K8s容器编排

K8s容器编排

Kubernetes（k8s）具有完备的集群管理能力：

1. 包括多层次的安全防护和准入机制
2. 多租户应用支撑能力
3. 透明的服务注册和服务发现机制
4. 内建智能负载均衡器
5. 强大的故障发现和自我修复能力
6. 服务滚动升级和在线扩容能力
7. 可扩展的资源自动调度机制
8. 以及多粒度的资源管理能力

Pod是在K8s集群中运行部署应用或服务的最小单元，它是可以支持多容器的。Pod的设计理念是支持多个容器在一个Pod中共享网络地址和文件系统，可以通过进程间通信和文件共享这种简单高效的方式组合完成服务。Pod对多容器的支持是K8s最基础的设计理念。Pod是K8s集群中所有业务类型的基础，可以看作运行在K8s集群中的小机器人，不同类型的业务就需要不同类型的小机器人去执行。

在K8s中，所有的容器均在Pod中运行，一个Pod可以承载一个或者多个相关的容器，同一个Pod中的容器会部署在同一个物理机器上并且能够共享资源。

一个Pod也可以包含0个或者多个数据卷组（volumes）,这些卷组将会以目录的形式提供给一个容器，或者被所有Pod中的容器共享，对于用户创建的每个Pod，系统会自动选择那个健康并且有足够容量的机器，然后创建类似容器的容器，当容器创建失败的时候，容器会被node agent自动的重启，这个node agent 叫 kubelet，但是，如果是Pod失败或者机器它不会自动的转移并且启动，除非用户定义了 replication controller。

用户可以自己创建并管理Pod。K8s将这些操作简化为两个操作：可以基于相同的Pod配置文件部署多个Pod复制品；

创建可替代的Pod，当一个Pod挂了或者机器挂了的时候。而K8s API中负责来重新启动，迁移等行为的部分叫做“replication controller”，它根据一个模板生成了一个Pod,然后系统就根据用户的需求创建了许多冗余，这些冗余的Pod组成了一个整个应用或者服务或者服务中的一组。

一旦一个Pod被创建，系统就会不停的监控Pod的健康情况以及Pod所在主机的健康情况，如果这个Pod因为软件原因挂掉了或者所在的机器挂掉了，replication controller 会自动在一个健康的机器上创建一个一摸一样的Pod，来维持原来的Pod冗余状态数量不变，一个应用的多个Pod可以共享一个机器。

Kubernetes直接管理Pod而不是容器：
一个pod可以是一个容器，也可以是多个容器，例如你运行一个服务项目，其中需要使用nginx、mysql、tomcat，可以将这三个应用在同一个pod中，对他们提供统一的调配能力。
一个pod只能运行在一个主机上，而一个主机上可以有多个pod。 

1、复制控制器（Replication Controller，RC）

RC是K8s集群中保证Pod高可用的API对象。通过监控运行中的Pod来保证集群中运行指定数目的Pod副本。
指定的数目可以是多个也可以是1个；少于指定数目，RC就会启动运行新的Pod副本；多于指定数目，RC就会杀死多余的Pod副本。

即使在指定数目为1的情况下，通过RC运行Pod也比直接运行Pod更明智，因为RC也可以发挥它高可用的能力，保证永远有1个Pod在运行。
RC只适用于长期伺服型的业务类型，比如控制小机器人提供高可用的Web服务。

2、副本集（Replica Set，RS）

RS是新一代RC，提供同样的高可用能力，区别主要在于RS后来居上，能支持更多种类的匹配模式。副本集对象一般不单独使用，而是作为Deployment的理想状态参数使用。

3、部署(Deployment)

部署表示用户对K8s集群的一次更新操作。
部署是一个比RS应用模式更广的API对象，可以是创建一个新的服务，更新一个新的服务，也可以是滚动升级一个服务。

4、服务（Service）

RC、RS和 Deployment只是保证了支撑服务的微服务Pod的数量，但是没有解决如何访问这些服务的问题。
一个Pod只是一个运行服务的实例，随时可能在一个节点上挂掉，在另一个节点以一个新的IP启动一个新的Pod，因此不能以固定的IP和端口号对外提供服务。
要稳定地提供服务需要服务发现和负载均衡能力。每个Service会对应一个集群内部有效的虚拟VIP，集群内部通过VIP访问一个服务。
在K8s集群中微服务的负载均衡是由Kube-proxy负载均衡器来实现的。它是一个分布式代理服务器，在K8s的每个节点上都有一个。

5、名称空间（Namespace）

名称空间为K8s集群提供虚拟的隔离作用，K8s集群初始有两个名称空间：默认名称空间 default、系统名称空间 kube-system。

除此以外，管理员可以创建新的名称空间满足需要。

6、存储卷（Volume）

K8s集群中的存储卷跟Docker的存储卷有些类似，只不过Docker的存储卷作用范围为一个容器，而K8s的存储卷的生命周期和作用范围是一个Pod。

每个Pod中声明的存储卷由Pod中的所有容器共享。

 

集群中 master 节点上运行三个进程：
分别是：kube-apiserver，kube-controller-manager和kube-scheduler。

群集每个node节点都运行两个进程：
kubelet，与Kubernetes Master进行通信。
kube-proxy，一个网络代理，反映每个节点上的Kubernetes网络服务。

 https://kubernetes.io/docs/tutorials/kubernetes-basics/

使用Katacoda在运行Minikube的Web浏览器中运行虚拟终端，这是一个可以在任何地方运行的Kubernetes的小规模本地部署。

无需安装任何软件或配置任何东西; 每个交互式教程都直接从您的Web浏览器本身运行。在命令行进行单击就可以，无需手动输入

 

中文文档：http://docs.kubernetes.org.cn/

在Kubernetes上部署您的第一个应用程序

使用Kubernetes命令行界面Kubectl创建和管理部署，创建部署时，您需要指定应用程序的容器映像以及要运行的副本数。

kubectl run kubernetes-bootcamp --image=gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1 --port=8080
kubectl get deployments
kubectl proxy

curl http://localhost:8001/version

export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"
"}}{{end}}') echo Name of the Pod: $POD_NAME

curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/$POD_NAME/proxy/

查看节点信息和pod信息

 

 一个node节点可以部署多个pod，一个pod可以部署一个或多个app和volume

 

kubectl get pods 获取列表资源

kubectl describe pods  显示有关资源的详细信息

kubectl logs $POD_NAME 从pod中的容器打印日志

kubectl exec $POD_NAME env  在pod中的容器上执行命令

kubectl exec -ti $POD_NAME bash

cat server.js

curl localhost:8080

exit

您可以使用这些命令查看应用程序的部署时间，当前状态，运行位置以及配置。

 如何对外暴露我们的应用（通过service服务）

Kubernetes服务是一个抽象层，它定义了一组逻辑Pod，并为这些Pod启用外部流量暴露，负载平衡和服务发现。

不同方式公开服务：
ClusterIP（默认） - 在群集中的内部IP上公开服务。此类型使服务只能从群集中访问。
NodePort - 使用NAT在集群中每个选定节点的同一端口上公开服务。使用可从群集外部访问服务<NodeIP>:<NodePort>。ClusterIP的超集。
LoadBalancer - 在当前云中创建外部负载均衡器（如果支持），并为服务分配固定的外部IP。NodePort的超集。
ExternalName - externalName通过返回带有名称的CNAME记录，使用任意名称（在规范中指定）公开服务。没有代理使用。此类型需要v1.7或更高版本kube-dns。

服务使用标签和选择器匹配一组Pod，这是一个允许对Kubernetes中的对象进行逻辑操作的分组。标签是附加到对象的键/值对，可以以多种方式使用：

• 指定用于开发，测试和生产的对象
• 嵌入版本标签
• 使用标记对对象进行分类

 

kubectl expose deployment/kubernetes-bootcamp --type="NodePort" --port 8080

kubectl get services

kubectl delete service -l run=kubernetes-bootcamp

 

 Pod数量的扩容和缩容

 您可以使用kubectl run命令的--replicas参数从头开始创建具有多个实例的Deployment

kubectl get deployments

kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=4

kubectl get pods -o wide

kubectl describe deployments/kubernetes-bootcamp

kubectl describe services/kubernetes-bootcamp

kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=2

 滚动更新：

滚动更新允许通过使用新的实例逐步更新Pods实例来实现部署的更新，从而实现0停机。新的Pod将在具有可用资源的节点上进行调度。

滚动更新允许以下操作：

• 将应用程序从一个环境推广到另一个环境（通过容器映像更新）
• 回滚到以前的版本
• 持续集成和持续交付应用程序，无需停机

kubectl set image deployments/kubernetes-bootcamp kubernetes-bootcamp=jocatalin/kubernetes-bootcamp:v2

kubectl rollout status deployments/kubernetes-bootcamp

kubectl rollout undo deployments/kubernetes-bootcamp

如何通过Docker创建一个单机、单节点的Kubernetes集群

解决方案：docker本地服务器方案、托管方案、全套云端方案、定制方案

如果你只是想试一试Kubernetes，我们推荐基于Docker的本地方案。

基于Docker的本地方案是众多能够完成快速搭建的本地集群方案中的一种，但是局限于单台机器。

Vagrant 是一款用来构建虚拟开发环境的工具，非常适合 php/python/ruby/java 这类语言开发 web 应用，“代码在我机子上运行没有问题”这种说辞将成为历史。

我们可以通过 Vagrant 封装一个 Linux 的开发环境，分发给团队成员。成员可以在自己喜欢的桌面系统（Mac/Windows/Linux）上开发程序，代码却能统一在封装好的环境里运行，非常霸气。

Vagrant的安装

本文教程的虚拟机是基于VirtualBox的（VMWare也可以，但是需要破解），下面来介绍安装VirtualBox和Vagrant的安装。

1、VirtualBox的安装

下载地址：https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
历史版本：https://www.virtualbox.org/wiki/Download_Old_Builds_4_3_pre24

2、Vagrant的安装

https://www.vagrantup.com/downloads.html

3. centos7.box：

http://cloud.centos.org/centos/7/vagrant/x86_64/images/

3、版本兼容性

VirtualBox：自版本4.3.12后启动虚拟机会存在各种问题，因此建议安装4.3.12版本。
Vagrant：从1.0.x可以直接升级到1.x版本，Vagrant向后兼容Vagrant1.0.x，但是1.1+版本不在支持1.0.x版本的插件，因此插件也要做相应升级。

4、其他安装建议

建议安装好之后将VirtualBox的虚拟机位置设置到其他盘，否则占用默认C盘空间较大，已安装的虚拟机需要移动到新的目录下，具体设置办法请见下图：

Vagrant启动

简单来说，使用以下两条命令就可以启动一个Vagrant环境了：

$ vagrant init hashicorp/precise32
$ vagrant up

通过上面两个命令，就可以在VirtualBox中启动并运行Ubuntu 12.04 LTS 32-bit了，可以使用命令vagrant ssh登录到这台虚拟机上，当完成一切操作之后，可以使用vagrant destroy命令来销毁它。

下面我们分步骤来介绍怎么配置并且启动一个基于VirtualBox虚拟机的Vagrant环境：

1、建立工程(Project)

开始任何一个项目需要一个名为Vagrantfile的文件来配置Vagrant，这个文件的作用有一下两个：

• 标识Vagrant项目的根目录，后续的大部分Vagrant配置都与此目录有关。
• 描述工程启动所需的虚拟机类型和资源，以及需要安装的软件和你的访问方式。

可以使用命令vagrant init来初始化项目目录，可以按照以下步骤操作

$ mkdir vagrant_project
$ cd vagrant_project
$ vagrant init

这样在当前目录下就会生成名为Vagrantfile的文件，当然也可以在已有的工程目录下执行vagrant init命令来初始化生成这个文件。

2、添加虚拟机(Boxes)

可以使用命令vagrant box add来添加虚拟机，例如要添加Ubuntu12.04，我们可以使用：

$ vagrant box add hashicorp/precise32

在不进入虚拟机的情况下，还可以使用下面的命令对 虚拟机进行管理：

vagrant up （启动虚拟机）
vagrant halt （关闭虚拟机——对应就是关机）
vagrant suspend （暂停虚拟机——只是暂停，虚拟机内存等信息将以状态文件的方式保存在本地，可以执行恢复操作后继续使用）
vagrant resume （恢复虚拟机 —— 与前面的暂停相对应）
vagrant destroy （删除虚拟机，删除后在当前虚拟机所做进行的除开Vagrantfile中的配置都不会保留）
当在启动Vagrant后，对于虚拟机有进行过安装环境相关的配置，如果并不希望写在Vagrant的启动shell里面每次都重新安装配置一遍，可以将当前配置好的虚拟机打包成box，
vagrant package --output NAME --vagrantfile FILE

先决条件

1. 你必须拥有一台安装有Docker的机器。

2. 你的内核必须支持 memory内存 和 swap交换分区 accounting 。确认你的linux内核开启了如下配置：

CONFIG_RESOURCE_COUNTERS=y
CONFIG_MEMCG=y
CONFIG_MEMCG_SWAP=y
CONFIG_MEMCG_SWAP_ENABLED=y
CONFIG_MEMCG_KMEM=y

第一步：运行Etcd

docker run --net=host -d gcr.io/google_containers/etcd:2.0.12 /usr/local/bin/etcd --addr=127.0.0.1:4001 --bind-addr=0.0.0.0:4001 --data-dir=/var/etcd/data

第二步：启动master

docker run -d 
    --volume=/:/rootfs:ro 
    --volume=/sys:/sys:ro 
    --volume=/dev:/dev 
    --volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro 
    --volume=/var/lib/kubelet/:/var/lib/kubelet:rw 
    --volume=/var/run:/var/run:rw 
    --net=host 
    --pid=host 
    --privileged=true 
    gcr.io/google_containers/hyperkube:v1.0.1 
    /hyperkube kubelet --containerized --hostname-override="127.0.0.1" --address="0.0.0.0" --api-servers=http://localhost:8080 --config=/etc/kubernetes/manifests

这一步实际上运行的是 kubelet ，并启动了一个包含其他master组件的[pod](../userguide/pods.md）。

第三步：运行service proxy

docker run -d --net=host --privileged gcr.io/google_containers/hyperkube:v1.0.1 /hyperkube proxy --master=http://127.0.0.1:8080 --v=2

如果你运行了不同的Kubernetes集群，你可能需要指定 -s http://localhost:8080 选项来访问本地集群。

运行一个应用

kubectl -s http://localhost:8080 run nginx --image=nginx --port=80

运行 docker ps 你应该就能看到nginx在运行。下载镜像可能需要等待几分钟。

暴露为service

kubectl expose rc nginx --port=80

运行以下命令来获取刚才创建的service的IP地址。有两个IP，第一个是内部的

（CLUSTER_IP），第二个是外部的负载均衡IP。

kubectl get svc nginx

同样你也可以通过运行以下命令只获取第一个IP（CLUSTER_IP）：

kubectl get svc nginx --template={{.spec.clusterIP}}

通过第一个IP（CLUSTER_IP）访问服务：

curl <insert-cluster-ip-here>

关于关闭集群的说明

上面的各种容器都是运行在 kubelet 程序的管理下，它会保证容器一直运行，甚至容器意外退出时也不例外。所以，如果想关闭集群，你需要首先关闭 kubelet 容器，再关闭其他。

可以使用 docker kill $(docker ps -aq) 。注意这样会关闭Docker下运行的所有容器，请谨慎使用。

CentOS部署Kubernetes集群

前提条件
你需要3台或以上安装有CentOS的机器
启动一个集群
Kubernetes包提供了一些服务：kube-apiserver, kube-scheduler, kube-controller-manager,kubelet, kube-proxy。
这些服务通过systemd进行管理，配置信息都集中存放在一个地方：/etc/kubernetes。我们将会把这些服务运行到不同的主机上。
第一台主机，centosmaster，将是Kubernetes 集群的master主机。这台机器上将运行kube-apiserver, kubecontroller-manager和kube-scheduler这几个服务，此外，master主机上还将运行etcd。
其余的主机，fed-minion，将是从节点，将会运行kubelet, proxy和docker。

单机部署方案 Minikube。
kubectl

启动k8s集群：minikube start 

 命令：
a.启动：vagrant  up

   b. 关机：vagrant halt

   c. 重启：vagrant reload

  d. 查看运行状态：vagrant status

  e. 销毁：vagrant destroy

 

搭建集群的Kubeadm、kops、play with k8s

环境规划

主机名	操作系统	IP地址
master	Centos 7.4-x86_64	192.168.1.100
node1	Centos 7.4-x86_64	192.168.1.102
node2	Centos 7.4-x86_64	192.168.1.104

临时关闭swap ,永久关闭直接注释fstab中swap行

swap off -a

中文文档：https://www.kubernetes.org.cn

资料：https://idc.wanyunshuju.com/K8S/

Kubernetes提供在线培训的网站：

https://kubernetes.io/docs/tutorials/online-training/overview/

使用交互式实践场景（Katacoda）学习Kubernetes

https://www.katacoda.com/courses/kubernetes/

https://learnk8s.io/academy/

国外视频教程：

https://linuxacademy.com/linux/training/course/name/kubernetes-quick-start

 https://www.filepicker.io/api/file/MsezgDBwTFW7uXjEhooI