kubernetes-核心概念及创建应用（六）

kubernetes是什么：

•Kubernetes是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统，Kubernetes简称K8S。
•K8S用于容器化应用程序的部署，扩展和管理。
•K8S提供了容器编排，资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能。
•Kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。
官方网站：http://www.kubernetes.io

kubernetes特性：

自我修复：在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。
弹性伸缩：使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务。
自动部署和回滚：K8S采用滚动更新策略更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更改，确保升级不受影响业务。
服务发现和负载均衡：K8S为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题。
机密和配置管理：管理机密数据和应用程序配置，而不需要把敏感数据暴露在镜像里，提高敏感数据安全性。并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用。
存储编排：挂载外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网络存储（如NFS、GlusterFS、Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性。
批处理：提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。

kubernetes核心概念：

Pod

Pod是最小部署单元，每个Pod包含一个或多个容器，Pod中的容器会作为一个整体被Master调度到一个Node上运行。

Kubernetes引入Pod主要基于下面两个目的：

1、可管理性
有些容器天生就是需要紧密联系，一起工作。Pod 提供了比容器更高层次的抽象，将它们封装到一个部署单元中。Kubernetes 以 Pod 为最小单位进行调度、扩展、共享资源、管理生命周期

2、通信和资源共享
Pod中的所有容器使用同一个网络namespace即相同的IP地址和Port空间，它们可以直接用localhost通信。同样的，这些容器可以共享存储，当Kubernetes挂载volume到Pod本质上是将volume挂载到Pod中的每一个容器。

Controllers

Kubernetes 通常不会直接创建Pod，而是通过Controller来管理Pod的。Controller中定义了Pod的部署特性，比如有几个副本，在什么样的Node上运行等。为了满足不同的业务场景，Kubernetes 提供了多种 Controller，包括 Deployment、ReplicaSet、DaemonSet、StatefuleSet、Job 等。

Deployment ：无状态应用部署。是最常用的 Controller，Deployment可以管理Pod的多个副本，并确保Pod按照期望的状态运行。
ReplicaSet ：确保预期的Pod副本数量。使用Deployment时会自动创建ReplicaSet，也就是说Deployment是通过ReplicaSet来管理Pod的多个副本，我们通常不需要直接使用ReplicaSet。
DaemonSet ：用于每个Node最多只运行一个Pod副本的场景。正如其名称所揭示的，DaemonSet通常用于运行daemon。
StatefulSet ：有状态应用部署。能够保证Pod的每个副本在整个生命周期中名称是不变的。当某个Pod发生故障需要删除并重新启动时，Pod的名称会发生变化。同时会保证副本按照固定的顺序启动、更新或者删除。
Job ：一次性任务。用于运行结束就删除的应用。
Cronjob ：定时任务

Service

防止Pod失联。定义一组Pod的访问策略。

Deployment可以部署多个副本，每个Pod都有自己的IP，而Pod很可能会被频繁地销毁和重启，它们的IP会发生变化，用IP来访问不太现实。
Kubernetes Service 定义了外界访问一组特定Pod的方式。Service有自己的IP和端口，Service为Pod提供了负载均衡。
Kubernetes 运行容器（Pod）与访问容器（Pod）这两项任务分别由 Controller 和 Service 执行。

Namespaces

命名空间，将对象逻辑上隔离

Namespace 可以将一个物理的Cluster逻辑上划分成多个虚拟Cluster，每个Cluster就是一个Namespace。不同Namespace里的资源是完全隔离的。

Kubernetes 默认创建了两个 Namespace。
default -- 创建资源时如果不指定，将被放到这个Namespace中。
kube-system -- Kubernetes 自己创建的系统资源将放到这个Namespace中。

Label

标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选

K8s资源对象上的key/value对。同一个对象的labels属性的key必须唯一。label可以附加到各种资源对象上，如Node,Pod,Service,RC等。
通过给指定的资源对象捆绑一个或多个不用的label来实现多维度的资源分组管理功能，以便于灵活，方便地进行资源分配，调度，配置，部署等管理工作。
默认配置下，Scheduler会将Pod调度到所有可用的 Node。不过有些实际情况我们希望将 Pod部署到指定的Node，比如将有大量磁盘 I/O 的 Pod 部署到配置了 SSD 的 Node；或者 Pod 需要 GPU，需要运行在配置了 GPU 的节点上。

kubectl命令行管理工具

kubectl命令常用选项：

kubectl工具管理资源

创建应用

[root@k8s-master1 ~]# kubectl run nginx --replicas=3 --image=nginx:1.14 --port=80
kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
deployment.apps/nginx created
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get deploy,pods
NAME                          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.extensions/nginx   1/3     3            1           32s

NAME                         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
pod/nginx-7bc87ddb4d-cwptc   0/1     ContainerCreating   0          32s
pod/nginx-7bc87ddb4d-krl94   0/1     ContainerCreating   0          32s
pod/nginx-7bc87ddb4d-xzbjn   1/1     Running             0          32s

发布

[root@k8s-master1 ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort --target-port=80 --name=nginx-service
service/nginx-service exposed
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get service
NAME            TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes      ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP        19h
nginx-service   NodePort    10.0.0.201   <none>        80:37857/TCP   36s

更新

[root@k8s-master1 ~]# kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.15
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get deploy,pods -o wide
NAME                          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES       SELECTOR
deployment.extensions/nginx   3/3     3            3           9m44s   nginx        nginx:1.15   run=nginx

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/nginx-6f7d58d4cc-24x56   1/1     Running   0          6s    172.17.92.2   192.168.0.126   <none>           <none>
pod/nginx-6f7d58d4cc-jnlx7   1/1     Running   0          14s   172.17.92.3   192.168.0.126   <none>           <none>
pod/nginx-6f7d58d4cc-wpk6n   1/1     Running   0          28s   172.17.19.3   192.168.0.125   <none>           <none>

回滚

[root@k8s-master1 ~]# kubectl rollout history deployment/nginx
deployment.extensions/nginx 
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         <none>

[root@k8s-master1 ~]# kubectl rollout undo deployment/nginx
deployment.extensions/nginx rolled back
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get deploy,pods -o wide
NAME                          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES       SELECTOR
deployment.extensions/nginx   3/3     3            3           11m   nginx        nginx:1.14   run=nginx

NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/nginx-7bc87ddb4d-nqc6f   1/1     Running   0          44s   172.17.19.2   192.168.0.125   <none>           <none>
pod/nginx-7bc87ddb4d-tqmxl   1/1     Running   0          40s   172.17.92.3   192.168.0.126   <none>           <none>
pod/nginx-7bc87ddb4d-zstkj   1/1     Running   0          42s   172.17.92.2   192.168.0.126   <none>           <none>

删除

[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete deploy/nginx
deployment.extensions "nginx" deleted
[root@k8s-master1 ~]# kubectl delete svc/nginx-service
service "nginx-service" deleted

 YAML配置文件管理资源

配置文件说明：

定义配置时，指定最新稳定版API（当前为v1）；
配置文件应该存储在集群之外的版本控制仓库中。如果需要，可以快速回滚配置、重新创建和恢复；
应该使用YAML格式编写配置文件，而不是JSON。尽管这些格式都可以使用，但YAML对用户更加友好；
可以将相关对象组合成单个文件，通常会更容易管理；
不要没必要的指定默认值，简单和最小配置减少错误；
在注释中说明一个对象描述更好维护。

语法格式：

•缩进表示层级关系
•不支持制表符“tab”缩进，使用空格缩进
•通常开头缩进2 个空格
•字符后缩进1 个空格，如冒号、逗号等
•“---” 表示YAML格式，一个文件的开始
•“#”注释

以YAML文件方式创建deployment

[root@k8s-master1 nginx]# vim nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15
        ports:
        - containerPort: 80

[root@k8s-master1 nginx]# kubectl create -f nginx-deployment.yaml
deployment.apps/nginx-deployment created

查看deployment，pod

[root@k8s-master1 nginx]# kubectl get deploy,pod
NAME                                     READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.extensions/nginx-deployment   3/3     3            3           2m4s

NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-cx9t7   1/1     Running   0          2m4s
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-gj2v9   1/1     Running   0          2m4s
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-r5w7n   1/1     Running   0          2m4s

对副本数进行扩容

[root@k8s-master1 nginx]# kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas 5
deployment.extensions/nginx-deployment scaled
[root@k8s-master1 nginx]# kubectl get deploy,pod -o wide
NAME                                     READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES       SELECTOR
deployment.extensions/nginx-deployment   5/5     5            5           18m   nginx        nginx:1.15   app=nginx

NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE            NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-cx9t7   1/1     Running   0          18m   172.17.19.3   192.168.0.125   <none>           <none>
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-gj2v9   1/1     Running   0          18m   172.17.92.2   192.168.0.126   <none>           <none>
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-q7rhb   1/1     Running   0          4s    172.17.92.3   192.168.0.126   <none>           <none>
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-r5w7n   1/1     Running   0          18m   172.17.19.2   192.168.0.125   <none>           <none>
pod/nginx-deployment-5fc86c987f-sqksm   1/1     Running   0          4s    172.17.19.4   192.168.0.125   <none>

使用service提供外部访问

[root@k8s-master1 nginx]# vim nginx-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
  labels:
    app: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx


[root@k8s-master1 nginx]# kubectl create -f nginx-service.yaml 
service/nginx-service created
[root@k8s-master1 nginx]# kubectl get svc -o wide
NAME            TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
kubernetes      ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP        20h   <none>
nginx-service   NodePort    10.0.0.194   <none>        80:41854/TCP   20s   app=nginx

浏览器访问Node IP:41854

帮助生成YAML文件的方式

•用run命令生成
kubectl run --image=nginx my-deploy -o yaml --dry-run > my-deploy.yaml
•用get命令导出
kubectl get my-deploy/nginx-o=yaml --export > my-deploy.yaml
•Pod容器的字段拼写忘记了
kubectl explain pods.spec.containers