K8S入门介绍和实战

1. 什么是 Kubernetes？

????????Kubernetes（简称为K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化容器化应用程序的部署、扩展和管理。它最初由Google设计，并于2014年发布为开源项目，现由云原生计算基金会（CNCF）维护。Kubernetes的目标是简化应用程序的部署、扩展和管理，并提供高度可扩展的、自动化的容器集群解决方案。

Kubernetes提供了一个用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序的平台。它具有以下特点：

• 容器编排：Kubernetes能够对容器进行编排和管理，有效地调度和运行应用程序容器。

• 自动化部署：它支持自动化部署，能够方便地发布和更新应用程序。

• 水平扩展：Kubernetes能够根据负载自动扩展应用程序，保证高可用性和性能。

• 服务发现和负载均衡：它提供了服务发现机制，能够自动注册和发现服务，同时提供负载均衡功能。

• 自愈机制：Kubernetes具有自我修复和自动重启功能，能够及时恢复故障或异常的容器。

• 弹性和可移植性：它能够在不同的环境中运行，支持多云、混合云和本地环境。

• 可扩展性：Kubernetes是高度可扩展的，支持定制化和插件扩展，能够满足各种需求。

官网：Kubernetes

2. K8S基本概念

• Pod: Pod是Kubernetes中最小的可部署单元，通常包含一个或多个容器。Pod提供了一个隔离的运行环境，容器可以共享资源和网络。
• Deployment: Deployment允许定义Pod的模板和副本数量，并管理Pod的生命周期。它确保Pod的副本数符合指定的状态。
• Service: Service定义了一组Pod的访问方式，通过标签选择器将请求路由到对应的Pod。
• Namespace: Namespace提供了一个逻辑隔离的环境，用于分隔不同团队或应用程序的资源。

3. K8S组件

3.1 Master节点

• API Server：Kubernetes API的前端，处理用户请求。
• Scheduler：负责将新创建的Pod分配到可用的节点。
• Controller Manager：负责管理集群的控制器，确保期望状态和实际状态一致。

3.2 Node节点

• Kubelet：管理节点上的容器，并与Master节点通信。
• Kube-proxy：负责为Service提供网络代理和负载均衡。

4. K8s集群搭建

搭建k8s集群的最小节点需要3台，集群包含以下几种节点：

• 主节点（Master Node）：

  • 控制平面节点，负责管理整个集群。
  • 包含 API Server、Scheduler、Controller Manager 等核心组件。
  • 通常建议至少有两个主节点来提供冗余和高可用性。

• 工作节点（Worker Node）：

  • 执行应用程序工作负载的节点。
  • 运行Pod和容器，并接收主节点下发的任务。

在最小配置下，一个简单的Kubernetes集群至少需要1个主节点和2个工作节点，这样可以保证基本的高可用性和容错能力。在生产环境中，建议增加更多的节点来提高性能和稳定性。

在测试或学习环境中，可以使用Minikube、kind或K3s等工具来快速搭建单节点K8s集群，而不需要多台机器。但是在生产环境中，肯定需要配置多个节点来确保高可用性和容错。

下一篇我会写如何用Minikube搭建k8s集群，感兴趣的小伙伴们到时候可以看一下。

如果电脑上安装了虚拟机的小伙伴们，也可以在虚拟机里搭建k8s集群，注意也是需要三台节点。

搭建过程参考：

?手把手教你在centos7安装k8s集群_centos7搭建k8s集群-CSDN博客

?初始化K8S集群_k8s重新初始化-CSDN博客

?云原生-K8s】k8s可视化管理界面安装配置及比较【Kuboard篇】_k8s管理界面-CSDN博客

5. K8S使用场景

• 容器编排和自动化部署： k8s作为一个容器编排平台，能够有效地管理和部署容器化应用程序。可以自动化应用程序的部署、扩展和更新，简化了复杂应用的管理和维护。

• 微服务架构： 对于采用微服务架构的应用，k8s提供了理想的部署环境。能够对多个微服务进行管理，有效解决微服务拆分和部署的复杂性。

• 容器化应用开发和测试： 可以利用Kubernetes在本地或云端轻松搭建开发和测试环境。k8s提供了标准化的环境，支持快速迭代和部署。

• 弹性和自动化扩展： k8s能够根据负载自动扩展应用程序，根据需求调整副本数量，保障应用的高可用性和性能。

• 多云和混合云部署： 适用于多云环境和混合云部署，k8s可以跨多个云供应商或本地数据中心进行统一管理和部署。

• 持续集成和持续交付（CI/CD）： 结合CI/CD工具，k8s可以实现持续集成和持续交付流程，自动化构建、测试和部署应用程序。

• 监控和日志管理： k8s提供了监控和日志管理功能，支持对容器和集群的性能和状态进行监控、调试和故障排除。

• 故障恢复和自我修复： 通过自动重启和替换故障容器、节点的功能，k8s能够确保应用程序的高可用性和稳定性。

• 服务发现和负载均衡： k8s提供了内建的服务发现和负载均衡机制，能够管理和路由流量到正确的服务。

下面看一下它的运行架构图

6. K8S优势

• 自动化部署和扩展： 通过自动化机制，可以减少人工操作，提高效率。

• 容器编排： 可以高效的对容器进行编排，管理多个容器的部署和关联。

• 高可用性： 支持高可用性配置，通过在集群中部署多个副本实例，保证服务的高可用性。

• 弹性伸缩： 能够自动水平扩展应用程序，增加或减少容器的数量以满足不同的流量需求。

• 多环境部署： 可以在多种环境中部署，包括公有云、私有云和混合云环境，强大的跨平台能力。

• 资源管理和调度： 能够有效地管理和调度集群中的资源，根据需求分配CPU、内存等资源，优化资源利用率。

• 服务发现和负载均衡： 提供了内置的服务发现机制和负载均衡功能，能够自动管理服务之间的通信和流量分发。

• 持续交付和自动化运维： 结合CI/CD工具，支持持续交付流程，自动化地构建、测试和部署应用程序。

• 可扩展性：支持定制化和插件扩展，能够满足不同规模和复杂度的应用需求。

• 监控和日志：提供了丰富的监控和日志管理功能，能够实时监控集群状态和容器运行情况，便于故障排查和调优。

7. kubectl 常用命令

kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于管理Kubernetes集群中的各种资源。以下是一些常用的kubectl命令：

# 查看集群信息和状态：
kubectl cluster-info: 显示集群信息。
kubectl get nodes: 查看集群中的节点信息。
kubectl get pods: 查看当前命名空间下的所有Pod。

# 创建和管理资源：
kubectl create: 创建资源，如kubectl create deployment <name>创建一个Deployment。
kubectl apply: 使用YAML或JSON文件部署或更新资源。
kubectl delete: 删除资源，如kubectl delete pod <name>删除一个Pod。
# 查看和管理资源状态：

kubectl describe: 查看资源详细信息，如kubectl describe pod <name>查看Pod详细信息。
kubectl logs: 查看Pod的日志信息，如kubectl logs <pod-name>。
# 暴露服务和端口：

kubectl expose: 创建一个新的Service。
kubectl port-forward: 将本地端口转发到Pod的端口，如kubectl port-forward <pod-name> <local-port>:<pod-port>。
# 修改资源：

kubectl edit: 编辑资源的配置，如kubectl edit pod <name>编辑Pod的配置。
kubectl patch: 修改资源的部分属性。
# 命名空间管理：

kubectl create namespace: 创建一个新的命名空间。
kubectl get namespaces: 查看所有命名空间。
# 应用升级和扩缩容：

kubectl set image: 更新Deployment的镜像版本。
kubectl scale: 调整Deployment或ReplicaSet的副本数量。
# 调试和诊断：

kubectl exec: 在容器中执行命令，如kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash进入Pod的shell。
kubectl describe pod: 查看Pod的详细描述，以排查问题。
kubectl top: 查看集群资源的使用情况，如kubectl top nodes或kubectl top pods。

所有pod的运行情况?

8. K8S实战示例

下面是k8s部署nginx的示例：

1. 创建一个Deployment

创建一个名为nginx-deployment.yml(名字随意)，主要是用来定义nginx的Deployment，在文件中写入以下内容：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

执行命令创建Deployment

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

2.?创建一个ngninx Service

创建一个名为nginx-service.yaml的YAML文件：主要用于暴露外部服务端口

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 30088
      targetPort: 80

执行命令应用service?

kubectl apply -f nginx-service.yaml

其实上面两个文件可以写到一起，执行一次命令即可，看大家习惯

3. 检查部署和服务状态

# 查看所有的deployments
kubectl get deployments

# 查看所有正在运行pod
kubectl get pods -ALL

# 查看定义的service
kubectl get services

# 查看pod 创建启动信息，描述
kubectl describe  Pod名字 

# 查看pod 运行日志
kubectl logs -f Pod名字

下面的name就是pod名称，它的status是running状态才表示部署成功，然后通过service里定义的端口进行访问。?

9. 总结

????????Kubernetes作为容器编排平台，在容器化应用的部署、管理和扩展方面提供了强大的功能和工具。通过使用K8S的组件和概念，开发者可以轻松地构建高可用、自动化和弹性的应用程序。目前国内流行云原生，其实就是容器化技术，本章内容介绍了K8s的基本概念、组件、使用场景、优势以及提供简单的示例来帮助小伙伴们了解K8S并开始实践。大家可以根据需求进一步深入学习K8s，探索更多高级功能和最佳实践。如果在搭建的过程中遇到问题，也欢迎大家一起交流。