kubernetes

一、Kubernetes 简介

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它提供了一种可靠、可扩展和高效的方式来管理容器集群，使得应用程序能够在不同的环境中轻松运行。

二、安装 Kubernetes

安装 Minikube（用于本地开发和测试）：
- Minikube 是一个在本地运行单节点 Kubernetes 集群的工具。
- 下载并安装 Minikube 对应操作系统的版本。
- 启动 Minikube：minikube start。
安装 kubectl（Kubernetes 命令行工具）：
- 下载并安装 kubectl 工具。
- 设置 kubectl 与 Minikube 或实际的 Kubernetes 集群进行通信。

三、Kubernetes 核心概念

节点（Node）：
- 是 Kubernetes 中可以运行容器化应用的工作机器，可以是物理机或虚拟机。
- 节点分为主节点（控制平面）和工作节点。
主节点（Master Node）：
- 负责管理整个集群，包括调度容器、存储配置信息等。
- 主要组件包括 API 服务器、调度器、控制器管理器等。
工作节点（Worker Node）：
- 运行实际的容器化应用。
- 包含容器运行时（如 Docker）、kubelet（与主节点通信并管理容器）、kube-proxy（负责网络代理和负载均衡）。
容器组（Pod）：
- Kubernetes 中最小的部署单元，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，这些容器共享网络命名空间和存储卷。
- Pod 通常用于部署一个单一的应用程序或一组紧密相关的应用程序。
服务（Service）：
- 定义了一组 Pod 的访问策略，提供了稳定的网络地址和负载均衡功能。
- 服务可以通过标签选择器（Label Selector）来选择要关联的 Pod。
部署（Deployment）：
- 用于管理 Pod 的创建、更新和扩缩容。
- 可以定义副本数量、更新策略等。
标签（Label）和选择器（Selector）：
- 用于给资源（如 Pod、Service）打标签，以便进行分类和选择。
- 选择器可以根据标签来选择特定的资源进行操作。
命名空间（Namespace）：
- 用于隔离不同的用户、项目或环境。
- 可以在不同的命名空间中创建独立的资源，避免资源冲突。

四、基本操作

创建 Pod：
- 可以使用 YAML 配置文件来定义 Pod。
- 例如，创建一个包含一个 Nginx 容器的 Pod：
```
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
```
- 使用kubectl apply -f pod.yaml命令创建 Pod。

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

创建 Service：
- 定义 Service 来暴露 Pod 的网络访问。
- 例如，创建一个 ClusterIP 类型的 Service：
```
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
```
- 使用kubectl apply -f service.yaml命令创建 Service。

创建 Deployment：

使用 Deployment 来管理 Pod 的副本数量和更新。

例如，创建一个有三个副本的 Nginx Deployment：

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

使用kubectl apply -f deployment.yaml命令创建 Deployment。

查看资源：
- 使用kubectl get pods查看 Pod 列表。
- 使用kubectl get services查看 Service 列表。
- 使用kubectl get deployments查看 Deployment 列表。
扩缩容：
- 使用kubectl scale deployment/nginx-deployment --replicas=5将 Nginx Deployment 的副本数量扩展到 5。
更新 Deployment：
- 修改 Deployment 的 YAML 文件，然后使用kubectl apply -f deployment.yaml进行更新。

五、存储管理

存储卷（Volume）：
- Kubernetes 支持多种类型的存储卷，如 EmptyDir（临时存储）、HostPath（挂载宿主机目录）、PersistentVolume（持久化存储）等。
- 在 Pod 的 YAML 配置中定义存储卷，并将其挂载到容器中。
PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim：
- PersistentVolume 是集群中的一块存储资源，可以由管理员预先创建或动态供应。
- PersistentVolumeClaim 是用户对存储资源的请求，它会绑定到一个合适的 PersistentVolume。

六、网络管理

Kubernetes 网络模型：
- 每个 Pod 都有自己独立的 IP 地址，并且可以在集群内直接通信。
- 不同节点上的 Pod 之间的通信通过网络插件（如 Flannel、Calico 等）实现。
Ingress：
- Ingress 用于将外部流量路由到集群内的服务。
- 可以通过定义 Ingress 规则来实现 URL 路由、负载均衡等功能。

七、监控和日志管理

监控：
- 可以使用 Prometheus 和 Grafana 等工具对 Kubernetes 集群进行监控，收集指标如 CPU 使用率、内存使用率、容器状态等。
日志管理：
- 可以使用 Elasticsearch、Fluentd 和 Kibana（EFK 栈）等工具来收集、存储和分析容器的日志。

八、应用部署最佳实践

蓝绿部署：
- 同时维护两个版本的应用，通过切换服务指向不同版本的 Deployment 来实现零停机部署。
滚动更新：
- 逐步替换旧版本的 Pod 为新版本的 Pod，确保应用的可用性。
健康检查：
- 在容器中定义存活探针（liveness probe）和就绪探针（readiness probe），以确保容器的健康状态。

posted @ 2024-11-06 10:20 渔樵江渚阅读(22) 评论(0) 收藏举报

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