Kubernetes

发布时间：2024年01月07日

应该程序部署方式
一、物理机 —传统方式
二、虚拟化部署，一台物理机运行多个虚拟机，多个操作系统
三、容器化部署，共享操作系统
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容器管理-容器编排：
Swarm：docker自己的容器编排工具
kubernetes google开源的容器编排工具

kubernetes简介
是一个全新的基于容器技术的分布式架构方案，是google开源的容器编排工具，于2015年7月发布第一个正式版本

kubernetes本质是一组服务器集群，集群每个节点运行特定的程序，目的是实现资源管理自动化，主要提供的功能：
自我修复：容器崩溃，快速启动新的
弹性伸缩：自动对集群中运行的容器数据量进行调整
负载均衡：一个服务启动多个容器，自动实现请求的负载均衡
版本回退：发布版本有问题，可以回退到原来的版本
存储编排：根据自身自动创建存储卷

kubernetes核心组件
master（管理节点）和worker（工作节点）组成

master（管理节点）：集群管理
Apiserver：资源操作的唯一入口，接受用户输入的命令，提供认证、授权、api注册和发现等机制
Scheduler:负责集群资源调度，按照预定的调度策略将POD调度到相应的worker节点上
controllerManager:负责维护集群的状态，例如程序部署安排，故障检测、自动扩展、滚动更新等
Etcd：负责存储集群中各种资源对象信息

worker（工作节点）：容器运行环境
Kubelet：负责维护容器的生命周期、即通过控制docker、来创建、更新、销毁容器
Kubeproxy:负责提供集群内部的服务发现和负载均衡–程序对外服务
Docker:负责节点上容器的各种操作

组件调用关系：
程序安装请求–>master–>Apiserver–>Scheduler(计算安装节点）–>Etcd(Scheduler读取Etcd节点信息选择节点)-Apiserver-controllerManager-Kubelet-docker(启动一个pod)

Kubernetes组件社区：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/components/
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kubernetes概念：
Pod：容器都是运行在pod中，一个pod可以有1个活多个容器
controller：
Service：pd对外服务的统一入口
Label：标签用于对pod进行分类，同一类pod会拥有相同的标签
NameSpace:命名空间，用于隔离pod运行环境

Kubernetes集群部署规划:
一主多从：一台master节点和多台worker节点组成，一般测试环境使用
多主多从：多台master节点和多台worker节点组成，一般生产环境使用

一、资源管理方式：
kubectl–集群命令行工具，通过他能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用的安装部署

kubectl [command] [type] [name] [flags]

command:指定要对资源执行的操作
type:指定资源类型，例如pod、service
name:指定资源名称
flags:指定额外可选参数

命令式对象对象管理，直接使用命令去操作kubernetes资源 -操作对象
kubectl run nginxpd --image=nginx:1.xxx --port=80
命令式对象配置，通过命令配置和配置文件去操作kubernetes资源–操作对象目录文件
kubectl create(创建)/patch(更新） -f nginx-pod.yaml
声明式对象配置通过apply命令和配置文件去操作kubernetes资源 --操作对象目录
kubectl apply -f nginx-pod.yaml --创建更新资源，有就更新，没有就创建

Ingress介绍

Service对集群之外暴露服务的主要方式有两种：nodeport和loadbalance
这两种方式缺点：
nodeport：占用集群节点端口
loadbalance：每个service需要一个loadbalance，浪费，麻烦。且需要集群之外的设备支持

kubernetes提供了Ingress资源对象，只需要一个nodeport或者一个loadbalance就可以满足暴露多个service的需求

Ingress相对于一个7层的负载均衡，是kubernetes对反向代理的一个抽象，它的工作原理类型与Nginx，可以理解成Ingress里建立了多个映射规则，Ingress controller通过监听这些配置规则并转化成nginx的配置，然后对外提供服务，

Ingress：作用是定义请求如何转发到service的规则
Ingress controller：具体实现反向代理及负载均衡程序，对Ingress定义的规则进行解析，根据配置的规则来实现请求转发，实现的方式有很多，例如nginx haproxy等

工作原理（以ngix为例）原理：
1、编写Ingress规则，说明那个域名对应kubernetes集群中的那个service
2、Ingress控制器动态感知Ingress服务规则的变化，然后生成一段对应的nginx配置
3、Ingress控制器会将生成的nginx配置写入到一个运行着的nginx服务中，并动态更新
4、真正工作的就是nginx

yaml主要配置：

host:外部访问域名
paths：路径
servicename: service服务名
port:service的服务端口

https额外增加配置
tls：

Ingress 、Service、Ingress Class Ingress controller关系：
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service详解

在kubernetes中，pod是应用程序的载体，可以通过pod的ip来访问应用程序，但是pod的ip地址不是固定的（可能会频繁的创建销毁），所以不方便采用pod的ip对外提供服务
kubernetes提供了service资源，提供一个统一的入口地址，通过访问service的入口地址就能访问pod

service只是一个概念，实际起作用的是kube-proxy服务进程，每个节点上都运行着一个kube-proxy进程，当创建service的时候会通过api-server向etcd写入创建service的信息，而kube-proxy会基于监听的机制发现这种service的变动然后它会将最新的service信息转换成对应的访问规则

kube-proxy会基于rr(轮询）策略，转发请求到pod

kube-proxy支持三种工作模式：

userspace模式
userspace模式下，kube-proxy会为每一个service创建一个监听端口，发向cluster IP的请求被iptables规则重定向到kube-proxy
监听端口上，kube-proxy根据LB算法选择一个提供服务的pod并和其建立链接，以将请求转发到pod上

该模式下，kube-proxy充当一个四层负债均衡的角色，由于kube-proxy运行在userspace中，在进行转发处理时会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然稳定，但是效率比较低
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iptables模式
iptables模式下，kube-proxy为service后端的每一个pod创建对应的iptables规则，直接将发向cluster ip的请求重定向到一个pod ip
该模式下kube-proxy不承担四层负载均衡器的角色，只负责创建iptables规则，该模式的优点是较userspace模式效率更高，但不能提供灵活的LB策略，当后端pod不可用时无法进行重试
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ipvs
该模式和iptables类似，kube-proxy监控pod的变化并创建相应的ipvs规则
ipvs相对iptables转发效率更高，ipvs支持更多的LB算法

api-server接受创建service的请求，这个时候kube-proxy会生成一套ipvs规则策略，业务访问的时候基于策略转发

创建service的spec参数：
selector 标签选择器
type 类型
cluster ip service的ip
session session亲和性
ports
service 端口
pod 端口
nodeport 主机端口
service的yaml配置文件可以配置session亲和性–基于客户端地址的会话保持模式，即来自同一客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个pod上，如果不定义，默认使用kube-proxy的策略：轮询

type 类型介绍
Cluster ip ：是kubernetes系统自动分配的虚拟IP，只能在集群内部访问，缺点：cluster集群内部ip地址
Nodeport：将service通过指定的Node上的端口暴露给外部，通过此方法，就可以在集群外部访问服务，service配置文件增加了nodeport端口信息，node的ip地址:nodeport访问即可访问service的ip:service的端口
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Loadbalance 和Nodeport很类似，区别在与Loadbalance 会在集群外部再来做一个负载均衡设备，使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发，此模式需要外部云环境支持，外部服务发送到这个设备的请求，会被设备负载之后转发到集群中
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ExternalName 把集群外部的服务引入到集群内部，直接使用

pod介绍：容器的封装

有状态
无状态

存储介绍

为了持久化保存容器的数据，kubernetes引入了Volume的概念，Volume是pod中能够被多个容器访问的共享目录，它被定义在pod上，然后被一个pod里的多个容器挂载到具体的文件目录下，kubernetes通过Volume实现同一个pod中不同容器之间的数据共享及数据的持久化存储，Volume的生命周期不与pod中单个容器生命周期相关，当容器终止或者重启，Volume中的数据也不会丢失

volume支持多种类型，常见的有：
简单存储：EmptyDir hostpath NFS

EmptyDir
是最基础的Volume，一个Volume就是host上一个空目录，EmptyDir是在pod被分配到node是创建的，它的初始内容为空，并且无须指定主机上对应的目录文件，因为kubernetes会自动分配，一个目录，当pod销毁时，emptydir中的数据也会被永久删除，emptydir用途如下：临时空间，例如用于某些应用程序运行时所需的临时目录，且无须永久保留，一个容器需要从另一个容器中获取数据目录（多容器共享目录）

举例：在一个pod中准备两个容器nginx和busybox，然后声明一个volumw分别挂在到两个容器的目录中，然后nginx容器负责向volume中写日志，busybox中通过命令将日志内容读到控制台

volume-empytdir.yaml

apiVersion:v1
kind:pod
metadata:
name:volume-empytdir
namespace:dev
spec:
containers:
- name:nginx
image:nginx:1.17.1
ports:
- containerport：80
volumeMounts:#将logs-volumes挂载到nginx容器中，对应的目录为 /var/log/nginx
-name:logs-volume
mountPath:/var/log/nginx
- name：busybox
image：busybox：1.30
command：[] #初始命令，动态读取指定文件中的内容
volumeMounts： #将logs-volume挂载到busybox容器中，对应目录为 /logs
-name:logs-volume
mountpath：/logs
volumes:声明volume name为logs-volume 类型为emptyDIR
- name：logs-volume
emptyDIR：{}

hostpath：就是将node主机中一个实际目录挂载到pod中，以供容器使用，这样设计就可以保证pod，销毁了，但是数据依然可以存在于node主机上

volumes:声明volume name为logs-volume 类型为emptyDIR
- name：logs-volume
hostpath：
path:/
type: dirtoryorcreate

NFS
hostpath方法node一旦故障了，pod会转移到其他节点上了，就会出现问题，此时需要准备单独的网络存储系统常用的有NFS，CIFS

NFS是一个网络文件存储系统可以搭建一台NFS服务器，然后将pod中的存储直接连接到nfs系统上，这样的话，无论pod在节点这么转移，只要node跟nfs的对接没问题，数据就可以成功访问

volumes:声明volume name为logs-volume 类型为emptyDIR
- name：logs-volume
nfs：
server: 192.168.109.11
path:/nfs

高级存储：PV PVC

PV是持久话卷的意思，是对底层的共享存储的一种抽象，一般情况下PV有kubernetes管理进行创建和配置它与底层具体的共享存储技术有关，并通过插件完成与共享存储的对象

PVC 是持久卷声明的意思，是用户对应存储需求的一种声明，PVC其实就是用户向kubernetes系统发出的一种资源需求申请，pvc绑定PV 实现pod存储需求

1、存储创建
2、pv创建

apiVersion: v1
Kind: persistentVolume
metadata:
name: pv2

没有namespace

spec:
nfs:存储类型底层实际存储类型
capacity: # 存储能力目前只能设置存储空间的设置
storage:2Gi
accessmodes：#访问模式用于描述用户应用对存储资源的访问权限，访问权限有
ReadWriteOnce（RWO）读写权限但是只能被单个节点挂载，只能被一个pvc挂载

ReadOnlyMany（ROX）只读权限可以被多个节点挂载
ReadWriteMany（RWX）读写权限可以被多个节点挂载

persistentVolumeReclaimPollcy
#当pv不再使用之后，对其的处理方式，目前支持三种
Retain 保留保留数据，需要管理员手动清理数据
Recycle 回收清除PV中的数据，效果相当于执行 rm -rf /rr/*
Delete（删除）与PV相连的后端存储完成volume的删除操作
常见于云服务商的存储服务

storageClassName: #存储类别 # PV可以通过指定一个存储类别，具有特定类别的PV只能与请求该类别的PV进行绑定

status：
一个PV的生命周期
（Available）可用还未被任何PVC绑定
（Bond）已绑定
（Releaded）已释放 PVC被删除，但是资源还未被集群重新声明
（Failed）失败 PV的自动回收失败
NFS：
server：xxx
path：/sss

3、pvc创建
apiVersion: v1
Kind: persistentVolumeClass
metadata:
name: pvc
namespace：dev

spec：
accessMode：访问模式用户应用对存储资源的访问权限与PV一致
selector：采用标签对PV选择通过Lable
storageClassname 存储类别
resource：请求空间
requests：
storage：10Gi

4、修改pod配置使用pvc
添加
volumes:

name: volume
persistentVolumeClass:
claimNmae:pvc1
readOnly:false #fase 可读可写

配置存储介绍–configmap**