Kubernetes

Published: 06 Dec 2018 Category: docker

一、K8S是什么

Kubernetes([kubə’netis],重音在第三个音节,读音:库伯耐踢死) 是Google 开源的容器集群管理系统，是一个编排容器的工具，其实也是管理应用的全生命周期的一个工具，从创建应用，应用的部署，应用提供服务，扩容缩容应用，应用更新，都非常的方便，而且可以做到故障自愈，例如一个服务器挂了，可以自动将这个服务器上的服务调度到另外一个主机上进行运行，无需进行人工干涉。

通过应用容器化使应用简单、快捷的方式更新和发布，也能实现热更新、迁移等操作。使用Kubernetes能确保程序在任何时间、任何地方运行，还能扩展更多有需求的工具/资源。

如果你曾经用过Docker容器技术部署容器，那么可以将Docker看成Kubernetes内部使用的低级别组件。Kubernetes不仅仅支持Docker，还支持Rocket，这是另一种容器技术。

使用Kubernetes可以：

自动化容器的部署和复制
随时扩展或收缩容器规模
将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡
很容易地升级应用程序容器的新版本
提供容器弹性，如果容器失效就替换它
…

1.1 K8S重要组成

总体架构：

K8S简单架构

图中有两种节点：

Master 节点主要负责控制和维护整个集群的状态，比如创建资源、删除资源。
Node 节点主要负责运行任务，比如启动容器。

K8s 将集群中所有的任务抽象成资源，比如一个 Deployment 资源、一个 Pod 资源。用户面向的是一个一个资源，客户端只能通过操作这些资源来控制整个集群。这样的设计，有几个明显的好处：

第一就是模型非常简单和一致，对于开发者来说，只需要理解了这种资源的模式，就很容易维护 K8s 里边的任何代码。
第二就是通过资源这个抽象层，将模块与模块之间做了很好地隔离，从而很容易做到各模块之间的对接和独立升级维护。

集群内部涉及的组件有：

Pod：K8s 的基本运行单元；
ReplicaSet：Pod 的集合；
Deployment：提供更新支持；
StatefulSets：提供有状态支持；
Volume：数据卷；
Labels：标签，资源间的关联一般通过这个来实现。

1.1.1 Master 相关组件

Master 提供集群的管理控制中心，通常情况下，Master 会独立部署，不在上面跑用户容器，以保证整个集群的稳定性和安全。当然可以跑多个 Master 来达到高可用。

Master 主要组件包括：Kube-apiserver、Kube-controller-manager、Etcd。

Kube-apiserver：用于暴露 Kubernetes API。任何的资源请求/调用操作都是通过 Kube-apiserver 提供的接口进行。
Kube-controller-manager：运行管理控制器，它们是集群中处理常规任务的后台线程。逻辑上，每个控制器是一个单独的进程，但为了降低复杂性，它们都被编译成单个二进制文件，并在单个进程中运行。
Etcd：Etcd 是 Kubernetes 提供默认的存储系统，保存所有集群数据。所以一般推荐使用时要为 Etcd 数据提供备份计划。

1.1.2 Node 相关组件

Node 节点负责从 Master 处接收任务并执行，适当地时候调整自己的状态或删除过期的负载。

Node 主要组件包括：Kubelet、Kube-proxy、Docker/Rkt。

Kubelet: kubelet 是工作节点主要的程序，它会监视已分配给节点的 pod，具体功能包括：
- 创建 Pod 所需的数据卷；
- 创建 Pod 所需的网络；
- 下载 Pod 的Secrets；
- 启动 Pod 中运行的容器；
- 定期执行容器健康检查；
- 上报节点状态。
Kube-proxy: 通过在主机上维护网络规则并执行连接转发来实现 Kubernetes 服务抽象。
Docker/Rkt: 用于运行容器。

1.2 K8S的全生命周期管理

在k8s进行管理应用的时候，基本步骤是：创建集群，部署应用，发布应用，扩展应用，更新应用。

1.2.1 创建集群

在创建Deployment时，Kubernetes会创建了一个Pod来托管应用。Pod是Kubernetes中一个抽象化概念，由一个或多个容器组合在一起得共享资源。

1.2.2 部署应用

[/node/bin$]$ ./kubectl run nginx --image=nginx --replicas=2 --port=80 --expose=true
service "nginx" created
deployment "nginx" created
[/node/bin$]$ ./kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7587c6fdb6-9sd9d   0/1       Pending   0          5s
nginx-7587c6fdb6-kvfsq   0/1       Pending   0          5s
[/node/bin$]$ ./kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP   51m
nginx        ClusterIP   10.0.0.40    <none>        80/TCP    11s

通过指定容器镜像、副本数量及端口，就可以启动一个应用。

1.2.3 发布应用

导出服务让外部可访问. 通过 kubectl run 创建的应用，默认情况下服务是一个虚拟IP，从集群外部访问是访问不到的，这时需要用到 NodePort 类型的服务，将节点端口映射到容器内部。

[/node/bin$]$ ./kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --name=nginx-nodeport
service "nginx-nodeport" exposed
[/node/bin$]$ ./kubectl get deployment
NAME      DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx     2         2         2            0           5m
[/node/bin$]$ ./kubectl get pods
NAME                     READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7587c6fdb6-9sd9d   0/1       Pending   0          5m
nginx-7587c6fdb6-kvfsq   0/1       Pending   0          5m
[/node/bin$]$ ./kubectl get svc
NAME             TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes       ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP        57m
nginx            ClusterIP   10.0.0.40    <none>        80/TCP         5m
nginx-nodeport   NodePort    10.0.0.67    <none>        80:30147/TCP   8s

通过 http://localhost:30147 访问应用.

二、K8S使用

2.1 常见kubectl命令

查看主控状态：kubectl cluster-info
启动Controller-manager：kube-controller-manager --master http://127.0.0.1:8080
启动schedluer：kube-scheduler --master http://127.0.0.1:8080
启动Apiserver: kube-apiserver --etcd-servers http://127.0.0.1:2379 --insecure-bind-address 192.168.139.190 --insecure-port 8080
启动 Kubelet 服务: kubelet --fail-swap-on=false --kubeconfig ./kubeconfig --containerd
启动 Kube-proxy 服务: kube-proxy --master http://127.0.0.1:8080
查看节点状态: kubectl get nodes

Kubeconfig 文件示例如下:

[/node/bin$]$ cat kubeconfig 
current-context: test-context
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    api-version: v1
    server: http://127.0.0.1:8080
  name: test-cluster
contexts:
- context:
    cluster: test-cluster
    namespace: default
  name: test-context
kind: Config
preferences:
    colors: true

REF

http://docs.kubernetes.org.cn https://gitbook.cn/books/5aadcf4f984e353193a90ddb/index.html?utm_source=dl18041002