k8s详细教程(二)

发布时间:2024年01月24日

5. Pod 详解

5.1 Pod 介绍

5.1.1 Pod 结构

每个 Pod 中都可以包含一个或者多个容器,这些容器可以分为两类:

  • 用户程序所在的容器,数量可多可少
  • Pause 容器,这是每个 Pod 都会有的一个根容器,它的作用有两个
    • 可以以它为依据,评估整个 Pod 的健康状态
    • 可以在根容器上设置 IP 地址,其他容器都此 IP(Pod IP),以实现 Pod 内部的网路通信
这里是Pod内部的通讯,Pod的之间的通讯采用虚拟二层网络技术来实现,我们当前环境用的是Flannel

5.1.2 Pod 定义

下面是 Pod 的资源清单:

apiVersion: v1     #必选,版本号,例如v1
kind: Pod         #必选,资源类型,例如 Pod
metadata:         #必选,元数据
  name: string     #必选,Pod名称
  namespace: string  #Pod所属的命名空间,默认为"default"
  labels:           #自定义标签列表
    - name: string                 
spec:  #必选,Pod中容器的详细定义
  containers:  #必选,Pod中容器列表
  - name: string   #必选,容器名称
    image: string  #必选,容器的镜像名称
    imagePullPolicy: [ Always|Never|IfNotPresent ]  #获取镜像的策略 
    command: [string]   #容器的启动命令列表,如不指定,使用打包时使用的启动命令
    args: [string]      #容器的启动命令参数列表
    workingDir: string  #容器的工作目录
    volumeMounts:       #挂载到容器内部的存储卷配置
    - name: string      #引用pod定义的共享存储卷的名称,需用volumes[]部分定义的的卷名
      mountPath: string #存储卷在容器内mount的绝对路径,应少于512字符
      readOnly: boolean #是否为只读模式
    ports: #需要暴露的端口库号列表
    - name: string        #端口的名称
      containerPort: int  #容器需要监听的端口号
      hostPort: int       #容器所在主机需要监听的端口号,默认与Container相同
      protocol: string    #端口协议,支持TCP和UDP,默认TCP
    env:   #容器运行前需设置的环境变量列表
    - name: string  #环境变量名称
      value: string #环境变量的值
    resources: #资源限制和请求的设置
      limits:  #资源限制的设置
        cpu: string     #Cpu的限制,单位为core数,将用于docker run --cpu-shares参数
        memory: string  #内存限制,单位可以为Mib/Gib,将用于docker run --memory参数
      requests: #资源请求的设置
        cpu: string    #Cpu请求,容器启动的初始可用数量
        memory: string #内存请求,容器启动的初始可用数量
    lifecycle: #生命周期钩子
        postStart: #容器启动后立即执行此钩子,如果执行失败,会根据重启策略进行重启
        preStop: #容器终止前执行此钩子,无论结果如何,容器都会终止
    livenessProbe:  #对Pod内各容器健康检查的设置,当探测无响应几次后将自动重启该容器
      exec:         #对Pod容器内检查方式设置为exec方式
        command: [string]  #exec方式需要制定的命令或脚本
      httpGet:       #对Pod内个容器健康检查方法设置为HttpGet,需要制定Path、port
        path: string
        port: number
        host: string
        scheme: string
        HttpHeaders:
        - name: string
          value: string
      tcpSocket:     #对Pod内个容器健康检查方式设置为tcpSocket方式
         port: number
       initialDelaySeconds: 0       #容器启动完成后首次探测的时间,单位为秒
       timeoutSeconds: 0          #对容器健康检查探测等待响应的超时时间,单位秒,默认1秒
       periodSeconds: 0           #对容器监控检查的定期探测时间设置,单位秒,默认10秒一次
       successThreshold: 0
       failureThreshold: 0
       securityContext:
         privileged: false
  restartPolicy: [Always | Never | OnFailure]  #Pod的重启策略
  nodeName: <string> #设置NodeName表示将该Pod调度到指定到名称的node节点上
  nodeSelector: obeject #设置NodeSelector表示将该Pod调度到包含这个label的node上
  imagePullSecrets: #Pull镜像时使用的secret名称,以key:secretkey格式指定
  - name: string
  hostNetwork: false   #是否使用主机网络模式,默认为false,如果设置为true,表示使用宿主机网络
  volumes:   #在该pod上定义共享存储卷列表
  - name: string    #共享存储卷名称 (volumes类型有很多种)
    emptyDir: {}       #类型为emtyDir的存储卷,与Pod同生命周期的一个临时目录。为空值
    hostPath: string   #类型为hostPath的存储卷,表示挂载Pod所在宿主机的目录
      path: string                #Pod所在宿主机的目录,将被用于同期中mount的目录
    secret:          #类型为secret的存储卷,挂载集群与定义的secret对象到容器内部
      scretname: string  
      items:     
      - key: string
        path: string
    configMap:         #类型为configMap的存储卷,挂载预定义的configMap对象到容器内部
      name: string
      items:
      - key: string
        path: string
#小提示:
#   在这里,可通过一个命令来查看每种资源的可配置项
#   kubectl explain 资源类型         查看某种资源可以配置的一级属性
#   kubectl explain 资源类型.属性     查看属性的子属性
[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod
KIND:     Pod
VERSION:  v1
FIELDS:
   apiVersion   <string>
   kind <string>
   metadata     <Object>
   spec <Object>
   status       <Object>

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.metadata
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: metadata <Object>
FIELDS:
   annotations  <map[string]string>
   clusterName  <string>
   creationTimestamp    <string>
   deletionGracePeriodSeconds   <integer>
   deletionTimestamp    <string>
   finalizers   <[]string>
   generateName <string>
   generation   <integer>
   labels       <map[string]string>
   managedFields        <[]Object>
   name <string>
   namespace    <string>
   ownerReferences      <[]Object>
   resourceVersion      <string>
   selfLink     <string>
   uid  <string>

5.2 Pod 配置

本小节主要来研究 pod.spec.containers 属性,这也是 pod 配置中最为关键的一项配置。

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: containers <[]Object>   # 数组,代表可以有多个容器
FIELDS:
   name  <string>     # 容器名称
   image <string>     # 容器需要的镜像地址
   imagePullPolicy  <string> # 镜像拉取策略 
   command  <[]string> # 容器的启动命令列表,如不指定,使用打包时使用的启动命令
   args     <[]string> # 容器的启动命令需要的参数列表
   env      <[]Object> # 容器环境变量的配置
   ports    <[]Object>     # 容器需要暴露的端口号列表
   resources <Object>      # 资源限制和资源请求的设置

5.2.1 基本配置

创建 pod-base.yaml文件,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-base
  namespace: dev
  labels:
    user: heima
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  - name: busybox
    image: busybox:1.30

上面定义了一个比较简单 Pod 的配置,里面有两个容器:

  • nginx:用1.17.版本的 nginx 镜像创建(nginx 是一个轻量级web容器)
  • busybox:用1.30版本的 busybox 镜像创建(busybox 是一个小巧的 linux 命令集合)
# 创建Pod
[root@k8s-master01 pod]# kubectl apply -f pod-base.yaml
pod/pod-base created

# 查看Pod状况
# READY 1/2 : 表示当前Pod中有2个容器,其中1个准备就绪,1个未就绪
# RESTARTS  : 重启次数,因为有1个容器故障了,Pod一直在重启试图恢复它
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pod -n dev
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-base   1/2     Running   4          95s

# 可以通过describe查看内部的详情
# 此时已经运行起来了一个基本的Pod,虽然它暂时有问题
[root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pod pod-base -n dev

5.2.2 镜像拉取

创建 pod-imagepullpolicy.yaml文件,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-imagepullpolicy
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: Never # 用于设置镜像拉取策略
  - name: busybox
    image: busybox:1.30

????????????????

imagePullPolicy,用于设置镜像拉取策略,kubernetes 支持配置三种拉取策略:

  • Always:总是从远程仓库拉取镜像(一直远程下载)
  • IfNotPresent:本地有则使用本地镜像,本地没有则从远程仓库拉取镜像(本地有就本地 本地没有远程下载)
  • Never:只使用本地镜像,从不去远程仓库拉取,本地没有就报错(一直使用本地)

默认值说明:

如果镜像 tag 为具体版本号,默认策略是:IfNotPresent

如果镜像 tag 为:latest(最终版本),默认策略是 always

# 创建Pod
[root@k8s-master01 pod]# kubectl create -f pod-imagepullpolicy.yaml
pod/pod-imagepullpolicy created

# 查看Pod详情
# 此时明显可以看到nginx镜像有一步Pulling image "nginx:1.17.1"的过程
[root@k8s-master01 pod]# kubectl describe pod pod-imagepullpolicy -n dev
......
Events:
  Type     Reason     Age               From               Message
  ----     ------     ----              ----               -------
  Normal   Scheduled  <unknown>         default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-imagePullPolicy to node1
  Normal   Pulling    32s               kubelet, node1     Pulling image "nginx:1.17.1"
  Normal   Pulled     26s               kubelet, node1     Successfully pulled image "nginx:1.17.1"
  Normal   Created    26s               kubelet, node1     Created container nginx
  Normal   Started    25s               kubelet, node1     Started container nginx
  Normal   Pulled     7s (x3 over 25s)  kubelet, node1     Container image "busybox:1.30" already present on machine
  Normal   Created    7s (x3 over 25s)  kubelet, node1     Created container busybox
  Normal   Started    7s (x3 over 25s)  kubelet, node1     Started container busybox

5.2.3 启动命令

在前面的案例中,一直有一个问题没有解决,就是 busybox容器一直没有成功运行,那么到底是什么原因导致这个容器的故障呢?

原来 busybox 并不是一个程序,而是类似于一个工具类的集合,kubernetes 集群启动管理后,它会自动关闭。解决方法就是让其一直在运行,这就用到了 command 配置。

创建 pod-command.yaml 文件,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-command
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","touch /tmp/hello.txt;while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done;"]

command,用于在 pod 中的容器初始化完毕之后运行一个命令。

稍微解释下上面命令的意思:
“/bin/sh”,“-c”, 使用sh执行命令
touch /tmp/hello.txt; 创建一个/tmp/hello.txt 文件
while true;do /bin/echo $(date +%T) >> /tmp/hello.txt; sleep 3; done; 每隔3秒向文件中写入当前时间
# 创建Pod
[root@k8s-master01 pod]# kubectl create  -f pod-command.yaml
pod/pod-command created

# 查看Pod状态
# 此时发现两个pod都正常运行了
[root@k8s-master01 pod]# kubectl get pods pod-command -n dev
NAME          READY   STATUS   RESTARTS   AGE
pod-command   2/2     Runing   0          2s

# 进入pod中的busybox容器,查看文件内容
# 补充一个命令: kubectl exec  pod名称 -n 命名空间 -it -c 容器名称 /bin/sh  在容器内部执行命令
# 使用这个命令就可以进入某个容器的内部,然后进行相关操作了
# 比如,可以查看txt文件的内容
[root@k8s-master01 pod]# kubectl exec pod-command -n dev -it -c busybox /bin/sh
/ # tail -f /tmp/hello.txt
14:44:19
14:44:22
14:44:25
特别说明:
    通过上面发现command已经可以完成启动命令和传递参数的功能,为什么这里还要提供一个args选项,用于传递参数呢?这其实跟docker有点关系,kubernetes中的command、args两项其实是实现覆盖Dockerfile中ENTRYPOINT的功能。
 1 如果command和args均没有写,那么用Dockerfile的配置。
 2 如果command写了,但args没有写,那么Dockerfile默认的配置会被忽略,执行输入的command
 3 如果command没写,但args写了,那么Dockerfile中配置的ENTRYPOINT的命令会被执行,使用当前args的参数
 4 如果command和args都写了,那么Dockerfile的配置被忽略,执行command并追加上args参数

5.2.4 环境变量

创建 pod-env.yaml 文件,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-env
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","while true;do /bin/echo $(date +%T);sleep 60; done;"]
    env: # 设置环境变量列表
    - name: "username"
      value: "admin"
    - name: "password"
      value: "123456"

env,环境变量,用于在 pod 中的容器设置环境变量。

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-env.yaml
pod/pod-env created

# 进入容器,输出环境变量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec pod-env -n dev -c busybox -it /bin/sh
/ # echo $username
admin
/ # echo $password
123456

这种方式不是很推荐,推荐将这些配置单独存储在配置文件中,这种方式将在后面介绍。

5.2.5 端口设置

本小节来介绍容器的端口设置,也就是 containers 的 ports 选项。

首先看下 ports 支持的子选项:

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.ports
KIND:     Pod
VERSION:  v1
RESOURCE: ports <[]Object>
FIELDS:
   name         <string>  # 端口名称,如果指定,必须保证name在pod中是唯一的		
   containerPort<integer> # 容器要监听的端口(0<x<65536)
   hostPort     <integer> # 容器要在主机上公开的端口,如果设置,主机上只能运行容器的一个副本(一般省略) 
   hostIP       <string>  # 要将外部端口绑定到的主机IP(一般省略)
   protocol     <string>  # 端口协议。必须是UDP、TCP或SCTP。默认为“TCP”。

接下来,编写一个测试案例,创建 pod-ports.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-ports
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports: # 设置容器暴露的端口列表
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-ports.yaml
pod/pod-ports created

# 查看pod
# 在下面可以明显看到配置信息
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-ports -n dev -o yaml
......
spec:
  containers:
  - image: nginx:1.17.1
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
      name: nginx-port
      protocol: TCP
......

访问容器中的程序需要使用的是 Podip:containerPort

5.2.6 资源配额

容器中的程序要运行,肯定是要占用一定资源的,比如 cpu 和内存等,如果不对某个容器的资源做限制,那么它就可能吃掉大量资源,导致其他容器无法运行。针对这种情况,kubernetes 提供了对内存和 cpu 的资源进行配额的机制,这种机制主要通过 resources 选项实现,他有两个子选项:

  • limits:用于限制运行时容器的最大占用资源,当容器占用资源超过 limits 时会被终止,并进行重启
  • requests:用于设置容器需要的最小资源,如果环境资源不够,容器将无法启动

可以通过上面两个选项设置资源的上下限。

接下来,编写一个测试案例,创建 pod-resources.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-resources
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    resources: # 资源配额
      limits:  # 限制资源(上限)
        cpu: "2" # CPU限制,单位是core数
        memory: "10Gi" # 内存限制
      requests: # 请求资源(下限)
        cpu: "1"  # CPU限制,单位是core数
        memory: "10Mi"  # 内存限制

在这对 cpu 和 memory 的单位做一个说明:

  • cpu:core数,可以为整数或小数
  • memory:内存大小,可以使用 Gi、Mi、G、M 等形式
# 运行Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create  -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created

# 查看发现pod运行正常
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE  
pod-resources   1/1     Running   0          39s   

# 接下来,停止Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete  -f pod-resources.yaml
pod "pod-resources" deleted

# 编辑pod,修改resources.requests.memory的值为10Gi
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-resources.yaml

# 再次启动pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create  -f pod-resources.yaml
pod/pod-resources created

# 查看Pod状态,发现Pod启动失败
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-resources -n dev -o wide
NAME            READY   STATUS    RESTARTS   AGE          
pod-resources   0/1     Pending   0          20s    

# 查看pod详情会发现,如下提示
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-resources -n dev
......
Warning  FailedScheduling  35s   default-scheduler  0/3 nodes are available: 1 node(s) had taint {node-role.kubernetes.io/master: }, that the pod didn't tolerate, 2 Insufficient memory.(内存不足)
、

5.3 Pod 声明周期

我们一般将 pod 对象从创建至终的这段时间范围称为 pod 的声明周期,它主要包含下面的过程:

  • pod 创建过程
  • 运行初始化容器(init container)过程
  • 运行主容器(main container)
    • 容器启动后钩子(post start)、容器终止前钩子(pre stop)
    • 容器的存活性探测(liveness probe)、就绪性探测(readiness probe)
  • pod 终止过程

在整个生命周期中,Pod 会出现5中状态(相位),分别如下:

  • 挂起(Pending):apiserver 已经创建了 pod 资源对象,但它尚未被调度完成或者仍处于下载镜像的过程中
  • 运行中(Running):pod 已经被调度至某节点,并且所有容器都已经被 kubelet 创建完成
  • 成功(Succeeded):pod 中的所有容器都已经成功终止并且不会被重启
  • 失败(Failed):所有容器都已经终止,但至少有一个容器终止失败,即容器返回了非0值的退出状态
  • 未知(Unknown):apiserver 无法正常获取到 pod 对象的状态信息,通常由网络通信失败所导致

5.3.1 创建和终止

pod 的创建过程

  • 1. 用户通过 kubectl 或其他 api 客户端提交需要创建的 pod 信息给 apiServer
  • 2. apiServer 开始生成 pod 对象的信息,并将信息存入 etcd,然后返回确认信息至客户端
  • 3. apiServer 开始反映 etcd 中 pod 对象的变化,其它组件使用 watch 机制来跟踪检查 apiServer 上的变动
  • 4. scheduler 发现有新的 pod 对象要创建,开始为 Pod 分配主机并将结果信息更新至 apiServer
  • 5. node 节点上的 kubelet 发现有 pod 调度过来,尝试调用 docker 启动容器,并将结果回送至 apiServer
  • 6. apiServer 将接收到的 pod 状态信息存入 etcd 中

pod 的终止过程

  • 1. 用户向 apiServer 发送删除 pod 对象的命令
  • 2. apiServer 中的 pod 对象信息会随着时间的推移而更新,在宽限期内(默认30s),pod 被视为 dead
  • 3. 将 pod 标记为 terminating 状态
  • 4. kubelet 在监控到 pod 对象转为 terminating 状态的同时启动 pod 关闭进程
  • 5. 端点控制器监控到 pod 对象的关闭行为时将其从所有匹配到此端点的 service 资源的端点列表中移除
  • 6. 如果当前 pod 对象定义了 preStop 钩子处理器,则在其标记为 terminating 后即会以同步的方式启动执行
  • 7. pod 对象中的容器进程收到停止信号
  • 8. 宽限期结束后,若 pod 中还存在仍在运行的进程,那么 pod 对象会收到立即终止的信号
  • 9. kubelet 请求 apiServer 将此 pod 资源的宽限期设置为0从而完成删除操作,此时 pod 对于用户已不可见

5.3.2 初始化容器

初始化容器是在 pod 的主容器启动之前要运行的容器,主要是做一些主容器的前置工作,它具有两大特征:

  1. 初始化容器必须运行完成直至结束,若某初始化容器运行失败,那么 kubernetes 需要重启它直到成功完成
  2. 初始化容器必须按照定义的顺序执行,当且仅当前一个成功之后,后面的一个才能运行

初始化容器有很多的应用场景,下面列出的是最常见的几个:

  1. 提供主容器镜像中不具备的工具程序或自定义代码
  2. 初始化容器要先于应用容器串行启动并运行成功,因此可用于延后应用容器的启动直至其依赖的条件得到满足

接下来做一个案例,模拟下面这个需求:

假设要以主容器来运行 nginx,但是要求在运行 nginx 之前先要能够连接上 mysql 和 redis 所在服务器

为了简化测试,事先规定好 mysql(192.168.90.14)和 redis(192.168.90.15)服务器的地址

创建 pod-initcontainer.yaml,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-initcontainer
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:1.17.1
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
  initContainers:
  - name: test-mysql
    image: busybox:1.30
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.90.14 -c 1 ; do echo waiting for mysql...; sleep 2; done;']
  - name: test-redis
    image: busybox:1.30
    command: ['sh', '-c', 'until ping 192.168.90.15 -c 1 ; do echo waiting for reids...; sleep 2; done;']
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-initcontainer.yaml
pod/pod-initcontainer created

# 查看pod状态
# 发现pod卡在启动第一个初始化容器过程中,后面的容器不会运行
root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod  pod-initcontainer -n dev
........
Events:
  Type    Reason     Age   From               Message
  ----    ------     ----  ----               -------
  Normal  Scheduled  49s   default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-initcontainer to node1
  Normal  Pulled     48s   kubelet, node1     Container image "busybox:1.30" already present on machine
  Normal  Created    48s   kubelet, node1     Created container test-mysql
  Normal  Started    48s   kubelet, node1     Started container test-mysql

# 动态查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-initcontainer -n dev -w
NAME                             READY   STATUS     RESTARTS   AGE
pod-initcontainer                0/1     Init:0/2   0          15s
pod-initcontainer                0/1     Init:1/2   0          52s
pod-initcontainer                0/1     Init:1/2   0          53s
pod-initcontainer                0/1     PodInitializing   0          89s
pod-initcontainer                1/1     Running           0          90s

# 接下来新开一个shell,为当前服务器新增两个ip,观察pod的变化
[root@k8s-master01 ~]# ifconfig ens33:1 192.168.90.14 netmask 255.255.255.0 up
[root@k8s-master01 ~]# ifconfig ens33:2 192.168.90.15 netmask 255.255.255.0 up

5.3.3 钩子函数

钩子函数能够感知自身生命周期中的事件,并在相应的时刻到来时运行用户指定的程序代码。

kubernetes 在主容器的启动之后和停止之前提供了两个钩子函数:

  • post start:容器创建之后执行,如果失败了会重启容器
  • pre stop:容器终止之前执行,执行完成之后容器将成功终止,在其完成之前会阻塞删除容器的操作

钩子处理器支持使用下面三种方式定义动作:

  • Exec 命令:在容器内执行一次命令
……
  lifecycle:
    postStart: 
      exec:
        command:
        - cat
        - /tmp/healthy
……
  • TCPSocket:在当前容器尝试访问指定的 socket
……      
  lifecycle:
    postStart:
      tcpSocket:
        port: 8080
……
  • HTTPGet:在当前容器中向某 url 发起 http 请求
……
  lifecycle:
    postStart:
      httpGet:
        path: / #URI地址
        port: 80 #端口号
        host: 192.168.5.3 #主机地址
        scheme: HTTP #支持的协议,http或者https
……

接下来,以 exec 方式为例,演示下钩子函数的使用,创建 pod-hook-exec.yaml 文件,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-hook-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: main-container
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    lifecycle:
      postStart: 
        exec: # 在容器启动的时候执行一个命令,修改掉nginx的默认首页内容
          command: ["/bin/sh", "-c", "echo postStart... > /usr/share/nginx/html/index.html"]
      preStop:
        exec: # 在容器停止之前停止nginx服务
          command: ["/usr/sbin/nginx","-s","quit"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-hook-exec.yaml
pod/pod-hook-exec created

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods  pod-hook-exec -n dev -o wide
NAME           READY   STATUS     RESTARTS   AGE    IP            NODE    
pod-hook-exec  1/1     Running    0          29s    10.244.2.48   node2   

# 访问pod
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.2.48
postStart...

5.3.4 容器探测

容器探测用于检测容器中的应用实例是否正常工作,是保障业务可用性的一种传统机制。如果经过探测,实例的状态不符合预期,那么 kubernetes 就会把该问题实例 “摘除”,不承担业务流量。kubernetes 提供了两种探针来实现容器探测,分别是:

  • liveness probes:存活性探针,用于探测应用实例当前是否处于正常运行状态,如果不是,k8s 会重启容器
  • readiness probes:就绪性探针,用于检测应用实例当前是否可以接收请求,如果不能,k8s 不会转发流量

livenessProbe 决定是否重启容器,readinessProbe 决定是否将请求转发给容器。

上面两种探针目前均支持三种探测方式:

  • Exec 命令:在容器内执行一条命令,如果命令执行的退出码为0,则认为程序正常,否则不正常
……
  livenessProbe:
    exec:
      command:
      - cat
      - /tmp/healthy
……
  • TCPSocket:将会尝试访问一个用户容器的端口,如果能够建立这条连接,则认为程序正常,否则不正常
……      
  livenessProbe:
    tcpSocket:
      port: 8080
……
  • HTTPGet:调用容器内 Web 应用的 URL,如果返回的状态码在 200 和 399 之间,则认为程序正常,否则不正常
……
  livenessProbe:
    httpGet:
      path: / #URI地址
      port: 80 #端口号
      host: 127.0.0.1 #主机地址
      scheme: HTTP #支持的协议,http或者https
……

下面以 liveness probes 为例,做几个演示:

方式一:Exec

创建 pod-liveness-exec.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-exec
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["/bin/cat","/tmp/hello.txt"] # 执行一个查看文件的命令

创建 pod,观察效果

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-exec.yaml
pod/pod-liveness-exec created

# 查看Pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-liveness-exec -n dev
......
  Normal   Created    20s (x2 over 50s)  kubelet, node1     Created container nginx
  Normal   Started    20s (x2 over 50s)  kubelet, node1     Started container nginx
  Normal   Killing    20s                kubelet, node1     Container nginx failed liveness probe, will be restarted
  Warning  Unhealthy  0s (x5 over 40s)   kubelet, node1     Liveness probe failed: cat: can't open '/tmp/hello11.txt': No such file or directory
  
# 观察上面的信息就会发现nginx容器启动之后就进行了健康检查
# 检查失败之后,容器被kill掉,然后尝试进行重启(这是重启策略的作用,后面讲解)
# 稍等一会之后,再观察pod信息,就可以看到RESTARTS不再是0,而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-liveness-exec -n dev
NAME                READY   STATUS             RESTARTS   AGE
pod-liveness-exec   0/1     CrashLoopBackOff   2          3m19s

# 当然接下来,可以修改成一个存在的文件,比如/tmp/hello.txt,再试,结果就正常了......

方式二:TCPSocket

创建 pod-liveness-tcpsocket.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-tcpsocket
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports: 
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 8080 # 尝试访问8080端口

创建 pod,观察效果

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-tcpsocket.yaml
pod/pod-liveness-tcpsocket created

# 查看Pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-liveness-tcpsocket -n dev
......
  Normal   Scheduled  31s                            default-scheduler  Successfully assigned dev/pod-liveness-tcpsocket to node2
  Normal   Pulled     <invalid>                      kubelet, node2     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal   Created    <invalid>                      kubelet, node2     Created container nginx
  Normal   Started    <invalid>                      kubelet, node2     Started container nginx
  Warning  Unhealthy  <invalid> (x2 over <invalid>)  kubelet, node2     Liveness probe failed: dial tcp 10.244.2.44:8080: connect: connection refused
  
# 观察上面的信息,发现尝试访问8080端口,但是失败了
# 稍等一会之后,再观察pod信息,就可以看到RESTARTS不再是0,而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-liveness-tcpsocket  -n dev
NAME                     READY   STATUS             RESTARTS   AGE
pod-liveness-tcpsocket   0/1     CrashLoopBackOff   2          3m19s

# 当然接下来,可以修改成一个可以访问的端口,比如80,再试,结果就正常了......

方式三:HTTPGet

创建 pod-liveness-httpget.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-httpget
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:  # 其实就是访问http://127.0.0.1:80/hello  
        scheme: HTTP #支持的协议,http或者https
        port: 80 #端口号
        path: /hello #URI地址

创建 pod,观察效果

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-liveness-httpget.yaml
pod/pod-liveness-httpget created

# 查看Pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-liveness-httpget -n dev
.......
  Normal   Pulled     6s (x3 over 64s)  kubelet, node1     Container image "nginx:1.17.1" already present on machine
  Normal   Created    6s (x3 over 64s)  kubelet, node1     Created container nginx
  Normal   Started    6s (x3 over 63s)  kubelet, node1     Started container nginx
  Warning  Unhealthy  6s (x6 over 56s)  kubelet, node1     Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
  Normal   Killing    6s (x2 over 36s)  kubelet, node1     Container nginx failed liveness probe, will be restarted
  
# 观察上面信息,尝试访问路径,但是未找到,出现404错误
# 稍等一会之后,再观察pod信息,就可以看到RESTARTS不再是0,而是一直增长
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-liveness-httpget -n dev
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-liveness-httpget   1/1     Running   5          3m17s

# 当然接下来,可以修改成一个可以访问的路径path,比如/,再试,结果就正常了......

至此,已经使用 liveness Probe 演示了三种探测方式,但是查看 livenessProbe 的子属性,会发现除了这三种方式,还有一些其他的配置,在这里一并解释下:

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.containers.livenessProbe
FIELDS:
   exec <Object>  
   tcpSocket    <Object>
   httpGet      <Object>
   initialDelaySeconds  <integer>  # 容器启动后等待多少秒执行第一次探测
   timeoutSeconds       <integer>  # 探测超时时间。默认1秒,最小1秒
   periodSeconds        <integer>  # 执行探测的频率。默认是10秒,最小1秒
   failureThreshold     <integer>  # 连续探测失败多少次才被认定为失败。默认是3。最小值是1
   successThreshold     <integer>  # 连续探测成功多少次才被认定为成功。默认是1

下面稍微配置两个,演示下效果即可:

[root@k8s-master01 ~]# more pod-liveness-httpget.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-liveness-httpget
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        scheme: HTTP
        port: 80 
        path: /
      initialDelaySeconds: 30 # 容器启动后30s开始探测
      timeoutSeconds: 5 # 探测超时时间为5s

5.3.5 重启策略

在上一节中,一旦容器探测出现了问题,kubernetes 就会对容器所在的 Pod 进行重启,其实这是由 pod 的重启策略决定的,pod 的重启策略有 3 种,分别如下:

  • Always:容器失效时,自动重启该容器,这也是默认值
  • OnFailure:容器终止运行且退出码不为 0 时重启
  • Never:不论状态为何,都不重启该容器

重启策略适用于 pod 对象中的所有容器,首次需要重启的容器,将在其需要时立即进行重启,随后再次需要重启的操作将由 kubelet 延迟一段时间后进行,且反复的重启操作的延迟时长以此为 10s、20s、40s、80s、160s 和 300s,300s 是最大延迟时长。

创建 pod-restartpolicy.yaml:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-restartpolicy
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
    livenessProbe:
      httpGet:
        scheme: HTTP
        port: 80
        path: /hello
  restartPolicy: Never # 设置重启策略为Never

运行 Pod 测试

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-restartpolicy.yaml
pod/pod-restartpolicy created

# 查看Pod详情,发现nginx容器失败
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  describe pods pod-restartpolicy  -n dev
......
  Warning  Unhealthy  15s (x3 over 35s)  kubelet, node1     Liveness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 404
  Normal   Killing    15s                kubelet, node1     Container nginx failed liveness probe
  
# 多等一会,再观察pod的重启次数,发现一直是0,并未重启   
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  get pods pod-restartpolicy -n dev
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-restartpolicy      0/1     Running   0          5min42s

5.4 Pod 调度

在默认情况下,一个 Pod 在哪个 Node 节点上运行,是由 Scheduler 组件采用相应的算法计算出来的,这个过程是不受人工控制的。但是在实际使用中,这并不满足的需求,因为很多情况下,我们想控制某些 Pod 到达某些节点上,那么应该怎么做呢?这就要求了解 kubernetes 对 Pod 的调度规则,kubernetes 提供了四大调度方式:

  • 自动调度:运行在哪个节点上完全由 Scheduler 经过一系列的算法计算得出
  • 定向调度:NodeName、NodeSelector
  • 亲和性调度:NodeAffinity、PodAffinity、PodAntiAffinity
  • 污点(容忍)调度:Taints、Toleration

5.4.1 定向调度

定向调度,指的是利用在 pod 上声明 nodeName 或者 nodeSelector,以此将 Pod 调度到期望的 node 几点上。注意,这里的调度是强制的,这就意味着即使要调度的目标 Node 不存在,也会向上面进行调度,只不过 pod 运行失败而已。

NodeName

NodeName 用于强制约束将 Pod 调度到指定的 Name 的 Node 节点上。这种方式,其实是直接跳过 Scheduler 的调度逻辑,直接将 Pod 调度到指定名称的节点。

接下来,实验一下:创建一个 pod-nodename.yaml 文件

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodename
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  nodeName: node1 # 指定调度到node1节点上
#创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created

#查看Pod调度到NODE属性,确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE      ......
pod-nodename   1/1     Running   0          56s   10.244.1.87   node1     ......   

# 接下来,删除pod,修改nodeName的值为node3(并没有node3节点)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodename.yaml
pod "pod-nodename" deleted
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodename.yaml
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodename.yaml
pod/pod-nodename created

#再次查看,发现已经向Node3节点调度,但是由于不存在node3节点,所以pod无法正常运行
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodename -n dev -o wide
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE    ......
pod-nodename   0/1     Pending   0          6s    <none>   node3   ......           

NodeSelector

NodeSelector 用于将 pod 调度到添加了指定标签的 node 节点上。它是通过 kubernetes 的

label-selector 机制实现的,也就是说,在 pod 创建之前,会由 scheduler 使用 MatchNodeSelector 调度策略进行 label 匹配,找出目标 node,然后 pod 调度到目标节点,该匹配规则是强制约束。

接下来,实验一下:

1. 首先分别为 node 节点添加标签

[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes node1 nodeenv=pro
node/node2 labeled
[root@k8s-master01 ~]# kubectl label nodes node2 nodeenv=test
node/node2 labeled

2. 创建一个 pod-nodeselector.yaml 文件,并使用它创建 Pod

#创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created

#查看Pod调度到NODE属性,确实是调度到了node1节点上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeselector -n dev -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP          NODE    ......
pod-nodeselector   1/1     Running   0          47s   10.244.1.87   node1   ......

# 接下来,删除pod,修改nodeSelector的值为nodeenv: xxxx(不存在打有此标签的节点)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeselector.yaml
pod "pod-nodeselector" deleted
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeselector.yaml
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeselector.yaml
pod/pod-nodeselector created

#再次查看,发现pod无法正常运行,Node的值为none
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP       NODE    
pod-nodeselector   0/1     Pending   0          2m20s   <none>   <none>

# 查看详情,发现node selector匹配失败的提示
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-nodeselector -n dev
.......
Events:
  Type     Reason            Age        From               Message
  ----     ------            ----       ----               -------
  Warning  FailedScheduling  <unknown>  default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

5.4.2 亲和性调度

上一节,介绍了两种定向调度的方式,使用起来非常方便,但是也有一定的问题,那就是如果没有满足条件的 Node,那么 Pod 将不会被运行,即使在集群中还有可用 Node 列表也不行,这就限制了它的使用场景。

基于上面的问题,kubernetes 还提供了一种亲和性调度(Affinity)。它在 NodeSelector 的基础之上的进行了扩展,可以通过配置的形式,实现优先选择满足条件的 Node 进行调度,如果没有,也可以调度到不满足条件的节点上,使调度更加灵活。

Affinity 主要分为三类:

  • nodeAffinity(node亲和性):以 node 为目标,解决 pod 可以调度到哪些 node 的问题
  • podAffinity(pod亲和性):以 pod 为目标,解决 pod 可以和哪些已存在的 pod 部署在同一个拓扑域中的问题
  • podAntiAffinity(pod反亲和性):以 pod 为目标,解决 pod 不能和哪些已存在 pod 部署在同一个拓扑域中的问题

NodeAffinity

首先来看一下 NodeAffinity 的可配置项:

pod.spec.affinity.nodeAffinity
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  Node节点必须满足指定的所有规则才可以,相当于硬限制
    nodeSelectorTerms  节点选择列表
      matchFields   按节点字段列出的节点选择器要求列表
      matchExpressions   按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operat or 关系符 支持Exists, DoesNotExist, In, NotIn, Gt, Lt
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 优先调度到满足指定的规则的Node,相当于软限制 (倾向)
    preference   一个节点选择器项,与相应的权重相关联
      matchFields   按节点字段列出的节点选择器要求列表
      matchExpressions   按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist, Gt, Lt
	weight 倾向权重,在范围1-100。
关系符的使用说明:

- matchExpressions:
  - key: nodeenv              # 匹配存在标签的key为nodeenv的节点
    operator: Exists
  - key: nodeenv              # 匹配标签的key为nodeenv,且value是"xxx"或"yyy"的节点
    operator: In
    values: ["xxx","yyy"]
  - key: nodeenv              # 匹配标签的key为nodeenv,且value大于"xxx"的节点
    operator: Gt
    values: "xxx"

接下来首先演示一下?requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution?

创建 pod-nodeaffinity-required.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity-required
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  affinity:  #亲和性设置
    nodeAffinity: #设置node亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
        nodeSelectorTerms:
        - matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签
          - key: nodeenv
            operator: In
            values: ["xxx","yyy"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created

# 查看pod状态 (运行失败)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE    ...... 
pod-nodeaffinity-required   0/1     Pending   0          16s   <none>   <none>  ......

# 查看Pod的详情
# 发现调度失败,提示node选择失败
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pod pod-nodeaffinity-required -n dev
......
  Warning  FailedScheduling  <unknown>  default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.
  Warning  FailedScheduling  <unknown>  default-scheduler  0/3 nodes are available: 3 node(s) didn't match node selector.

#接下来,停止pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod "pod-nodeaffinity-required" deleted

# 修改文件,将values: ["xxx","yyy"]------> ["pro","yyy"]
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-nodeaffinity-required.yaml

# 再次启动
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-required.yaml
pod/pod-nodeaffinity-required created

# 此时查看,发现调度成功,已经将pod调度到了node1上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-nodeaffinity-required -n dev -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE  ...... 
pod-nodeaffinity-required   1/1     Running   0          11s   10.244.1.89   node1 ......

接下来再演示一下?requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution?

创建 pod-nodeaffinity-preferred.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-nodeaffinity-preferred
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  affinity:  #亲和性设置
    nodeAffinity: #设置node亲和性
      preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 软限制
      - weight: 1
        preference:
          matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签(当前环境没有)
          - key: nodeenv
            operator: In
            values: ["xxx","yyy"]
# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-nodeaffinity-preferred.yaml
pod/pod-nodeaffinity-preferred created

# 查看pod状态 (运行成功)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod pod-nodeaffinity-preferred -n dev
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-nodeaffinity-preferred   1/1     Running   0          40s

NodeAffinity规则设置的注意事项:
? ? 1 如果同时定义了nodeSelector和nodeAffinity,那么必须两个条件都得到满足,Pod才能运行在指定的Node上
? ? 2 如果nodeAffinity指定了多个nodeSelectorTerms,那么只需要其中一个能够匹配成功即可
? ? 3 如果一个nodeSelectorTerms中有多个matchExpressions ,则一个节点必须满足所有的才能匹配成功
? ? 4 如果一个pod所在的Node在Pod运行期间其标签发生了改变,不再符合该Pod的节点亲和性需求,则系统将忽略此变化

PodAffinity

?PodAffinity 主要实现以运行的 Pod 为参照,实现让新创建的 Pod 跟参照 pod 在一个区域的功能。

首先来看一下 PodAffinity 的可配置项:

pod.spec.affinity.podAffinity
  requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution  硬限制
    namespaces       指定参照pod的namespace
    topologyKey      指定调度作用域
    labelSelector    标签选择器
      matchExpressions  按节点标签列出的节点选择器要求列表(推荐)
        key    键
        values 值
        operator 关系符 支持In, NotIn, Exists, DoesNotExist.
      matchLabels    指多个matchExpressions映射的内容
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution 软限制
    podAffinityTerm  选项
      namespaces      
      topologyKey
      labelSelector
        matchExpressions  
          key    键
          values 值
          operator
        matchLabels 
    weight 倾向权重,在范围1-100
topologyKey用于指定调度时作用域,例如:
    如果指定为kubernetes.io/hostname,那就是以Node节点为区分范围
	如果指定为beta.kubernetes.io/os,则以Node节点的操作系统类型来区分

接下来,演示下?requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution?

1)首先创建一个参照 Pod,pod-podaffinity-targe.yaml:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-podaffinity-target
  namespace: dev
  labels:
    podenv: pro #设置标签
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  nodeName: node1 # 将目标pod名确指定到node1上
# 启动目标pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-target.yaml
pod/pod-podaffinity-target created

# 查看pod状况
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods  pod-podaffinity-target -n dev
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-podaffinity-target   1/1     Running   0          4s

2)创建 pod-podaffinity-required.yaml,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-podaffinity-required
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  affinity:  #亲和性设置
    podAffinity: #设置pod亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
      - labelSelector:
          matchExpressions: # 匹配env的值在["xxx","yyy"]中的标签
          - key: podenv
            operator: In
            values: ["xxx","yyy"]
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面配置表达的意思是:新 Pod 必须要与拥有标签 nodeenv=xxx 或者 nodeenv = yyy 的 pod 在同一个 Node 上,显然现在没有这样 pod,接下来,运行测试一下。

# 启动pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created

# 查看pod状态,发现未运行
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod-podaffinity-required   0/1     Pending   0          9s

# 查看详细信息
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe pods pod-podaffinity-required  -n dev
......
Events:
  Type     Reason            Age        From               Message
  ----     ------            ----       ----               -------
  Warning  FailedScheduling  <unknown>  default-scheduler  0/3 nodes are available: 2 node(s) didn't match pod affinity rules, 1 node(s) had taints that the pod didn't tolerate.

# 接下来修改  values: ["xxx","yyy"]----->values:["pro","yyy"]
# 意思是:新Pod必须要与拥有标签nodeenv=xxx或者nodeenv=yyy的pod在同一Node上
[root@k8s-master01 ~]# vim pod-podaffinity-required.yaml

# 然后重新创建pod,查看效果
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f  pod-podaffinity-required.yaml
pod "pod-podaffinity-required" de leted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podaffinity-required.yaml
pod/pod-podaffinity-required created

# 发现此时Pod运行正常
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podaffinity-required -n dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
pod-podaffinity-required   1/1     Running   0          6s    <none>

关于?PodAffinity 的?preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution,这里不再演示。

PodAntiAffinity

PodAntiAffinity 主要实现以运行的 Pod 为参照,让新创建的 Pod 跟参照 pod 不在一个区域中的功能。

它的配置方式和选项跟 PodAffinity 是一样的,这里不再做详细解释,直接做一个测试案例。

1)继续使用上个案例中目标 pod

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE    LABELS
pod-podaffinity-required 1/1     Running   0          3m29s   10.244.1.38   node1   <none>     
pod-podaffinity-target   1/1     Running   0          9m25s   10.244.1.37   node1   podenv=pro

2)创建 pod-podantiaffinity-required.yaml,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-podantiaffinity-required
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  affinity:  #亲和性设置
    podAntiAffinity: #设置pod亲和性
      requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution: # 硬限制
      - labelSelector:
          matchExpressions: # 匹配podenv的值在["pro"]中的标签
          - key: podenv
            operator: In
            values: ["pro"]
        topologyKey: kubernetes.io/hostname

上面配置表达的意思是:新 Pod 必须要与拥有标签 nodeenv=pro 的 pod 不在同一 Node 上,运行测试一下。

# 创建pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pod-podantiaffinity-required.yaml
pod/pod-podantiaffinity-required created

# 查看pod
# 发现调度到了node2上
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods pod-podantiaffinity-required -n dev -o wide
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE   .. 
pod-podantiaffinity-required   1/1     Running   0          30s   10.244.1.96   node2  ..

5.4.3 污点和容忍

污点(Taints)

前面的调度方式都是站在 Pod 的角度上,通过在 Pod 上添加属性,来确定 Pod 是否要调度到指定的 Node 上,其实我们也可以站在 Node 的角度上,通过在 Node 上添加污点属性,来决定是否运行 Pod 调度过来。

Node 被设置上污点之后就和 Pod 之间存在一种相斥的关系,进而拒绝 Pod 调度进来,甚至可以将已经存在的 Pod 驱逐出去。

污点的格式为:key=value:effect,key 和 value 是污点的标签,effect 描述污点的作用,支持如下三个选项:

  • PreferNoSchedule:kubernetes 将尽量避免把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上,除非没有其他节点可调度
  • NoSchedule:kubernetes 将不会把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上,但不会影响当前 Node 上已存在的 Pod
  • Noexecute:kubernetes 将不会把 Pod 调度到具有该污点的 Node 上,同时也会将 Node 上已存在的 Pod 驱离

使用 kubectl 设置和去除污点的命令实例如下:

# 设置污点
kubectl taint nodes node1 key=value:effect

# 去除污点
kubectl taint nodes node1 key:effect-

# 去除所有污点
kubectl taint nodes node1 key-

接下来,演示下污点的效果:

1. 准备节点 nodel(为了掩饰效果更加明显,暂时停止 node2 节点)

2. 为 nodel 节点设置了一个污点:tag=heima:PreferNoSchedule :然后创建 pod1(pod1 可以)

3. 修改为 nodel 节点设置一个污点:tag=heima:NoSchedule :然后创建 pod2(pod1 正常,pod2 ????????失败)

4. 修改为 nodel 节点设置一个污点:tag=heima:NoExecute :然后创建 pod3(3个 pod 都失败? ? ? ? ????????了)

# 为node1设置污点(PreferNoSchedule)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:PreferNoSchedule

# 创建pod1
[root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint1 --image=nginx:1.17.1 -n dev
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE   
taint1-7665f7fd85-574h4   1/1     Running   0          2m24s   10.244.1.59   node1    

# 为node1设置污点(取消PreferNoSchedule,设置NoSchedule)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:PreferNoSchedule-
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:NoSchedule

# 创建pod2
[root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint2 --image=nginx:1.17.1 -n dev
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods taint2 -n dev -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE
taint1-7665f7fd85-574h4   1/1     Running   0          2m24s   10.244.1.59   node1 
taint2-544694789-6zmlf    0/1     Pending   0          21s     <none>        <none>   

# 为node1设置污点(取消NoSchedule,设置NoExecute)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag:NoSchedule-
[root@k8s-master01 ~]# kubectl taint nodes node1 tag=heima:NoExecute

# 创建pod3
[root@k8s-master01 ~]# kubectl run taint3 --image=nginx:1.17.1 -n dev
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED 
taint1-7665f7fd85-htkmp   0/1     Pending   0          35s   <none>   <none>   <none>    
taint2-544694789-bn7wb    0/1     Pending   0          35s   <none>   <none>   <none>     
taint3-6d78dbd749-tktkq   0/1     Pending   0          6s    <none>   <none>   <none>     

小提示:
? ? 使用kubeadm搭建的集群,默认就会给master节点添加一个污点标记,所以pod就不会调度到master节点上.

容忍(Toleration)

上面介绍了污点的作用我们可以在 node 上添加污点用于拒绝 pod 调度上来,但是如果就是想将一个 pod 调度到一个有污点的 node 上去,这时候应该怎么做呢?这就要使用到容忍

污点就是拒绝,容忍就是忽略,Node 通过污点拒绝 pod 调度上去,Pod 通过容忍忽略拒绝

下面先通过一个案例看下效果:

  1. 上一小节,已经在 nodel 节点上打上了 NoExecute 的污点,此时 pod 是调度不上去的
  2. 本小节,可以通过给 pod 添加容忍,然后将其调度上去

创建 pod-toleration.yaml,内容如下:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod-toleration
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
  tolerations:      # 添加容忍
  - key: "tag"        # 要容忍的污点的key
    operator: "Equal" # 操作符
    value: "heima"    # 容忍的污点的value
    effect: "NoExecute"   # 添加容忍的规则,这里必须和标记的污点规则相同
# 添加容忍之前的pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP       NODE     NOMINATED 
pod-toleration   0/1     Pending   0          3s    <none>   <none>   <none>           

# 添加容忍之后的pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide
NAME             READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE    NOMINATED
pod-toleration   1/1     Running   0          3s    10.244.1.62   node1   <none>        

下面看一下容忍的详细配置:

[root@k8s-master01 ~]# kubectl explain pod.spec.tolerations
......
FIELDS:
   key       # 对应着要容忍的污点的键,空意味着匹配所有的键
   value     # 对应着要容忍的污点的值
   operator  # key-value的运算符,支持Equal和Exists(默认)
   effect    # 对应污点的effect,空意味着匹配所有影响
   tolerationSeconds   # 容忍时间, 当effect为NoExecute时生效,表示pod在Node上的停留时间

6. Pod 控制器详解

6.1 Pod 控制器介绍

Pod 是 kubernetes 的最小管理单元,在 kubernetes 中,按照 pod 的创建方式可以将其分为两类:

  • 自主式 pod:kubernetes 直接创建出来的 Pod,这种 pod 删除后就没有了,也不会重建
  • 控制器创建的 pod:kubernetes 通过控制器创建的 pod,这种 pod 删除了之后还会自动重建
什么是Pod控制器?

Pod控制器是管理pod的中间层,使用Pod控制器之后,只需要告诉Pod控制器,想要多少个什么样的Pod就可以了,它会创建出满足条件的Pod并确保每一个Pod资源处于用户期望的目标状态。如果Pod资源在运行中出现故障,它会基于指定策略重新编排Pod。

在 kubernetes 中,有很多类型的 pod 控制器,每种都有自己的合适的厂家,常见的有下面这些:

  • Replication Controller:比较原始的 pod 控制器,已经被废弃,由 ReplicaSet 替代
  • ReplicaSet:保证副本数量一直维持在期望值,并支持 pod 数量缩扩容、镜像版本升级
  • Deployment:通过控制 ReplicaSet 来控制 Pod,并支持滚动升级、回退版本
  • Horizontal Pod Autoscaler:可以根据集群负载自动水平调整 Pod 的数量,实现削峰填谷
  • DaemonSet:在集群中的指定 Node 上运行且仅运行一个副本,一般用于守护进程类的任务
  • Job:它创建出来的 pod 只要完成任务就立即退出,不需要重启或重建,用于执行一次性任务
  • Cronjob:它创建的 Pod 负责周期性任务控制,不需要持续后台运行
  • StatefulSet:管理有状态应用

6.2 ReplicaSet(RS)

ReplicaSet 的主要作用是保证一定数量的 pod 正常运行, 它会持续监听这些 Pod 的运行状态,一旦 Pod 发生故障,就会重启或重建。同时它还支持对 pod 数量的扩缩容和镜像版本的升降级。

ReplicaSet 的资源清单文件:

apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: ReplicaSet # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: rs
spec: # 详情描述
  replicas: 3 # 副本数量
  selector: # 选择器,通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:      # Labels匹配规则
      app: nginx-pod
    matchExpressions: # Expressions匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template: # 模板,当副本数量不足时,会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

在这里面,需要新了解的配置项就是 spec 下面几个选项:

  • replicas:指定副本数量,其实就是当前 rs 创建出来的 pod 的数量,默认为 1
  • selector:选择器,它的作用是建立 pod 控制器和 pod 之间的关联关系,采用的 Label Selector 机制,在 pod 模板上定义 label,在控制器上定义选择器,就可以表明当前控制器能管理哪些 pod 了
  • template:模板,就是当前控制器创建 pod 所使用的模板,里面其实就是前一章学过的 pod 的定义

创建 ReplicaSet

创建 pc-replicaset.yaml 文件,内容如下:

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet   
metadata:
  name: pc-replicaset
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector: 
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
# 创建rs
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pc-replicaset.yaml
replicaset.apps/pc-replicaset created

# 查看rs
# DESIRED:期望副本数量  
# CURRENT:当前副本数量  
# READY:已经准备好提供服务的副本数量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs pc-replicaset -n dev -o wide
NAME          DESIRED   CURRENT READY AGE   CONTAINERS   IMAGES             SELECTOR
pc-replicaset 3         3       3     22s   nginx        nginx:1.17.1       app=nginx-pod

# 查看当前控制器创建出来的pod
# 这里发现控制器创建出来的pod的名称是在控制器名称后面拼接了-xxxxx随机码
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -n dev
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-6vmvt   1/1     Running   0          54s
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running   0          54s
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running   0          54s

扩缩容

# 编辑rs的副本数量,修改spec:replicas: 6即可
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit rs pc-replicaset -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset edited

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-6vmvt   1/1     Running   0          114m
pc-replicaset-cftnp   1/1     Running   0          10s
pc-replicaset-fjlm6   1/1     Running   0          10s
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running   0          114m
pc-replicaset-s2whj   1/1     Running   0          10s
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running   0          114m

# 当然也可以直接使用命令实现
# 使用scale命令实现扩缩容, 后面--replicas=n直接指定目标数量即可
[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale rs pc-replicaset --replicas=2 -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset scaled

# 命令运行完毕,立即查看,发现已经有4个开始准备退出了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                       READY   STATUS        RESTARTS   AGE
pc-replicaset-6vmvt   0/1     Terminating   0          118m
pc-replicaset-cftnp   0/1     Terminating   0          4m17s
pc-replicaset-fjlm6   0/1     Terminating   0          4m17s
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running       0          118m
pc-replicaset-s2whj   0/1     Terminating   0          4m17s
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running       0          118m

#稍等片刻,就只剩下2个了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-fmb8f   1/1     Running   0          119m
pc-replicaset-snrk2   1/1     Running   0          119m

镜像升级

# 编辑rs的容器镜像 - image: nginx:1.17.2
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit rs pc-replicaset -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset edited

# 再次查看,发现镜像版本已经变更了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                DESIRED  CURRENT   READY   AGE    CONTAINERS   IMAGES        ...
pc-replicaset       2        2         2       140m   nginx         nginx:1.17.2  ...

# 同样的道理,也可以使用命令完成这个工作
# kubectl set image rs rs名称 容器=镜像版本 -n namespace
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image rs pc-replicaset nginx=nginx:1.17.1  -n dev
replicaset.apps/pc-replicaset image updated

# 再次查看,发现镜像版本已经变更了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                 DESIRED  CURRENT   READY   AGE    CONTAINERS   IMAGES            ...
pc-replicaset        2        2         2       145m   nginx        nginx:1.17.1 ... 

删除 ReplicaSet

# 使用kubectl delete命令会删除此RS以及它管理的Pod
# 在kubernetes删除RS前,会将RS的replicasclear调整为0,等待所有的Pod被删除后,在执行RS对象的删除
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete rs pc-replicaset -n dev
replicaset.apps "pc-replicaset" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pod -n dev -o wide
No resources found in dev namespace.

# 如果希望仅仅删除RS对象(保留Pod),可以使用kubectl delete命令时添加--cascade=false选项(不推荐)。
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete rs pc-replicaset -n dev --cascade=false
replicaset.apps "pc-replicaset" deleted
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-replicaset-cl82j   1/1     Running   0          75s
pc-replicaset-dslhb   1/1     Running   0          75s

# 也可以使用yaml直接删除(推荐)
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pc-replicaset.yaml
replicaset.apps "pc-replicaset" deleted

6.3 Deployment(Deploy)

为了更好的解决服务编排的问题,kubernetes 在V1.2版本开始,引入了 Deployment 控制器。值得一提的是,这种控制器并不直接管理 pod,而是通过管理 ReplicaSet 来间接管理 Pod,即:Deployment 管理 ReplicaSet,ReplicaSet 管理 Pod。所以 Deployment 比 ReplicaSet 功能更加强大。

Deployment 主要功能有下面几个:

  • 支持 ReplicaSet 的所有功能
  • 支持发布的停止、继续
  • 支持滚动升级和回滚版本

Deployment 的资源清单文件:

apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: Deployment # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: deploy
spec: # 详情描述
  replicas: 3 # 副本数量
  revisionHistoryLimit: 3 # 保留历史版本
  paused: false # 暂停部署,默认是false
  progressDeadlineSeconds: 600 # 部署超时时间(s),默认是600
  strategy: # 策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
    rollingUpdate: # 滚动更新
      max违规词汇: 30% # 最大额外可以存在的副本数,可以为百分比,也可以为整数
      maxUnavailable: 30% # 最大不可用状态的 Pod 的最大值,可以为百分比,也可以为整数
  selector: # 选择器,通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:      # Labels匹配规则
      app: nginx-pod
    matchExpressions: # Expressions匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template: # 模板,当副本数量不足时,会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

6.3.1 创建 deployment

创建 pc-deployment.yaml,内容如下:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
# 创建deployment
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pc-deployment.yaml --record=true
deployment.apps/pc-deployment created

# 查看deployment
# UP-TO-DATE 最新版本的pod的数量
# AVAILABLE  当前可用的pod的数量
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy pc-deployment -n dev
NAME            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
pc-deployment   3/3     3            3           15s

# 查看rs
# 发现rs的名称是在原来deployment的名字后面添加了一个10位数的随机串
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
pc-deployment-6696798b78   3         3         3       23s

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n   1/1     Running   0          107s
pc-deployment-6696798b78-smpvp   1/1     Running   0          107s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8   1/1     Running   0          107s

6.3.2 扩缩容

# 变更副本数量为5个
[root@k8s-master01 ~]# kubectl scale deploy pc-deployment --replicas=5  -n dev
deployment.apps/pc-deployment scaled

# 查看deployment
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy pc-deployment -n dev
NAME            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
pc-deployment   5/5     5            5           2m

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n   1/1     Running   0          4m19s
pc-deployment-6696798b78-jxmdq   1/1     Running   0          94s
pc-deployment-6696798b78-mktqv   1/1     Running   0          93s
pc-deployment-6696798b78-smpvp   1/1     Running   0          4m19s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8   1/1     Running   0          4m19s

# 编辑deployment的副本数量,修改spec:replicas: 4即可
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment edited

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6696798b78-d2c8n   1/1     Running   0          5m23s
pc-deployment-6696798b78-jxmdq   1/1     Running   0          2m38s
pc-deployment-6696798b78-smpvp   1/1     Running   0          5m23s
pc-deployment-6696798b78-wvjd8   1/1     Running   0          5m23s

镜像更新

deployment 支持两种更新策略:重建更新 和 滚动更新,可以通过 strategy 指定策略类型,支持两个属性:

strategy:指定新的Pod替换旧的Pod的策略, 支持两个属性:
  type:指定策略类型,支持两种策略
    Recreate:在创建出新的Pod之前会先杀掉所有已存在的Pod
    RollingUpdate:滚动更新,就是杀死一部分,就启动一部分,在更新过程中,存在两个版本Pod
  rollingUpdate:当type为RollingUpdate时生效,用于为RollingUpdate设置参数,支持两个属性:
    maxUnavailable:用来指定在升级过程中不可用Pod的最大数量,默认为25%。
    max违规词汇: 用来指定在升级过程中可以超过期望的Pod的最大数量,默认为25%。

重建更新

1. 编辑 pc-deployment.yaml,在 spec 节点下添加更新策略

spec:
  strategy: # 策略
    type: Recreate # 重建更新

2. 创建 deploy 进行验证

# 变更镜像
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deployment pc-deployment nginx=nginx:1.17.2 -n dev
deployment.apps/pc-deployment image updated

# 观察升级过程
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl get pods -n dev -w
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-5d89bdfbf9-65qcw   1/1     Running   0          31s
pc-deployment-5d89bdfbf9-w5nzv   1/1     Running   0          31s
pc-deployment-5d89bdfbf9-xpt7w   1/1     Running   0          31s

pc-deployment-5d89bdfbf9-xpt7w   1/1     Terminating   0          41s
pc-deployment-5d89bdfbf9-65qcw   1/1     Terminating   0          41s
pc-deployment-5d89bdfbf9-w5nzv   1/1     Terminating   0          41s

pc-deployment-675d469f8b-grn8z   0/1     Pending       0          0s
pc-deployment-675d469f8b-hbl4v   0/1     Pending       0          0s
pc-deployment-675d469f8b-67nz2   0/1     Pending       0          0s

pc-deployment-675d469f8b-grn8z   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-675d469f8b-hbl4v   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-675d469f8b-67nz2   0/1     ContainerCreating   0          0s

pc-deployment-675d469f8b-grn8z   1/1     Running             0          1s
pc-deployment-675d469f8b-67nz2   1/1     Running             0          1s
pc-deployment-675d469f8b-hbl4v   1/1     Running             0          2s

滚动更新

1、编辑 pc-deployment.yaml,在 spec 节点下添加更新策略

spec:
  strategy: # 策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
    rollingUpdate:
      max违规词汇: 25% 
      maxUnavailable: 25%

2. 创建 deploy 进行验证

# 变更镜像
[root@k8s-master01 ~]# kubectl set image deployment pc-deployment nginx=nginx:1.17.3 -n dev 
deployment.apps/pc-deployment image updated

# 观察升级过程
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -w
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-c848d767-8rbzt   1/1     Running   0          31m
pc-deployment-c848d767-h4p68   1/1     Running   0          31m
pc-deployment-c848d767-hlmz4   1/1     Running   0          31m
pc-deployment-c848d767-rrqcn   1/1     Running   0          31m

pc-deployment-966bf7f44-226rx   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-226rx   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-226rx   1/1     Running             0          1s
pc-deployment-c848d767-h4p68    0/1     Terminating         0          34m

pc-deployment-966bf7f44-cnd44   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-cnd44   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-cnd44   1/1     Running             0          2s
pc-deployment-c848d767-hlmz4    0/1     Terminating         0          34m

pc-deployment-966bf7f44-px48p   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-px48p   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-px48p   1/1     Running             0          0s
pc-deployment-c848d767-8rbzt    0/1     Terminating         0          34m

pc-deployment-966bf7f44-dkmqp   0/1     Pending             0          0s
pc-deployment-966bf7f44-dkmqp   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-deployment-966bf7f44-dkmqp   1/1     Running             0          2s
pc-deployment-c848d767-rrqcn    0/1     Terminating         0          34m

# 至此,新版本的pod创建完毕,就版本的pod销毁完毕
# 中间过程是滚动进行的,也就是边销毁边创建

滚动更新的过程:

镜像更新中 rs 的变化

# 查看rs,发现原来的rs的依旧存在,只是pod数量变为了0,而后又新产生了一个rs,pod数量为4
# 其实这就是deployment能够进行版本回退的奥妙所在,后面会详细解释
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
pc-deployment-6696798b78   0         0         0       7m37s
pc-deployment-6696798b11   0         0         0       5m37s
pc-deployment-c848d76789   4         4         4       72s

6.3.3 版本回退

deployment 支持版本升级过程中的暂停、继续功能以及版本回退等诸多功能,下面具体来看,kubectl rollout:版本升级相关功能,支持下面的选项:

  • status 显示当前升级状态
  • history 显示升级历史记录
  • pause 暂停版本升级过程
  • resume 继续已经暂停的版本升级过程
  • restart 重启版本升级过程
  • undo 回滚到上一级版本(可以使用-to-revision 回滚到指定版本)
# 查看当前升级版本的状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout status deploy pc-deployment -n dev
deployment "pc-deployment" successfully rolled out

# 查看升级历史记录
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout history deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true
2         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true
3         kubectl create --filename=pc-deployment.yaml --record=true
# 可以发现有三次版本记录,说明完成过两次升级

# 版本回滚
# 这里直接使用--to-revision=1回滚到了1版本, 如果省略这个选项,就是回退到上个版本,就是2版本
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout undo deployment pc-deployment --to-revision=1 -n dev
deployment.apps/pc-deployment rolled back

# 查看发现,通过nginx镜像版本可以发现到了第一版
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deploy -n dev -o wide
NAME            READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES         
pc-deployment   4/4     4            4           74m   nginx        nginx:1.17.1   

# 查看rs,发现第一个rs中有4个pod运行,后面两个版本的rs中pod为运行
# 其实deployment之所以可是实现版本的回滚,就是通过记录下历史rs来实现的,
# 一旦想回滚到哪个版本,只需要将当前版本pod数量降为0,然后将回滚版本的pod提升为目标数量就可以了
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE
pc-deployment-6696798b78   4         4         4       78m
pc-deployment-966bf7f44    0         0         0       37m
pc-deployment-c848d767     0         0         0       71m

6.3.4 金丝雀发布

Deployment 控制器支持控制更新过程中的控制,如 “暂停(pause)” 或 “继续(resume)” 更新操作。

比如有一批新的 Pod 资源创建完成后立即暂停更新过程,此时,仅存在一部分新版本的应用,主题部分还是旧的版本。然后,再筛选一小部分的用户请求路由到新版本的 Pod 应用,继续观察能否稳定地按期望的方式运行。确定没问题之后再继续完成余下的 Pod 资源滚动更新,否则立即回滚更新操作。这就是所谓的金丝雀发布。

# 更新deployment的版本,并配置暂停deployment
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl set image deploy pc-deployment nginx=nginx:1.17.4 -n dev && kubectl rollout pause deployment pc-deployment  -n dev
deployment.apps/pc-deployment image updated
deployment.apps/pc-deployment paused

#观察更新状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout status deploy pc-deployment -n dev 
Waiting for deployment "pc-deployment" rollout to finish: 2 out of 4 new replicas have been updated...

# 监控更新的过程,可以看到已经新增了一个资源,但是并未按照预期的状态去删除一个旧的资源,就是因为使用了pause暂停命令

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE     CONTAINERS   IMAGES         
pc-deployment-5d89bdfbf9   3         3         3       19m     nginx        nginx:1.17.1   
pc-deployment-675d469f8b   0         0         0       14m     nginx        nginx:1.17.2   
pc-deployment-6c9f56fcfb   2         2         2       3m16s   nginx        nginx:1.17.4   
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-5d89bdfbf9-rj8sq   1/1     Running   0          7m33s
pc-deployment-5d89bdfbf9-ttwgg   1/1     Running   0          7m35s
pc-deployment-5d89bdfbf9-v4wvc   1/1     Running   0          7m34s
pc-deployment-6c9f56fcfb-996rt   1/1     Running   0          3m31s
pc-deployment-6c9f56fcfb-j2gtj   1/1     Running   0          3m31s

# 确保更新的pod没问题了,继续更新
[root@k8s-master01 ~]# kubectl rollout resume deploy pc-deployment -n dev
deployment.apps/pc-deployment resumed

# 查看最后的更新情况
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get rs -n dev -o wide
NAME                       DESIRED   CURRENT   READY   AGE     CONTAINERS   IMAGES         
pc-deployment-5d89bdfbf9   0         0         0       21m     nginx        nginx:1.17.1   
pc-deployment-675d469f8b   0         0         0       16m     nginx        nginx:1.17.2   
pc-deployment-6c9f56fcfb   4         4         4       5m11s   nginx        nginx:1.17.4   

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-deployment-6c9f56fcfb-7bfwh   1/1     Running   0          37s
pc-deployment-6c9f56fcfb-996rt   1/1     Running   0          5m27s
pc-deployment-6c9f56fcfb-j2gtj   1/1     Running   0          5m27s
pc-deployment-6c9f56fcfb-rf84v   1/1     Running   0          37s

删除 Deployment

# 删除deployment,其下的rs和pod也将被删除
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pc-deployment.yaml
deployment.apps "pc-deployment" deleted

6.4 Horizontal Pod Autoscaler(HPA)

在前面的课程中,我们已经可以实现通过手工执行 kubectl scale 命令实现 Pod 扩容或缩容,但是这显然不符合 Kubernetes 的定位目标-自动化、智能化。Kubernetes 期望可以实现通过检测 Pod 的使用情况,实现 pod 数量的自动调整,于是就产生了 Horizontal Pod Autoscaler(HPA)这种控制器。

HPA 可以获取每个 Pod 利用率,然后和 HPA 中定义的指标进行对比,同时计算出需要伸缩的具体指,最后实现 Pod 的数量的调整。其实 HPA 与之前的 Deployment 一样,也属于一种 Kubernetes 资源对象,它通过追踪分析 RC 控制的所有目标 Pod 的负载变化,来确定是否需要针对性地调整目标 Pod 的副本数,这是 HPA 的实现原理。

接下来,我们来做一个实验

6.4.1 安装 metrice-server

metrics-server 可以用来收集集群中的资源使用情况

# 安装git
[root@k8s-master01 ~]# yum install git -y
# 获取metrics-server, 注意使用的版本
[root@k8s-master01 ~]# git clone -b v0.3.6 https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server
# 修改deployment, 注意修改的是镜像和初始化参数
[root@k8s-master01 ~]# cd /root/metrics-server/deploy/1.8+/
[root@k8s-master01 1.8+]# vim metrics-server-deployment.yaml
按图中添加下面选项
hostNetwork: true
image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/metrics-server-amd64:v0.3.6
args:
- --kubelet-insecure-tls
- --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,Hostname,InternalDNS,ExternalDNS,ExternalIP

# 安装metrics-server
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl apply -f ./

# 查看pod运行情况
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl get pod -n kube-system
metrics-server-6b976979db-2xwbj   1/1     Running   0          90s

# 使用kubectl top node 查看资源使用情况
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl top node
NAME           CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%
k8s-master01   289m         14%    1582Mi          54%       
k8s-node01     81m          4%     1195Mi          40%       
k8s-node02     72m          3%     1211Mi          41%  
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl top pod -n kube-system
NAME                              CPU(cores)   MEMORY(bytes)
coredns-6955765f44-7ptsb          3m           9Mi
coredns-6955765f44-vcwr5          3m           8Mi
etcd-master                       14m          145Mi
...
# 至此,metrics-server安装完成

6.4.2 准备 deployment 和 service

创建 pc-hpa-pod.yaml 文件,内容如下:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  namespace: dev
spec:
  strategy: # 策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        resources: # 资源配额
          limits:  # 限制资源(上限)
            cpu: "1" # CPU限制,单位是core数
          requests: # 请求资源(下限)
            cpu: "100m"  # CPU限制,单位是core数
# 创建deployment
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl run nginx --image=nginx:1.17.1 --requests=cpu=100m -n dev
# 创建service
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --port=80 -n dev
# 查看
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl get deployment,pod,svc -n dev
NAME                    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/nginx   1/1     1            1           47s

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-7df9756ccc-bh8dr   1/1     Running   0          47s

NAME            TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/nginx   NodePort   10.101.18.29   <none>        80:31830/TCP   35s

6.4.3 部署 HPA

创建 pc-hpa.yaml 文件,内容如下:

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: pc-hpa
  namespace: dev
spec:
  minReplicas: 1  #最小pod数量
  maxReplicas: 10 #最大pod数量
  targetCPUUtilizationPercentage: 3 # CPU使用率指标
  scaleTargetRef:   # 指定要控制的nginx信息
    apiVersion:  /v1
    kind: Deployment
    name: nginx
# 创建hpa
[root@k8s-master01 1.8+]# kubectl create -f pc-hpa.yaml
horizontalpodautoscaler.autoscaling/pc-hpa created

# 查看hpa
    [root@k8s-master01 1.8+]# kubectl get hpa -n dev
NAME     REFERENCE          TARGETS   MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
pc-hpa   Deployment/nginx   0%/3%     1         10        1          62s

6.4.4 测试

使用压测工具对 service 地址?192.168.5.4:31830 进行压测,然后通过控制台查看 hpa 和 pod 的变化

hpa 变化

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get hpa -n dev -w
NAME   REFERENCE      TARGETS  MINPODS  MAXPODS  REPLICAS  AGE
pc-hpa  Deployment/nginx  0%/3%   1     10     1      4m11s
pc-hpa  Deployment/nginx  0%/3%   1     10     1      5m19s
pc-hpa  Deployment/nginx  22%/3%   1     10     1      6m50s
pc-hpa  Deployment/nginx  22%/3%   1     10     4      7m5s
pc-hpa  Deployment/nginx  22%/3%   1     10     8      7m21s
pc-hpa  Deployment/nginx  6%/3%   1     10     8      7m51s
pc-hpa  Deployment/nginx  0%/3%   1     10     8      9m6s
pc-hpa  Deployment/nginx  0%/3%   1     10     8      13m
pc-hpa  Deployment/nginx  0%/3%   1     10     1      14m

deployment 变化

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get deployment -n dev -w
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   1/1     1            1           11m
nginx   1/4     1            1           13m
nginx   1/4     1            1           13m
nginx   1/4     1            1           13m
nginx   1/4     4            1           13m
nginx   1/8     4            1           14m
nginx   1/8     4            1           14m
nginx   1/8     4            1           14m
nginx   1/8     8            1           14m
nginx   2/8     8            2           14m
nginx   3/8     8            3           14m
nginx   4/8     8            4           14m
nginx   5/8     8            5           14m
nginx   6/8     8            6           14m
nginx   7/8     8            7           14m
nginx   8/8     8            8           15m
nginx   8/1     8            8           20m
nginx   8/1     8            8           20m
nginx   1/1     1            1           20m

pod 变化

[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -w
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7df9756ccc-bh8dr   1/1     Running   0          11m
nginx-7df9756ccc-cpgrv   0/1     Pending   0          0s
nginx-7df9756ccc-8zhwk   0/1     Pending   0          0s
nginx-7df9756ccc-rr9bn   0/1     Pending   0          0s
nginx-7df9756ccc-cpgrv   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-8zhwk   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-rr9bn   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-m9gsj   0/1     Pending             0          0s
nginx-7df9756ccc-g56qb   0/1     Pending             0          0s
nginx-7df9756ccc-sl9c6   0/1     Pending             0          0s
nginx-7df9756ccc-fgst7   0/1     Pending             0          0s
nginx-7df9756ccc-g56qb   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-m9gsj   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-sl9c6   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-fgst7   0/1     ContainerCreating   0          0s
nginx-7df9756ccc-8zhwk   1/1     Running             0          19s
nginx-7df9756ccc-rr9bn   1/1     Running             0          30s
nginx-7df9756ccc-m9gsj   1/1     Running             0          21s
nginx-7df9756ccc-cpgrv   1/1     Running             0          47s
nginx-7df9756ccc-sl9c6   1/1     Running             0          33s
nginx-7df9756ccc-g56qb   1/1     Running             0          48s
nginx-7df9756ccc-fgst7   1/1     Running             0          66s
nginx-7df9756ccc-fgst7   1/1     Terminating         0          6m50s
nginx-7df9756ccc-8zhwk   1/1     Terminating         0          7m5s
nginx-7df9756ccc-cpgrv   1/1     Terminating         0          7m5s
nginx-7df9756ccc-g56qb   1/1     Terminating         0          6m50s
nginx-7df9756ccc-rr9bn   1/1     Terminating         0          7m5s
nginx-7df9756ccc-m9gsj   1/1     Terminating         0          6m50s
nginx-7df9756ccc-sl9c6   1/1     Terminating         0          6m50s

6.5 DaemonSet(DS)

DaemonSet 类型的控制器可以保证在集群中的每一台(或指定)节点上都运行一个副本。一般适用于日志收集、节点监控等场景。也就是说,如果一个 Pod 提供的功能是节点级别的(每个节点都需要且只需要一个),那么这类 Pod 就适合使用 DaemonSet 类型的控制器创建。

DaemonSet 控制器的特点:

  • 每当向集群中添加一个节点时,指定的 Pod 副本也将添加到该节点上
  • 当节点从集群中移除时,Pod 也就被垃圾回收了

下面先来看下 DaemonSet 的资源清单文件

apiVersion: apps/v1 # 版本号
kind: DaemonSet # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: daemonset
spec: # 详情描述
  revisionHistoryLimit: 3 # 保留历史版本
  updateStrategy: # 更新策略
    type: RollingUpdate # 滚动更新策略
    rollingUpdate: # 滚动更新
      maxUnavailable: 1 # 最大不可用状态的 Pod 的最大值,可以为百分比,也可以为整数
  selector: # 选择器,通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:      # Labels匹配规则
      app: nginx-pod
    matchExpressions: # Expressions匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-pod]}
  template: # 模板,当副本数量不足时,会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

创建 pc-daemonset.yaml,内容如下:

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet      
metadata:
  name: pc-daemonset
  namespace: dev
spec: 
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
# 创建daemonset
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f  pc-daemonset.yaml
daemonset.apps/pc-daemonset created

# 查看daemonset
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl get ds -n dev -o wide
NAME        DESIRED  CURRENT  READY  UP-TO-DATE  AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES         
pc-daemonset   2        2        2      2           2        24s   nginx        nginx:1.17.1   

# 查看pod,发现在每个Node上都运行一个pod
[root@k8s-master01 ~]#  kubectl get pods -n dev -o wide
NAME                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE    
pc-daemonset-9bck8   1/1     Running   0          37s   10.244.1.43   node1     
pc-daemonset-k224w   1/1     Running   0          37s   10.244.2.74   node2      

# 删除daemonset
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pc-daemonset.yaml
daemonset.apps "pc-daemonset" deleted

6.6 Job

Job,主要用于负责批量处理(一次要处理指定数量任务)短暂的一次性(每个任务仅运行一次就结束)任务。Job 特点如下:

  • 当 Job 创建的 pod 执行成功结束时,Job 将记录成功结束的 pod 数量
  • 当成功结束的 pod 达到指定的数量时,Job 将完成执行

Job 的资源清单文件:

apiVersion: batch/v1 # 版本号
kind: Job # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: job
spec: # 详情描述
  completions: 1 # 指定job需要成功运行Pods的次数。默认值: 1
  parallelism: 1 # 指定job在任一时刻应该并发运行Pods的数量。默认值: 1
  activeDeadlineSeconds: 30 # 指定job可运行的时间期限,超过时间还未结束,系统将会尝试进行终止。
  backoffLimit: 6 # 指定job失败后进行重试的次数。默认是6
  manualSelector: true # 是否可以使用selector选择器选择pod,默认是false
  selector: # 选择器,通过它指定该控制器管理哪些pod
    matchLabels:      # Labels匹配规则
      app: counter-pod
    matchExpressions: # Expressions匹配规则
      - {key: app, operator: In, values: [counter-pod]}
  template: # 模板,当副本数量不足时,会根据下面的模板创建pod副本
    metadata:
      labels:
        app: counter-pod
    spec:
      restartPolicy: Never # 重启策略只能设置为Never或者OnFailure
      containers:
      - name: counter
        image: busybox:1.30
        command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep 2;done"]

关于重启策略设置的说明:
? ? 如果指定为OnFailure,则job会在pod出现故障时重启容器,而不是创建pod,failed次数不变
? ? 如果指定为Never,则job会在pod出现故障时创建新的pod,并且故障pod不会消失,也不会重启,failed次数加1
? ? 如果指定为Always的话,就意味着一直重启,意味着job任务会重复去执行了,当然不对,所以不能设置为Always
?

创建 pc-job.yaml,内容如下:

apiVersion: batch/v1
kind: Job      
metadata:
  name: pc-job
  namespace: dev
spec:
  manualSelector: true
  selector:
    matchLabels:
      app: counter-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: counter-pod
    spec:
      restartPolicy: Never
      containers:
      - name: counter
        image: busybox:1.30
        command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep 3;done"]
# 创建job
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pc-job.yaml
job.batch/pc-job created

# 查看job
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get job -n dev -o wide  -w
NAME     COMPLETIONS   DURATION   AGE   CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR
pc-job   0/1           21s        21s   counter      busybox:1.30   app=counter-pod
pc-job   1/1           31s        79s   counter      busybox:1.30   app=counter-pod

# 通过观察pod状态可以看到,pod在运行完毕任务后,就会变成Completed状态
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -w
NAME           READY   STATUS     RESTARTS      AGE
pc-job-rxg96   1/1     Running     0            29s
pc-job-rxg96   0/1     Completed   0            33s

# 接下来,调整下pod运行的总数量和并行数量 即:在spec下设置下面两个选项
#  completions: 6 # 指定job需要成功运行Pods的次数为6
#  parallelism: 3 # 指定job并发运行Pods的数量为3
#  然后重新运行job,观察效果,此时会发现,job会每次运行3个pod,总共执行了6个pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -w
NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pc-job-684ft   1/1     Running   0          5s
pc-job-jhj49   1/1     Running   0          5s
pc-job-pfcvh   1/1     Running   0          5s
pc-job-684ft   0/1     Completed   0          11s
pc-job-v7rhr   0/1     Pending     0          0s
pc-job-v7rhr   0/1     Pending     0          0s
pc-job-v7rhr   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-job-jhj49   0/1     Completed           0          11s
pc-job-fhwf7   0/1     Pending             0          0s
pc-job-fhwf7   0/1     Pending             0          0s
pc-job-pfcvh   0/1     Completed           0          11s
pc-job-5vg2j   0/1     Pending             0          0s
pc-job-fhwf7   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-job-5vg2j   0/1     Pending             0          0s
pc-job-5vg2j   0/1     ContainerCreating   0          0s
pc-job-fhwf7   1/1     Running             0          2s
pc-job-v7rhr   1/1     Running             0          2s
pc-job-5vg2j   1/1     Running             0          3s
pc-job-fhwf7   0/1     Completed           0          12s
pc-job-v7rhr   0/1     Completed           0          12s
pc-job-5vg2j   0/1     Completed           0          12s

# 删除job
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f pc-job.yaml
job.batch "pc-job" deleted

6.7 CronJob(CJ)

CronJob 控制器以 Job 控制器资源为其管控对象,并借助它管理 pod 资源对象,Job 控制器定义的作业任务在其控制器资源创建之后便会立即执行,但 CronJob 可以以类似于 Linux 操作系统的周期性任务作业计划的方式控制其运行时间点重复运行的方式。也就是说,CronJob 可以在特定的时间点(反复地)去运行 Job 任务

CronJob 的资源清单文件:

apiVersion: batch/v1beta1 # 版本号
kind: CronJob # 类型       
metadata: # 元数据
  name: # rs名称 
  namespace: # 所属命名空间 
  labels: #标签
    controller: cronjob
spec: # 详情描述
  schedule: # cron格式的作业调度运行时间点,用于控制任务在什么时间执行
  concurrencyPolicy: # 并发执行策略,用于定义前一次作业运行尚未完成时是否以及如何运行后一次的作业
  failedJobHistoryLimit: # 为失败的任务执行保留的历史记录数,默认为1
  successfulJobHistoryLimit: # 为成功的任务执行保留的历史记录数,默认为3
  startingDeadlineSeconds: # 启动作业错误的超时时长
  jobTemplate: # job控制器模板,用于为cronjob控制器生成job对象;下面其实就是job的定义
    metadata:
    spec:
      completions: 1
      parallelism: 1
      activeDeadlineSeconds: 30
      backoffLimit: 6
      manualSelector: true
      selector:
        matchLabels:
          app: counter-pod
        matchExpressions: 规则
          - {key: app, operator: In, values: [counter-pod]}
      template:
        metadata:
          labels:
            app: counter-pod
        spec:
          restartPolicy: Never 
          containers:
          - name: counter
            image: busybox:1.30
            command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep 20;done"]

需要重点解释的几个选项:
schedule: cron表达式,用于指定任务的执行时间
? ? */1 ? ?* ? ? ?* ? ?* ? ? *
? ? <分钟> <小时> <日> <月份> <星期>

? ? 分钟 值从 0 到 59.
? ? 小时 值从 0 到 23.
? ? 日 值从 1 到 31.
? ? 月 值从 1 到 12.
? ? 星期 值从 0 到 6, 0 代表星期日
? ? 多个时间可以用逗号隔开; 范围可以用连字符给出;*可以作为通配符; /表示每...
concurrencyPolicy:
? ? Allow: ? 允许Jobs并发运行(默认)
? ? Forbid: ?禁止并发运行,如果上一次运行尚未完成,则跳过下一次运行
? ? Replace: 替换,取消当前正在运行的作业并用新作业替换它
?

创建 pc-cronjob.yaml,内容如下:

apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: pc-cronjob
  namespace: dev
  labels:
    controller: cronjob
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    metadata:
    spec:
      template:
        spec:
          restartPolicy: Never
          containers:
          - name: counter
            image: busybox:1.30
            command: ["bin/sh","-c","for i in 9 8 7 6 5 4 3 2 1; do echo $i;sleep 3;done"]
# 创建cronjob
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f pc-cronjob.yaml
cronjob.batch/pc-cronjob created

# 查看cronjob
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get cronjobs -n dev
NAME         SCHEDULE      SUSPEND   ACTIVE   LAST SCHEDULE   AGE
pc-cronjob   */1 * * * *   False     0        <none>          6s

# 查看job
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get jobs -n dev
NAME                    COMPLETIONS   DURATION   AGE
pc-cronjob-1592587800   1/1           28s        3m26s
pc-cronjob-1592587860   1/1           28s        2m26s
pc-cronjob-1592587920   1/1           28s        86s

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev
pc-cronjob-1592587800-x4tsm   0/1     Completed   0          2m24s
pc-cronjob-1592587860-r5gv4   0/1     Completed   0          84s
pc-cronjob-1592587920-9dxxq   1/1     Running     0          24s


# 删除cronjob
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  delete -f pc-cronjob.yaml
cronjob.batch "pc-cronjob" deleted

7. Service 详解

7.1 Service 介绍

在 Kubernetes 中,pod 是应用程序的载体,我们可以通过 pod 的 ip 来访问应用程序,但是 pod 的 ip 地址不是固定的,这也就意味着不方便直接采用 pod 的 ip 对服务进行访问。

为了解决这个问题,kubernetes 提供了 Service 资源,Service 会对提供同一个服务的多个 pod 进行聚合,并且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到后面的 pod 服务。

Service 在很多情况下只是一个概率,真正起作用的其实是 kube-proxy 服务进程,每个 Node 节点上都运行着一个 kube-proxy 服务进程。当创建 Service 的时候会通过 api-server 向 etcd 写入创建的 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 信息装换成对应的访问规则

# 10.97.97.97:80 是service提供的访问入口
# 当访问这个入口的时候,可以发现后面有三个pod的服务在等待调用,
# kube-proxy会基于rr(轮询)的策略,将请求分发到其中一个pod上去
# 这个规则会同时在集群内的所有节点上都生成,所以在任何一个节点上,都可以访问。
[root@node1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

kube-proxy 目前支持三种工作模式:

7.1.1 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 监听的端口上,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 充当了一个四层负载均衡器的角色。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,虽然比较稳定,但是效率比较低。

7.1.2 iptables 模式

iptables 模式下,kube-proxy 为 service 后端的每个 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 不可用时也无法进行重试。

?7.1.3 ipvs 模式

ipvs 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。除此以外,ipvs 支持更多的 LB 算法

# 此模式必须安装ipvs内核模块,否则会降级为iptables
# 开启ipvs
[root@k8s-master01 ~]# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
# 修改mode: "ipvs"
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system
[root@node1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

7.2 Service 类型

Service 的资源清单文件:

kind: Service  # 资源类型
apiVersion: v1  # 资源版本
metadata: # 元数据
  name: service # 资源名称
  namespace: dev # 命名空间
spec: # 描述
  selector: # 标签选择器,用于确定当前service代理哪些pod
    app: nginx
  type: # Service类型,指定service的访问方式
  clusterIP:  # 虚拟服务的ip地址
  sessionAffinity: # session亲和性,支持ClientIP、None两个选项
  ports: # 端口信息
    - protocol: TCP 
      port: 3017  # service端口
      targetPort: 5003 # pod端口
      nodePort: 31122 # 主机端口
  • ClusterIP:默认值,它是 Kubernetes 系统自动分配的虚拟 IP,只能在集群内部访问
  • 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
  • LoadBalancer:使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发,注意此模式需要外部云环境支持
  • ExternalName:把集群外部的服务引入集群内部,直接使用

7.3 Service 使用

7.3.1 实验环境准备

在使用 service 之前,首先利用 Deployment 创建出3个 pod,注意要为 pod 设置 app=nginx-pod 的标签

创建 deployment.yaml,内容如下:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f deployment.yaml
deployment.apps/pc-deployment created

# 查看pod详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels
NAME                             READY   STATUS     IP            NODE     LABELS
pc-deployment-66cb59b984-8p84h   1/1     Running    10.244.1.39   node1    app=nginx-pod
pc-deployment-66cb59b984-vx8vx   1/1     Running    10.244.2.33   node2    app=nginx-pod
pc-deployment-66cb59b984-wnncx   1/1     Running    10.244.1.40   node1    app=nginx-pod

# 为了方便后面的测试,修改下三台nginx的index.html页面(三台修改的IP地址不一致)
# kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh
# echo "10.244.1.39" > /usr/share/nginx/html/index.html

#修改完毕之后,访问测试
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.1.39
10.244.1.39
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.2.33
10.244.2.33
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.244.1.40
10.244.1.40

7.3.2 ClusterIP 类型的 Service

创建 service-clusterip.yaml 文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.97.97.97 # service的ip地址,如果不写,默认会生成一个
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80  # Service端口       
    targetPort: 80 # pod端口
# 创建service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f service-clusterip.yaml
service/service-clusterip created

# 查看service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-clusterip   ClusterIP   10.97.97.97   <none>        80/TCP    13s   app=nginx-pod

# 查看service的详细信息
# 在这里有一个Endpoints列表,里面就是当前service可以负载到的服务入口
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe svc service-clusterip -n dev
Name:              service-clusterip
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP:                10.97.97.97
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

# 查看ipvs的映射规则
[root@k8s-master01 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

# 访问10.97.97.97:80观察效果
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.97.97.97:80
10.244.2.33

7.3.3 Endpoint

Endpoint 是 kubernetes 中的一个资源对象,存储在 etcd 中,用来记录一个 service 对应的所有 pod 的访问地址,它是根据 service 配置文件中 selector 描述产生的。

一个 Service 由一组 Pod 组成,这些 Pod 通过 Endpoints 暴露出来,Endpoints 是实现实际服务的端点集合。换句话说,service 和 pod 之间的联系是通过 endpoints 实现的。

负载分发策略

对 Service 的访问被分发到了后端的 Pod 上去,目前 kubernetes 提供了两种负载分发策略:

  • 如果不定义,默认使用 kube-proxy 的策略,比如随机、沦陷
  • 基于客户端地址的会话保持模式,即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个 Pod 上

? ? ? ? 此模式可以使在 spec 中添加?sessionAffinity:ClientIP 选项

# 查看ipvs的映射规则【rr 轮询】
[root@k8s-master01 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

# 循环访问测试
[root@k8s-master01 ~]# while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;
10.244.1.40
10.244.1.39
10.244.2.33
10.244.1.40
10.244.1.39
10.244.2.33

# 修改分发策略----sessionAffinity:ClientIP

# 查看ipvs规则【persistent 代表持久】
[root@k8s-master01 ~]# ipvsadm -Ln
TCP  10.97.97.97:80 rr persistent 10800
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0

# 循环访问测试
[root@k8s-master01 ~]# while true;do curl 10.97.97.97; sleep 5; done;
10.244.2.33
10.244.2.33
10.244.2.33
  
# 删除service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl delete -f service-clusterip.yaml
service "service-clusterip" deleted

7.3.4 HeadLiness 类型的 Service

在某些场景中,开发人员可能不想使用 Service 提供的负载均衡功能,而希望自己来控制负载均衡策略,针对这种情况,kubernetes 提供了 HeadLiness Service,这类 Service 不会分配 Cluster IP,如果想要访问 service,只能通过 service 的域名进行查询。

创建 service-headliness.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None # 将clusterIP设置为None,即可创建headliness Service
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80    
    targetPort: 80
# 创建service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f service-headliness.yaml
service/service-headliness created

# 获取service, 发现CLUSTER-IP未分配
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE   SELECTOR
service-headliness   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    11s   app=nginx-pod

# 查看service详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe svc service-headliness  -n dev
Name:              service-headliness
Namespace:         dev
Labels:            <none>
Annotations:       <none>
Selector:          app=nginx-pod
Type:              ClusterIP
IP:                None
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.1.39:80,10.244.1.40:80,10.244.2.33:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

# 查看域名的解析情况
[root@k8s-master01 ~]# kubectl exec -it pc-deployment-66cb59b984-8p84h -n dev /bin/sh
/ # cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search dev.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local

[root@k8s-master01 ~]# dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.40
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.39
service-headliness.dev.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.33

7.3.5 NodePort 类型的 Service

在之前的样例中,创建的 Service 的 ip 地址只能集群内部才可以访问,如果希望将 Service 暴露给集群外部使用,那么就要使用到另外一种类型的 Service,称为 NodePort 类型。NodePort 的工作原理其实就是将 service 的端口映射到 Node 的一个端口上,然后就可以通过?NodeIp:NodePort 来访问 service 了。

创建 service-nodeport.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # service类型
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口(默认的取值范围是:30000-32767), 如果不指定,会默认分配
    targetPort: 80
# 创建service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f service-nodeport.yaml
service/service-nodeport created

# 查看service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc -n dev -o wide
NAME               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)       SELECTOR
service-nodeport   NodePort   10.105.64.191   <none>        80:30002/TCP  app=nginx-pod

# 接下来可以通过电脑主机的浏览器去访问集群中任意一个nodeip的30002端口,即可访问到pod

7.3.6 LoadBalancer 类型的 Service

LoadBalancer 和 NodePort 很相似,目的都是向外部暴露一个端口,区别在于 LoadBalancer 会在集群的外部再来做一个负载均衡设备,而这个设备需要外部环境支持的,外部服务发送到这个设备上的请求,会被设备负载之后转发到集群中。

7.3.7 ExternalName 类型的 Service

ExternalName 类型的 Service 用于引入集群外部的服务,它通过?externalName 属性指定外部一个服务的地址,然后在集群内部访问此 service 就可以访问到外部的服务了。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName # service类型
  externalName: www.baidu.com  #改成ip地址也可以
# 创建service
[root@k8s-master01 ~]# kubectl  create -f service-externalname.yaml
service/service-externalname created

# 域名解析
[root@k8s-master01 ~]# dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local
service-externalname.dev.svc.cluster.local. 30 IN CNAME www.baidu.com.
www.baidu.com.          30      IN      CNAME   www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com.       30      IN      A       39.156.66.18
www.a.shifen.com.       30      IN      A       39.156.66.14

7.4 Ingress 介绍

在前面课程中已经提到,Service 对集群之外暴露服务的主要方式有两种:NodePort 和 LoadBalancer,但是这两种方式,都有一定的缺点:

  • NodePort 方式的缺点是会占用很多集群机器的端口,那么当集群服务变多的时候,这个缺点就愈发明显
  • LB 方式的缺点是每个 service 需要一个 LB,浪费、麻烦,并且需要 kubernetes 之外设备的支持

基于这种现状,kubernetes 提供了 Ingress 资源对象,Ingress 只需要一个 NodePort 或者一个 LB 就可以满足暴露多个 Service 的需求。工作机制大致如下图表示:

实际上,Ingress 相当于一个7层的负载均衡器,是 kubernetes 对反向代理的一个抽象,它的工作原理类似于 Nginx,可以理解成在 Ingress 里建立诸多映射规则,Ingress Controller 通过监听这些配置规则并转化成 Nginx 的反向代理配置,然后对外部提供服务。在这里有两个核心概念:

ingress:kubernetes 中的一个对象,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的程序,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,实现方式有很多,比如 Nginx、Contour、Haproxy 等待

Ingress(以Nginx为例)的工作原理如下:

  1. 用户编写 Ingress 规则,说明哪个域名对应 kubernetes 集群中的哪个 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 反向代理配置
  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. 到此为止,其实真正在工作的就是一个 Nginx 了,内部配置了用户定义的请求转发规则

7.5 Ingress 使用?

7.5.1 环境准备 搭建 ingress 环境

# 创建文件夹
[root@k8s-master01 ~]# mkdir ingress-controller
[root@k8s-master01 ~]# cd ingress-controller/

# 获取ingress-nginx,本次案例使用的是0.30版本
[root@k8s-master01 ingress-controller]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/mandatory.yaml
[root@k8s-master01 ingress-controller]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/nginx-0.30.0/deploy/static/provider/baremetal/service-nodeport.yaml

# 修改mandatory.yaml文件中的仓库
# 修改quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0
# 为quay-mirror.qiniu.com/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.30.0
# 创建ingress-nginx
[root@k8s-master01 ingress-controller]# kubectl apply -f ./

# 查看ingress-nginx
[root@k8s-master01 ingress-controller]# kubectl get pod -n ingress-nginx
NAME                                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-ingress-controller-fbf967dd5-4qpbp   1/1     Running   0          12h

# 查看service
[root@k8s-master01 ingress-controller]# kubectl get svc -n ingress-nginx
NAME            TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)                      AGE
ingress-nginx   NodePort   10.98.75.163   <none>        80:32240/TCP,443:31335/TCP   11h

7.5.2 准备 service 和 pod

为了后面的实验比较方便,创建如下图所示的模型

创建 tomcat-nginx.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

---

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat-deployment
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat-pod
    spec:
      containers:
      - name: tomcat
        image: tomcat:8.5-jre10-slim
        ports:
        - containerPort: 8080

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-service
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: tomcat-pod
  clusterIP: None
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
# 创建
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f tomcat-nginx.yaml

# 查看
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get svc -n dev
NAME             TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
nginx-service    ClusterIP   None         <none>        80/TCP     48s
tomcat-service   ClusterIP   None         <none>        8080/TCP   48s

7.5.3 Http 代理

创建 ingress-http.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-http
  namespace: dev
spec:
  rules:
  - host: nginx.itheima.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-service
          servicePort: 80
  - host: tomcat.itheima.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: tomcat-service
          servicePort: 8080
# 创建
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f ingress-http.yaml
ingress.extensions/ingress-http created

# 查看
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get ing ingress-http -n dev
NAME           HOSTS                                  ADDRESS   PORTS   AGE
ingress-http   nginx.itheima.com,tomcat.itheima.com             80      22s

# 查看详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe ing ingress-http  -n dev
...
Rules:
Host                Path  Backends
----                ----  --------
nginx.itheima.com   / nginx-service:80 (10.244.1.96:80,10.244.1.97:80,10.244.2.112:80)
tomcat.itheima.com  / tomcat-service:8080(10.244.1.94:8080,10.244.1.95:8080,10.244.2.111:8080)
...

# 接下来,在本地电脑上配置host文件,解析上面的两个域名到192.168.109.100(master)上
# 然后,就可以分别访问tomcat.itheima.com:32240  和  nginx.itheima.com:32240 查看效果了

7.5.4 Https 代理

创建证书

# 生成证书
openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout tls.key -out tls.crt -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=nginx/CN=itheima.com"

# 创建密钥
kubectl create secret tls tls-secret --key tls.key --cert tls.crt

创建 ingress-https.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: ingress-https
  namespace: dev
spec:
  tls:
    - hosts:
      - nginx.itheima.com
      - tomcat.itheima.com
      secretName: tls-secret # 指定秘钥
  rules:
  - host: nginx.itheima.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: nginx-service
          servicePort: 80
  - host: tomcat.itheima.com
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: tomcat-service
          servicePort: 8080
# 创建
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f ingress-https.yaml
ingress.extensions/ingress-https created

# 查看
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get ing ingress-https -n dev
NAME            HOSTS                                  ADDRESS         PORTS     AGE
ingress-https   nginx.itheima.com,tomcat.itheima.com   10.104.184.38   80, 443   2m42s

# 查看详情
[root@k8s-master01 ~]# kubectl describe ing ingress-https -n dev
...
TLS:
  tls-secret terminates nginx.itheima.com,tomcat.itheima.com
Rules:
Host              Path Backends
----              ---- --------
nginx.itheima.com  /  nginx-service:80 (10.244.1.97:80,10.244.1.98:80,10.244.2.119:80)
tomcat.itheima.com /  tomcat-service:8080(10.244.1.99:8080,10.244.2.117:8080,10.244.2.120:8080)
...

# 下面可以通过浏览器访问https://nginx.itheima.com:31335 和 https://tomcat.itheima.com:31335来查看了

8. 数据存储

在前面已经提到,容器的声明周期可能很短,会被频繁地创建和销毁。那么容器在销毁时,保存在容器中的数据也会被清除。这种结果对用户来说,在某些情况下是不乐意看到的。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以及数据的持久化存储。Volume 的生命容器不与 Pod 单个容器的生命周期相关,当容器终止或者重启时,Volume 中的数据也不会丢失。

kubernetes 的 Volume 支持多种类型,比较常见的有下面几个:

  • 简单存储:EmptyDir、HostPath、NFS
  • 高级存储:PV、PVC
  • 配置存储:ConfigMap、Secret

8.1 基本存储

8.1.1 EmptyDir

EmptyDir 是最基础的 Volumne 类型,一个 EmptyDir 就是 Host 上的一个空目录。

EmptyDir 是在 Pod 被分配到 Node 时创建的,它的初始内容为空,并且无须指定宿主机对应的目录文件,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的目录(多容器共享目录)

接下来,通过一个容器之间文件共享的案例来使用一下 EmptyDir。

在一个 Pod 中准备两个容器 nginx 和 busybox,然后声明一个 Volume 分别挂载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。

创建一个 volume-emptydir.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-emptydir
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:  # 将logs-volume挂在到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: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"] # 初始命令,动态读取指定文件中内容
    volumeMounts:  # 将logs-volume 挂在到busybox容器中,对应的目录为 /logs
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes: # 声明volume, name为logs-volume,类型为emptyDir
  - name: logs-volume
    emptyDir: {}
# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f volume-emptydir.yaml
pod/volume-emptydir created

# 查看pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods volume-emptydir -n dev -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE      IP       NODE   ...... 
volume-emptydir       2/2     Running   0          97s   10.42.2.9   node1  ......

# 通过podIp访问nginx
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.42.2.9
......

# 通过kubectl logs命令查看指定容器的标准输出
[root@k8s-master01 ~]# kubectl logs -f volume-emptydir -n dev -c busybox
10.42.1.0 - - [27/Jun/2021:15:08:54 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 612 "-" "curl/7.29.0" "-"

8.1.2 HostPath

上节课提到,EmptyDir 中数据不会被持久化,它会随着 Pod 的结束而销毁,如果想简单的将数据持久化到主机中,可以选择 HostPath。

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,这样的设计就可以保证 Pod 销毁了,但是数据依然可以存在于 Node 主机上。

创建一个 volume-hostpath.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: volume-hostpath
  namespace: dev
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.1
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /var/log/nginx
  - name: busybox
    image: busybox:1.30
    command: ["/bin/sh","-c","tail -f /logs/access.log"]
    volumeMounts:
    - name: logs-volume
      mountPath: /logs
  volumes:
  - name: logs-volume
    hostPath: 
      path: /root/logs
      type: DirectoryOrCreate  # 目录存在就使用,不存在就先创建后使用

关于type的值的一点说明:
? ? DirectoryOrCreate 目录存在就使用,不存在就先创建后使用
? ? Directory ? 目录必须存在
? ? FileOrCreate ?文件存在就使用,不存在就先创建后使用
? ? File 文件必须存在?
? ? Socket ?unix套接字必须存在
? ? CharDevice ?字符设备必须存在
? ? BlockDevice 块设备必须存在
?

# 创建Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl create -f volume-hostpath.yaml
pod/volume-hostpath created

# 查看Pod
[root@k8s-master01 ~]# kubectl get pods volume-hostpath -n dev -o wide
NAME                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE   ......
pod-volume-hostpath   2/2     Running   0          16s   10.42.2.10     node1  ......

#访问nginx
[root@k8s-master01 ~]# curl 10.42.2.10

[root@k8s-master01 ~]# kubectl logs -f volume-emptydir -n dev -c busybox

# 接下来就可以去host的/root/logs目录下查看存储的文件了
###  注意: 下面的操作需要到Pod所在的节点运行(案例中是node1)
[root@node1 ~]# ls /root/logs/
access.log  error.log

# 同样的道理,如果在此目录下创建一个文件,到容器中也是可以看到的

8.1.3 NFS

HostPath 可以解决数据持久化的问题,但是一旦 Node 节点故障了,Pod 如果转移到了别的节点,又会出现问题了,此时需要准备单独的网络存储系统,比较常用的是 NFS、CIFS。

NFS 是一个网络文件存储系统,可以搭建一个 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 在节点上怎么转移,只要 Node 跟 NFS 的对接没问题,数据就可以成功访问。

1)首先要准备 nfs 的服务器,这里为了简单,直接是 master 节点做 nfs 服务器

# 在nfs上安装nfs服务
[root@nfs ~]# yum install nfs-utils -y

# 准备一个共享目录
[root@nfs ~]# mkdir /root/data/nfs -pv

# 将共享目录以读写权限暴露给192.168.5.0/24网段中的所有主机
[root@nfs ~]# vim /etc/exports
[root@nfs ~]# more /etc/exports
/root/data/nfs     192.168.5.0/24(rw,no_root_squash)

# 启动nfs服务
[root@nfs ~]# systemctl restart nfs

2)接下来,要在

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_46265096/article/details/135709786
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