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  • Kubernetes组件及网络基础

      在前面的部分了解了Pod的创建删除 ,查看信息等。那么我们怎么去管理Pod呢?我们可以通过 ReplicationController 去管理维护 Pod。

    Replication Controller (RC):

      A ReplicationController ensures that a specified number of pod replicas are running at any one time. In other words, a ReplicationController makes sure that a pod or a homogeneous set of pods is always up and available.

      Replication Controller 保证了在所有时间内,都有特定数量的Pod副本正在运行,如果太多了,Replication Controller就杀死几个,如果太少了,Replication Controller会新建几个,和直接创建的pod不同的是,Replication Controller会替换掉那些删除的或者被终止的pod,不管删除的原因是什么(维护阿,更新啊,Replication Controller都不关心)。基于这个理由,我们建议即使是只创建一个pod,我们也要使用Replication Controller。Replication Controller 就像一个进程管理器,监管着不同node上的多个pod,而不是单单监控一个node上的pod,Replication Controller 会委派本地容器来启动一些节点上服务(Kubelet ,Docker)。ReplicationController定义了一个期望的场景,即声明某种Pod的副本数量在任意时刻都符合某个预期值,所以RC的定义包含以下几个部分:

    • Pod期待的副本数(replicas)
    • 用于筛选目标Pod的Label Selector
    • 当Pod的副本数量小于预期数量时,用于创建新Pod的Pod模板(template)也就是说通过RC实现了集群中Pod的高可用,减少了传统IT环境中手工运维的工作。

    (1) 创建名为 nginx_replication.yaml:

    apiVersion: v1
    kind: ReplicationController
    metadata:
      name: nginx
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        app: nginx
      template:
        metadata:
          name: nginx
          labels:
            app: nginx
        spec:
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx
            ports:
            - containerPort: 80
    • kind:表示要新建对象的类型

    • spec.selector:表示需要管理的Pod的label,这里表示包含app: nginx的label的Pod都会被该RC管理

    • spec.replicas:表示受此RC管理的Pod需要运行的副本数

    • spec.template:表示用于定义Pod的模板,比如Pod名称、拥有的label以及Pod中运行的应用等

    • 通过改变RC里Pod模板中的镜像版本,可以实现Pod的升级功能 kubectl set image rc nginx-rc nginx=nginx:1.9.1

    • kubectl apply -f nginx-pod.yaml,此时k8s会在所有可用的Node上,创建3个Pod,并且每个Pod都有一个app: nginx的label,同时每个Pod中都运行了一个nginx容器。

    • 如果某个Pod发生问题,Controller Manager能够及时发现,然后根据RC的定义,创建一个新的Pod

    • 扩缩容:kubectl scale rc nginx --replicas=5

    (2)根据nginx_replication.yaml创建pod:

      kubectl apply -f nginx_replication.yaml 

    (3)查看pod :kubectl get pods -o wide

       kubectl get rc :

    (4)尝试删除一个pod :

      kubectl delete pods nginx-sfrtf

       再查看 pod 会发现有生成了一个 4q54l 。

    (5)对pod进行扩缩容:

      kubectl scale rc nginx --replicas=5

      kubectl get pods

     (6) 删除pod :

      kubectl delete -f nginx_replication.yaml:

     ReplicaSet(RS):

      A ReplicaSet’s purpose is to maintain a stable set of replica Pods running at any given time. As such, it is often used to guarantee the availability of a specified number of identical Pods.

      ReplicaSet是下一代复本控制器。ReplicaSet和 Replication Controller之间的唯一区别是现在的选择器支持。Replication Controller只支持基于等式的selector(env=dev或environment!=qa),但ReplicaSet还支持新的,基于集合的selector(version in (v1.0, v2.0)或env notin (dev, qa))。在试用时官方推荐ReplicaSet。

      yaml 文件:

    apiVersion: extensions/v1beta1
    kind: ReplicaSet
    metadata:
      name: frontend
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          tier: frontend
        matchExpressions:
          - {key: tier, operator: In, values: [frontend]}
      template:
        metadata:
          labels:
            app: guestbook
            tier: frontend
        spec:
          containers:
          - name: php-redis
            image: gcr.io/google_samples/gb-frontend:v3
            resources:
              requests:
                cpu: 100m
                memory: 100Mi
            env:
            - name: GET_HOSTS_FROM
              value: dns
            ports:
            - containerPort: 80

       一般情况下,我们很少单独使用Replica Set,它主要是被Deployment这个更高的资源对象所使用,从而形成一整套Pod创建、删除、更新的编排机制。当我们使用Deployment时,无须关心它是如何创建和维护Replica Set的,这一切都是自动发生的。同时,无需担心跟其他机制的不兼容问题(比如ReplicaSet不支持rolling-update但Deployment支持)。

     Deployment :

      A Deployment provides declarative updates for Pods and ReplicaSets.

      Deployment为Pod和ReplicaSet提供了一个声明式定义(declarative)方法,用来替代以前的ReplicationController来方便的管理应用。典型的应用场景包括:

    • 定义Deployment来创建Pod和ReplicaSet
    • 滚动升级和回滚应用
    • 扩容和缩容
    • 暂停和继续Deployment

      Deployment相对RC最大的一个升级就是我们可以随时知道当前Pod “部署”的进度。创建一个Deployment对象来生成对应的Replica Set并完成Pod副本的创建过程。检查 Deploymnet 的状态来看部署动作是否完成(Pod副本的数量是否达到预期的值)

    (1)创建nginx_deployment.yaml文件:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: nginx
      template:
        metadata:
          labels:
            app: nginx
        spec:
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.7.9
            ports:
            - containerPort: 80

     (2)根据nginx_deployment.yaml文件创建pod :

      kubectl apply -f nginx_deployment.yaml

     (3)查看pod:

      kubectl get pods -o wide :

       kubectl get deployment :

       kubectl get rs :

       kubectl get deployment -o wide :当前nginx的版本

     (4)更新nginx的image版本 :

      kubectl set image deployment nginx-deployment nginx=nginx:1.9.1

    Labels and Selectors:

      Labels are key/value pairs that are attached to objects, such as pods. 

      在前面的yaml文件中,看到很多label,顾名思义,就是给一些资源打上标签的:

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata: 
      name: nginx-deployment
      labels:
        app: nginx
    spec:
      replicas: 3
      selector:             # 匹配具有同一个label属性的pod标签
        matchLabels:
          app: nginx         
      template:             # 定义pod的模板
        metadata:
          labels:
            app: nginx      # 定义当前pod的label属性,app为key,value为nginx
        spec:
          containers:
          - name: nginx
            image: nginx:1.7.9
            ports:
            - containerPort: 80

      如上,表示名称为 nginx-deployment 的 Deployment,有一个label,key为app,value为nginx。我们可以将具有同一个label的pod,交给selector管理。查看pod的label标签:kubectl get pods --show-labels

    Namespace:

      Namespace是对一组资源和对象的抽象集合,比如可以用来将系统内部的对象划分为不同的项目组或用户组。常见的pods, services, replication controllers和deployments等都是属于某一个namespace的(默认是default),而node, persistentVolumes等则不属于任何namespace。Namespace常用来隔离不同的用户,比如Kubernetes自带的服务一般运行在kube-system namespace中。其实说白了,命名空间就是为了隔离不同的资源,比如:Pod、Service、Deployment等。可以在输入命令的时候指定命名空间`-n`,如果不指定,则使用默认的命名空间:default。

      查看一下当前的命名空间:kubectl get namespaces/ns

    (1) 创建命名空间

      kubectl apply -f myns-namespace.yaml

    apiVersion: v1
    kind: Namespace
    metadata:
      name: myns

      查看命名空间 kubectl get ns

    (2) 指定命名空间下的资源,比如创建一个pod,属于myns命名空间下

      kubectl apply -f nginx-pod.yaml 

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: nginx-pod
      namespace: myns
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

      查看pod:

      kubectl get pods -n myns

      kubectl get pods --all-namespaces    #查找所有命名空间下的pod

    Network:

    同一个Pod中的容器通信:

      在官网文档的 Pod Overview 板块这么描述道:Each Pod is assigned a unique IP address. Every container in a Pod shares the network namespace, including the IP address and network ports.我们都知道K8S最小的操作单位是Pod,先思考一下同一个Pod中多个容器要进行通信,由官网的这段话可以看出,同一个pod中的容器是共享网络ip地址和端口号的,通信显然没问题

      那如果是通过容器的名称进行通信呢?就需要将所有pod中的容器加入到同一个容器的网络中,我们把该容器称作为pod中的 pause container。就是上篇博客中提到的。

    集群内Pod之间的通信:

      接下来就聊聊K8S最小的操作单元,Pod之间的通信,我们都之间Pod会有独立的IP地址,这个IP地址是被Pod中所有的Container共享的那多个Pod之间的通信能通过这个IP地址吗?我认为需要分两个维度:一是集群中同一台机器中的Pod二是集群中不同机器中的Pod

      而对于同一台机器中的Pod来说,pod之间的通信是通过 Docker的桥接网络 来完成的,这一点就不过多介绍了。

      而针对集群中不同节点的 pod 通信来说。我们需要通过一个简单demo来看一下:准备两个pod,一个nginx,一个busybox

      nginx_pod.yaml:

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: nginx-pod
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

      busybox_pod.yaml:

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
     name: busybox
     labels:
        app: busybox
    spec:
     containers:
      - name: busybox
        image: busybox
        command: ['sh', '-c', 'echo The app is running! && sleep 3600']

      将两个pod运行起来,并且查看运行情况

      kubectl apply -f nginx_pod.yaml

      kubectl apply -f busy_pod.yaml

      kubectl get pods -o wide :查看一下pod

       发现:nginx-pod的ip为192.168.190.95     busybox-pod的ip为192.168.80.198.

      这个时候,无论我们是通过w1去ping 192.168.80.198 还是在w2中 ping 192.168.190.95 都是没问题的。

    How to implement the Kubernetes Cluster networking model--Calico:

      官网提到:https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/networking/#the-kubernetes-network-model

    • pods on a node can communicate with all pods on all nodes without NAT(一个节点上的pod可以在没有NAT的情况下与所有节点上的pod通信)
    • agents on a node (e.g. system daemons, kubelet) can communicate with all pods on that node(一个节点上的代理(例如系统守护进程、kubelet)可以与该节点上的所有pod通信)
    • pods in the host network of a node can communicate with all pods on all nodes without NAT(在没有NAT的情况下,一个节点的主机网络中的豆荚可以与所有节点上的pod进行通信)

      所以说这一切得益于网络插件。

    Service:

      官网:https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/

      An abstract way to expose an application running on a set of Pods as a network service.With Kubernetes you don’t need to modify your application to use an unfamiliar service discovery mechanism. Kubernetes gives Pods their own IP addresses and a single DNS name for a set of Pods, and can load-balance across them.(一种将运行在一组pod上的应用程序公开为网络服务的抽象方法。使用Kubernetes,您不需要修改应用程序来使用不熟悉的服务发现机制。Kubernetes为Pods提供它们自己的IP地址和一组Pods的单个DNS名称,并且可以在它们之间实现负载平衡。)

    (1)创建whoami-deployment.yaml文件,并且 kubectl apply -f whoami-deployment.yaml :

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: whoami-deployment
      labels:
        app: whoami
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: whoami
      template:
        metadata:
          labels:
            app: whoami
        spec:
          containers:
          - name: whoami
            image: jwilder/whoami
            ports:
            - containerPort: 8000

    (2)查看pod以及service :

      kubectl get pods -o wide

      kubectl get svc  :可以发现目前并没有关于whoami的service

       通过 curl 192.168.190.96:8000/192.168.190.97:8000/192.168.80.199:8000 访问都是没问题的。

    (4)创建whoami的service :

      kubectl expose deployment whoami-deployment  创建

      kubectl get svc   查看

      删除svc   kubectl delete service whoami-deployment

       可以发现有一个Cluster IP类型的service,名称为whoami-deployment,IP地址为10.101.42.200

    (5)通过Service的Cluster IP访问

     (6)具体查看一下whoami-deployment的详情信息,发现有一个Endpoints连接了具体3个Pod

      kubectl describe svc whoami-deployment

    (7)不妨对whoami扩容成5个

      kubectl scale deployment whoami-deployment --replicas=5

    (8):其实对于Service的创建,不仅仅可以使用kubectl expose,也可以定义一个yaml文件

    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: my-service
    spec:
      selector:
        app: MyApp
      ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 9376
      type: Cluster

      其实Service存在的意义就是为了Pod的不稳定性,而上述探讨的就是关于Service的一种类型Cluster IP,只能供集群内访问, 以Pod为中心,已经讨论了关于集群内的通信方式,接下来就是探讨集群中的Pod访问外部服务,以及外部服务访问集群中的Pod

      Pod访问外部服务,比较简单,没太多好说的内容,直接访问即可。Service的类型包括

    • ClusterIP:使用一个集群固定IP,这个是默认选项
    • NodePort:使用一个集群固定IP,但是额外在每个POD上均暴露这个服务,端口
    • LoadBalancer:使用集群固定IP,和NODEPord,额外还会申请申请一个负载均衡器来转发到服务(load balancer )

      注意:NodePort 支持TCP和UDN,但是LoadBalancers在1.0版本只支持TCP

    外部服务访问集群中的Pod (Service-NodePort):

      也是Service的一种类型,可以通过NodePort的方式,说白了,因为外部能够访问到集群的物理机器IP,所以就是在集群中每台物理机器上暴露一个相同的IP,比如32008

    (1)根据上面的 whoami-deployment.yaml创建pod 。

    (2)创建NodePort类型的service,名称为 whoami-deployment,注意这里的类型

      kubectl expose deployment whoami-deployment --type=NodePort

    (3)注意上述的端口30778,实际上就是暴露在集群中物理机器上的端口,浏览器通过物理机器的IP访问

     

     

       NodePort虽然能够实现外部访问Pod的需求,但是真的好吗?其实不好,占用了各个物理主机上的端口

    Ingress:

      官网:https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/ingress/

      An API object that manages external access to the services in a cluster, typically HTTP.(管理对集群中的服务(通常是HTTP)的外部访问的API对象。)

      Ingress can provide load balancing, SSL termination and name-based virtual hosting.(Ingress可以提供负载平衡,SSL终止和基于名称的虚拟主机。)

      可以发现,Ingress就是帮助我们访问集群内的服务的。不过在看Ingress之前,我们还是先以一个案例出发。很简单,在K8S集群中部署tomcat浏览器想要访问这个tomcat,也就是外部要访问该tomcat,用之前的Service-NodePort的方式是可以的,比如暴露一个32008端口,只需要访问192.168.0.61:32008即可。显然,Service-NodePor t的方式生产环境不推荐使用,那接下来就基于上述需求,使用Ingress实现访问tomcat的需求。

      我们使用熟悉的 Nginx Ingress Controller : https://kubernetes.github.io/ingress-nginx/

      我们可以来看一下这个案例的架构图:

    (1) 创建my-tomcat.yaml文件,同时一起创建Service 。并且 kubectl apply -f my-tomcat.yaml ,创建tomcat的pod和service ,记得将之前的tomcat删除:kubectl delete -f my-tomcat.yaml。

      然后查看tomcat 跟service : kubectl get svc   , kubectl get pods 。

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: tomcat-deployment
      labels:
        app: tomcat
    spec:
      replicas: 1
      selector:
        matchLabels:
          app: tomcat
      template:
        metadata:
          labels:
            app: tomcat
        spec:
          containers:
          - name: tomcat
            image: tomcat
            ports:
            - containerPort: 8080
    ---
    apiVersion: v1
    kind: Service
    metadata:
      name: tomcat-service
    spec:
      ports:
      - port: 80   
        protocol: TCP
        targetPort: 8080
      selector:
        app: tomcat

    (2) 以Deployment方式创建Pod,该Pod为Ingress Nginx Controller,官网提到了怎么创建Ingress Nginx Controller:

      kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml

      执行这个命令就可以生成对应的 pod 。要想让外界访问,可以通过Service的NodePort或者HostPort方式,这里选择HostPort,还有比如指定 w1 节点上运行

      确保nginx-controller运行到w1节点上,在w1上打标签:kubectl label node w1 name=ingress

       使用HostPort方式运行,需要增加配置 ,所以我们先把 https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml 下载下来修改配置,在名字为 nginx-ingress-controller 的 Deployment 下增加如下配置:

    hostNetwork: true
    nodeSelector:
      name: ingress
      kubernetes.io/os: linux

    (3) 创建 Ingress Nginx Controller 的pod :kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/static/mandatory.yaml

      要确保w1节点上的80和443端口没有被占用,镜像拉取需要较长的时间,这块注意一下哦

      查看其进度:kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide        

       然后可以进而查看其进度信息:kubectl describe pod nginx-ingress-controller-7c66dcdd6c-qcmbx -n ingress-nginx

     

       我们发现拉去镜像失败,所以这里我们可以手动的去拉镜像  docker pull quay.io/kubernetes-ingress-controller/nginx-ingress-controller:0.26.1.我这里由于网络问题直接报错。

      所以我这边替换成阿里云的镜像 registry.aliyuncs.com/google_containers/nginx-ingress-controller:0.26.1 ,下载完记得修改一下 mandatory.yaml ,因为我是想部署到w1节点上,这里的镜像应该到w1节点去下。然后apply

      kubectl get pods -n ingress-nginx

      kubectl describe pod nginx-ingress-controller-66949687d4-5g8ws -n ingress-nginx :看到启动成功就OK了

      等构建完进入下一步。

    (4)创建Ingress以及定义转发规则 :kubectl apply -f nginx-ingress.yaml

      kubectl get ingress

    #ingress
    apiVersion: extensions/v1beta1
    kind: Ingress
    metadata:
      name: nginx-ingress
    spec:
      rules:
      - host: tomcat.wuzz.com
        http:
          paths:
          - path: /
            backend:
              serviceName: tomcat-service
              servicePort: 80

      kubectl describe ingress nginx-ingress :

    (5)修改win的hosts文件,由于我这里 nginx-ingress-controller 是在 w1 节点上,所以要w1的IP 映射3添加dns解析:192.168.1.102 tomcat.wuzz.com

    (6)打开浏览器,访问tomcat.wuzz.com.

      总结:如果以后想要使用Ingress网络,其实只要定义ingress,service和pod即可,前提是要保证nginx ingress controller已经配置好了。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/wuzhenzhao/p/12067980.html
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