get的常用方式 kubectl get pods kubectl get deployments kubectl get rc # resource controller kubectl get rs # resource set kubectl get service kubectl get ingress -
NAME: 指定资源的名称。名称区分大小写。如果省略名称，则会显示所有资源的详细信息1 2 3 4 5 6 7 8 9kubectl get pods # 省略命令，查看全部pod kubectl get pods ingress-demo-app-6c88bddcf8-725nk # 查看指定pod kubectl get pods ingress-demo-app-6c88bddcf8-725nk, xxxx , xxx # 查看多个pod * 要分组资源，如果它们都是相同的类型：`TYPE1 name1 name2 name<#>`.<br/> 例: `$ kubectl get pod example-pod1 example-pod2` * 要分别指定多种资源类型: `TYPE1/name1 TYPE1/name2 TYPE2/name3 TYPE<#>/name<#>`.<br/> 例: `$ kubectl get pod/example-pod1 replicationcontroller/example-rc1` -
flags: 指定可选标志。例如，您可以使用-s或--serverflags来指定Kubernetes API服务器的地址和端口。
k8s架构
k8s对象
一 Master
集群的控制节点，负责整个集群的管理和控制，kubernetes 的所有的命令基本都是发给 master 的，由它来负责具体执行流程。
master的组件
kube-apiserver: 资源增删改查的入口kube-controller-manager: 资源对象的大总管kube-scheduler: 负责资源调度（Pod 调度）etcd Server: kubernetes 的所有的资源对象的数据保存在etcd中
二 NODE
Node 是集群的工作负载节点，默认情况 kubelet 会向 Master 注册自己，一但 Node 被纳入集群管理范围。
kubelet 会定时向 Master 汇报自身的情报，包括操作系统、Docker版本、机器资源情况等。
如果 Node 超过指定时间不上报信息，会被 Master 判断为 失联，标记为 Not Ready , 随后 Master 会触发 Pod 转移。
1 NODE 的组件
kubelet: Pod 的管家，与 Master 通信kube-proxy: 实现 kubernetes Service 的通信与负载均衡机制的重要组件docker: 容器的创建和管理
2 NODE 的相关命令
kubectl get nodeskubeclt describe node {node_name}
3 describe 命令的 Node 信息
- Node基本信息：名称、标签、创建时间等
- Node当前的状态，Node启动后会进行自检工作，磁盘是否满，内存是否不足，若都正常则切换为Ready状态。
- Node的主机地址与主机名
- Node上的资源总量：CPU,内存，最大可调度Pod数量等
- Node可分配资源量：当前Node可用于分配的资源量
- 主机系统信息：主机唯一标识符UUID，Linux kernel版本号，操作系统，kubernetes版本，kubelet与kube-proxy版本
- 当前正在运行的Pod列表及概要信息
- 已分配的资源使用概要，例如资源申请的最低、最大允许使用量占系统总量的百分比
- Node相关的Event信息。
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三 POD
Pod 是k8s中操作的基本单元。 每个Pod 都有一个根容器( Pause 容器 )，Pause 容器的状态代表整个容器组的状态，其他业务容器共享 Pause 的 IP, 即Pod IP, 共享 Pause 挂载的 Volume, 这样简化了同个Pod中不同容器之间的网络问题和文件共享问题。
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k8s集群中，同宿主机的或不同宿主机的 Pod 之间要求能够TCP/IP直接通信，因此采用虚拟二层网络技术来实现，例如 Flannel, Openvswitch( OVS ) 等，这样在同一个集群中不同的宿主机的 POD IP 为不同 IP段，集群中的所有 POD IP 都是唯一的，不同 POD 之间可以直接通信。
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POD 有两种类型： 普通 POD 和 静态 POD 。 静态 POD 即不通过 K8S 调度和创建，直接在某个具体的 Node 机器上通过具体的文件来启动。 普通 POD 则是由 K8S 创建、调度，同时数据存放在 ETCD 中。
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POD IP 和具体的容器端口 (ContainnerPort) 组成一个具体的通信地址，即 Endpoint 。 一个 POD 中可以存在多个容器，可以有多个端口，POD IP 一样，即有多个 Endpoint。
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POD Volume 是定义在 POD 之上，被各个容器挂载自己的文件系统中，可以用
分布式文件系统实现后端存储功能。 -
POD 中的 Event 事件可以用来排查问题，可以通过
kubectl describe pod xxx来查看对应的事件。 -
每个 POD 可以对其能使用的服务器上的计算资源设置限额，一般为 CPU 和 Memory。 K8S 中一般将 千分之一个的 CPU 配置作为最小单元，用m表示，是一个绝对值，即100m对于一个core 的机器还是 48个 core 的机器都是一样的大小。 Memory 配额也是个绝对值，单位为内存字节数。
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资源配额的两个参数。
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Requests: 该资源的最小申请量，系统必须满足要求。 -
Limits: 该资源最大允许使用量，当超过该量，k8s 会 kill 并重启POD
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四 Label
- Label是一个键值对，可以附加在任何对象上，比如Node,Pod,Service,RC等。Label和资源对象是多对多的关系，即一个Label可以被添加到多个对象上，一个对象也可以定义多个Label。
- Label的作用主要用来实现精细的、多维度的资源分组管理，以便进行资源分配，调度，配置，部署等工作。
- Label通俗理解就是“标签”，通过标签来过滤筛选指定的对象，进行具体的操作。k8s通过Label Selector(标签选择器)来筛选指定Label的资源对象，类似SQL语句中的条件查询（WHERE语句）。
- Label Selector有基于等式和基于集合的两种表达方式，可以多个条件进行组合使用。
- 基于等式：name=redis-slave（匹配name=redis-slave的资源对象）;env!=product(匹配所有不具有标签env=product的资源对象)
- 基于集合：name in (redis-slave,redis-master);name not in (php-frontend)（匹配所有不具有标签name=php-frontend的资源对象）
使用场景
- kube-controller进程通过资源对象RC上定义的Label Selector来筛选要监控的Pod副本数，从而实现副本数始终保持预期数目。
- kube-proxy进程通过Service的Label Selector来选择对应Pod，自动建立每个Service到对应Pod的请求转发路由表，从而实现Service的智能负载均衡机制。
- kube-scheduler实现Pod定向调度：对Node定义特定的Label，并且在Pod定义文件中使用NodeSelector标签调度策略。
五 RC
RC (Replication Controller) 是K8S 系统中的核心概念，定义了一个期望的场景。
主要包括
- POD 期望的副本数
replicas - 用于筛选目标 POD 的
Label Selector - 用于创建 POD 的模板
template
RC 特性说明 :
- POD 的缩放可以通过以下命令实现
kubectl scale rc redis-slave --replicas=3 - 删除 RC 并不会删除该 RC 创建的 POD , 可以将副本数设置为0，即可删除对应 POD 。 或者通过
kubectl stop / delete命令来一次性删除 RC 和其创建的 POD。 - 改变 RC 中 POD 模板的镜像版本可以实现滚动升级 (
Rolling Update) 具体操作见https://kubernetes.io/docs/tasks/run-application/rolling-update-replication-controller - kubernetes1.2 以上版本将 RC 升级为
Replica Set, 它与当前 RC 的唯一区别在于Replica SET支持基于集合的Label Selector (Set-based selector), 而旧版本 RC 只支持基于等式的Label Selector (equality-based selector)。 - kubernetes1.2 以上版本通过
Deployment来维护Replica Set而不是单独使用Replica Set。 即控制流为Deployment -> Replica Set -> POD。 即新版本的Deployment + Replica Set替代了 RC 的作用。
六 Deployment
Deployment 是 kubernetes 1.2 引入的概念， 用来解决 POD 的编排问题。 Deployment 可以理解为 RC 的 升级版 RC + Replica Set 。 特点在于可以随时知道 POD 的部署进度，即对 POD 的创建、调度、绑定节点、启动容器完整过程的进度展示。
使用场景
- 创建一个 Deployment 对象来生成对应的 Replica Set 并完成 POD 副本的创建过程。
- 检查 Deployment 的状态来确认部署动作是否完成 （POD 副本的数量是否达到预期值）
- 更新 Deployment 以创建新的 POD (例如镜像升级的场景)
- 如果当前 Deployment 不稳定，回退到上一个 Deployment 版本。
- 挂起或恢复一个 Deployment。
可以通过 kubectl describe deployment 来查看 Deployment 控制的 POD的水平扩展过程。
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七 HAP
Horizontal Pod Autoscaler(HPA)即Pod横向自动扩容，与RC一样也属于k8s的资源对象。
HPA原理：通过追踪分析RC控制的所有目标Pod的负载变化情况，来确定是否针对性调整Pod的副本数。
POD 负载度量指标：
CPUUtilizationPercentage: POD 所有副本自身的 CPU 利用率的平均值。 即当前 POD 的 CPU 使用量除以 POD Request 的值。- 应用自定义的度量指标，比如服务每秒内响应的请求数 （TPS/QPS）。
八 Service(服务)
1 概述
Service 定义了一个服务的访问入口地址，前端应用通过这个入口地址访问其背后的一组由 POD 副本组成的集群实例，Service 与其后端 POD 副本集群之间是通过 Label Selector 来实现 无缝对接。 RC 保证 Service 的 POD 副本实例数目保持预期水平。
2 k8s 的服务发现机制
主要通过kube-dns 这个组件来进行DNS方式的服务发现。
3 外部系统访问 Service 的问题
| IP类型 | 说明 |
|---|---|
| Node IP | Node节点的IP地址 |
| Pod IP | Pod的IP地址 |
| Cluster IP | Service的IP地址 |
3.1 NODE IP
Node IP 是集群中每个节点的物理网卡 IP 地址，是真实存在的物理网络，kubernetes 集群之外的节点访问 kubernetes 内的某个节点或 TCP/IP 服务的时候，需要通过 NODE IP 进行通信。
3.2 POD IP
POD IP 是每个 POD 的 IP 地址，是 Docker Engine 根据 docker0 网桥的 IP 段地址进行分配的，是一个虚拟的二层网络，集群中一个 POD 的容器访问另一个 POD 中的容器，是通过 POD IP 进行通信的，而真实的 TCP/IP 流量是通过 NODE IP所在的网卡流出的。
3.3 Cluster IP
- Service 的 Cluster IP 是一个虚拟 IP , 只作用于 Service 这个对象，由kubernetes 管理和分配 IP 地址。(来源于 Cluster IP 地址池)
- Cluster IP 无法被 ping 通，因为没有一个实体网络对象来响应。
- Cluster IP 结合 Service Port 组成的具体通信端口才具备 TCP/IP 通信基础，属于kubernetes 集群内，集群外访问该IP和端口需要额外处理。
- k8s 集群内Node IP、 Pod IP 、 Cluster IP 之间的通信采取 k8s 自己特殊的路由规则，与传统IP路由不同。
3.4 外部访问kubernetes集群
通过宿主机与容器端口映射的方式进行访问，例如： Service 定位文件如下：(原文就没有图)
可以通过任意Node的IP 加端口访问该服务。也可以通过 Nginx 或 HaProxy 来设置负载均衡。
九 Volume (存储卷)
1 Volume 的功能
- Volume 是 POD 中能够被多个容器访问的共享目录，可以让容器的数据写到宿主机上或者写文件到网络存储中。
- 可以实现容器配置文件集中化定义与管理，通过ConfigMap 资源对象来实现。
2 Volume 的特点
k8s中的 Volume 与 Docker 的 Volume 相似，但不完成相同。
- k8s 上 Volume 定义在 POD 上，然后被一个 POD 中的多个容器挂载到具体的文件目录下。
- k8s 的 Volume 与 POD 生命周期相关而不是容器的生命周期， 即容器挂掉，数据不会丢失但是 POD 挂掉,数据则会丢失。
- k8s 中的 Volume 支持多种类型 Volume : Ceph、 GlusterFS 等分布式系统。
3 Volume 的使用方式
先在 POD 声明一个 Volume, 然后容器引用该 Volume 并 Mount 到容器的某个目录。
4 Volume 类型
4.1 emptyDir
emptyDri Volume 是在 POD 分配到 NODE 是创建的，初始内容为空，无需指定宿主机上对应的目录文件，由 K8S 自动分配一个目录，当 POD 被删除时，对应的 emptyDir 数据也会永久删除。
作用：
- 临时文件，例如程序的临时文件，无需永久保留。
- 长时间任务的中间过程 CheckPoint 的临时保存目录。
- 一个容器需要从另一个容器中获取数据的目录 ( 即多容器共享目录 )
4.2 hostPath
hostPath 是在 POD 上挂载宿主机上的文件或目录。
作用
- 容器应用日志需要持久化时，可以使用宿主机的高速文件系统进行存储
- 需要访问宿主机上Docker引擎内部数据结构的容器应用时，可以通过定义hostPath为宿主机/var/lib/docker目录，使容器内部应用可以直接访问Docker的文件系统。
注意点：
- 在不同的Node上具有相同配置的Pod可能会因为宿主机上的目录或文件不同导致对Volume上目录或文件的访问结果不一致。
- 如果使用了资源配额管理，则kubernetes无法将hostPath在宿主机上使用的资源纳入管理。
4.3 gcePersistentDisk
表示使用谷歌公有云提供的永久磁盘（Persistent Disk ,PD）存放Volume的数据，它与EmptyDir不同，PD上的内容会被永久保存。当Pod被删除时，PD只是被卸载时，但不会被删除。需要先创建一个永久磁盘，才能使用gcePersistentDisk。
使用gcePersistentDisk的限制条件：
- Node(运行kubelet的节点)需要是GCE虚拟机。
- 虚拟机需要与PD存在于相同的GCE项目中和Zone中。
十 Persistent Volume
Volume 定义在 POD 上，属于“计算资源” 的一部分， 而 Persistent Volume 和 Persistent Volume Claim是网络存储，简称 PV 和 PVC , 可以理解为 k8s 集群中某个网络存储中对应的一块存储。
- PV 是网络存储，不属于任何 Node,但可以在每个 Node 上访问。
- PV 不是定义在Pod上, 而是独立于 Pod 之外定义。
- PV 常见类型：
GCE Persistent Disks 、 NFS 、 RBD等。
PV 是有状态的对象，状态类型如下：
Available: 空闲状态。Bound: 已经绑定到某个PVC上。Released: 对应的 PVC 已经删除，但资源还没有回收。Failed: PV自动回收失败。
十一 Namespace
namespace 即命名空间，主要用于多租户的资源隔离，通过将资源对象分配到不同的 namespace 上，便于不同的分组在共享资源的同时可以被分别管理。
k8s 集群启动后会默认创建一个 default的 namespace。 可以通过 kubectl get namespaces查看。
可以通过 kubectl config use-context namespace 配置当前 k8s 客户端的环境，通过 kubectl get pods 获取当前 namespace 的 POD 。 或者通过 kubectl get pods --namespace = {namespace}来获取指定 namespace 的 POD 。
十二 Annotation (注解)
Annotation 与 Label 类似，也使用 key/value 的形式进行定义，Label定义元数据 Matadata, Annotation 定义“附加”信息。
通常 Annotation 记录信息如下：
- build 信息，release 信息， Docker 镜像信息等。
- 日志库，监控库等。