k8s 简介 - 掘金

1.什么是Kubernetes

Kubernetes 是一个跨主机集群的开源的容器调度平台，它可以自动化应用容器的部署、扩展和操作 , 提供以容器为中心的基础架构。(官方文档第一行)

1.1 Kubernetes服务于微服务

每个微服务都是独立的进程，通过定义好的接口(restful api ,amqp)互相调用

1.1.1 微服务常见的问题

不同服务依赖库导致的混乱，需要将每个服务独立开(通过docker改善)

服务注册，服务发现：需要动态的更新当前服务。

服务编排(即docker容器的编排，docker自身很难解决集群部署的问题)：哪些服务需要在哪些宿主机上启动

1.2 曾经主流的容器编排工具

Docker Swarm

Mesos + marathon

Kubernetes

2.Kubernetes的主要组成

master 可以简单的理解为控制中心

etcd:分布式k-v数据库，根据配置选择是cp还是ap, k8s只有api server 和etcd通讯，其他组件均和api server 通讯

api server:可以理解为etcd的前置过滤器，换一个视角，它和etcd类似于mysql和文件系统。

controller manager: 核心，负责将现在的状态调整为etcd上应该的状态，包含了所有的实现逻辑

scheduler: 简单点说就是给一个pod找一个node。

slave 可以简单的理解为worker

kubelet: 负责和master连接，注册node, listen-watch 本node的任务等

kube-proxy: 用于k8s service对象，之后介绍。

容器运行时: 除了docker k8s还支持 rkt等容器实现

add-on 一些k8s不提供的功能，需要插件实现

DNS（服务注册发现）

CNI（容器网络接口实现, ex：fannel）

k8s集群的运行时的大致结构

multiple containers run together说的就是pod

3.Kubernetes的常用的几个对象

1.pod

pod是k8s管理的最小对象，是一组共享uts, network, ipc namespace的容器(也支持共享pid,默认不开启)

每个pod 会有一个 infrastructure 容器，volumne, network其实都是共用的这个容器的network和volumne

pod使逻辑上紧密相关的进程适当的隔离，保持一定的相关：

一些进程必须在相同而主机上运行

扩容需要保持一致

等等

实例配置文件

[lukou@khand ~]$ kubectl get po redis-master-jvxld -o yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    kubernetes.io/created-by: |
      {"kind":"SerializedReference","apiVersion":"v1","reference":{"kind":"ReplicationController","namespace":"default","name":"redis-master","uid":"61a3a1c6-43a9-11e9-9f58-00163f007932","apiVersion":"v1","resourceVersion":"510225"}}
  creationTimestamp: 2019-03-11T02:57:17Z
  generateName: redis-master-
  labels:
    name: redis-master
  name: redis-master-jvxld
  namespace: default
  ownerReferences:
  - apiVersion: v1
    controller: true
    kind: ReplicationController
    name: redis-master
    uid: 61a3a1c6-43a9-11e9-9f58-00163f007932
  resourceVersion: "510247"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/pods/redis-master-jvxld
  uid: 61a49472-43a9-11e9-9f58-00163f007932
spec:
  containers:
  - image: kubeguide/redis-master
    imagePullPolicy: Always
    name: master
    ports:
    - containerPort: 6379
      protocol: TCP
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      name: default-token-m6g3l
      readOnly: true
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 8080
  dnsPolicy: ClusterFirst
  nodeName: 127.0.0.1
  restartPolicy: Always
  securityContext: {}
  serviceAccount: default
  serviceAccountName: default
  terminationGracePeriodSeconds: 30
  volumes:
  - name: default-token-m6g3l
    secret:
      defaultMode: 420
      secretName: default-token-m6g3l

2.rc和rs等controller(管理pods)

确保pod健康

确定并动态调整pod 在集群中中运行的数量，并在pod失败后重新调度新的pod启动

类似crontab,进行一些定时任务

除了rc, rs之外，还有deamonSet, job, cronjob等controller

实例配置文件

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: kubia
spec:
  replicas: 3
  selector:
    app: kubia
template:
  metadata:
    labels:
      app: kubia
  spec:
    containers:
    - name: kubia
      image: luksa/kubia
      ports:
        - containerPort: 8080

rc管理pods，但是pods并不是通过rc启动的， rc将pods的配置文件同步给api server, Scheduler分配node, Kubelet跑node.

3.service

pod是非持久的，会不断的重启，导致pod的ip是随时变化的，同时pod的数量会是动态变化的，客户端很难和pod直接通讯，service是用来解决这一问题的

service 为提供同一服务的pods 提供了统一的入口

service 的生命周期内其绑定ip是不会变化的

实例配置文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-master
  labels: 
    name: redis-master
spec:
  ports:
    - port: 6379
      targetPort: 6379
  selector:
    name: redis-master

[lukou@khand ~]$ kubectl get svc
NAME           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes     10.254.0.1      <none>        443/TCP    26d
redis-master   10.254.61.141   <none>        6379/TCP   21d

通过环境变量或者DNS 可以查询service 的ip和端口

新建的pod会将所有的已经创建service的 ip和port存入环境变量

[lukou@khand ~]$ kubectl get pods
NAME                 READY     STATUS    RESTARTS   AGE
redis-master-jvxld   1/1       Running   0          21d
[lukou@khand ~]$ kubectl exec redis-master-jvxld env
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
HOSTNAME=redis-master-jvxld
KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
KUBERNETES_PORT=tcp://10.254.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP=tcp://10.254.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PROTO=tcp
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PORT=443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_ADDR=10.254.0.1
KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.254.0.1
KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
HOME=/root
[lukou@khand ~]$ kubectl delete po --all
pod "redis-master-jvxld" deleted
[lukou@khand ~]$ kubectl get pods
NAME                 READY     STATUS              RESTARTS   AGE
redis-master-b7mkh   0/1       ContainerCreating   0          6s
[lukou@khand ~]$ ^C
[lukou@khand ~]$ kubectl get pods
NAME                 READY     STATUS    RESTARTS   AGE
redis-master-b7mkh   1/1       Running   0          1m
[lukou@khand ~]$ kubectl exec redis-master-b7mkh env
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
HOSTNAME=redis-master-b7mkh
KUBERNETES_PORT=tcp://10.254.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP=tcp://10.254.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_ADDR=10.254.0.1
REDIS_MASTER_SERVICE_PORT=6379
KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_PORT=6379
KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.254.0.1
REDIS_MASTER_SERVICE_HOST=10.254.61.141
REDIS_MASTER_PORT=tcp://10.254.61.141:6379
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP=tcp://10.254.61.141:6379
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PROTO=tcp
KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PORT=443
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_PROTO=tcp
REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_ADDR=10.254.61.141
HOME=/root

通过dns服务，注册cluster域名，类似redis-master.default

之前创建的service只有一个集群内的固定ip

[lukou@khand ~]$ kubectl get svc
NAME           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)    AGE
kubernetes     10.254.0.1      <none>        443/TCP    26d
redis-master   10.254.61.141   <none>        6379/TCP   21d

如果需要在集群外访问有三种方法

默认的service 的类型是 'ClusterIP'，修改为NodePort即可

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: redis-master
  labels: 
    name: redis-master
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 6379
      targetPort: 6379
      nodePort: 30123  // The range of valid ports is 30000-32767
  selector:
    name: redis-master

[lukou@khand ~]$ kubectl get svc
NAME           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes     10.254.0.1      <none>        443/TCP          26d
redis-master   10.254.61.141   <nodes>       6379:30123/TCP   21d

创建一个loadbalance

创建Ingress resource

4.deployment

简单地说deployment是rc的上一层，用来管理rc的

主要功能是管理pod运行的版本

apiVersion: apps/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: kubia
spec:
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      name: kubia
      labels:
        app: kubia
    spec:
      containers:
      - image: luksa/kubia:v1
        name: nodejs
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0
    type: RollingUpdate

升级的cmd kubectl set image deployment kubia nodejs=luksa/kubia:v2

大致实现的逻辑是，deployment不断的降低旧版本rc的 replicas, 增加新版本的replicas

就像rc并不是直接控制pod一样，deployment也是类似，deployment声明式的通知api server 需要升级后的结果，具体升级的逻辑由development controller去处理